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吉祥草中5种提取物对神经细胞的抗氧化活性研究



全 文 :收稿日期:2013-09-09; 修订日期:2013-12-18
基金项目:国家自然科学基金( No. 21272136; 31270389) ;
湖北省教育厅自然科学研究项目( No. D20121301)
作者简介:曾 文( 1988-) ,男( 汉族) ,湖北麻城人,三峡大学化学与生命
科学学院在读硕士研究生,主要从事植物与微生物天然产物研究工作.
* 通讯作者简介:刘士平( 1974-) ,男( 汉族) ,湖北天门人,三峡大学化学
与生命科学学院副教授,博士学位,主要从事植物与微生物天然产物研究
工作.
吉祥草中 5 种提取物对神经细胞的抗氧化活性研究
曾 文,毕玉婷,孔玉珊,薛艳红,刘士平*
(天然产物研究与利用湖北省重点实验室,三峡大学化学与生命科学学院,湖北 宜昌 443002)
摘要:目的 明确吉祥草中的 5 种提取物对神经细胞的抗氧化作用功效。方法 经过提取分离、结构鉴定后,建立了 H2O2
所致人神经母细胞瘤株 SH - SY5Y细胞系氧化应激损伤模型,应用 MTT法探讨了 RC - 1、RC - 2、RC - 3、RC - 4 和 RC
-5 的细胞毒性及抗氧化保护作用。结果 RC - 1、RC - 2、RC - 3、RC - 4 均表现出一定的的抗氧化活性,在 10μg /ml时,
RC - 2、RC - 3 和 RC - 4 分别比模型组的存活率高 42. 8%、42. 9%和 47. 9%。结论 吉祥草及其提取物可以作为一种潜
在的抗神经退行性疾病药物进行开发和利用。
关键词:吉祥草; H2O2 ; SH - SY5Y细胞; 抗氧化活性
DOI标识:doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2014. 07. 005
中图分类号:R961; R946. 8 文献标识码:A 文章编号:1008-0805( 2014) 07-1549-02
Antioxidant Activity of Five Extracts from Reineckea carnea to SH - SY5Y cells
ZENG Wen,BI Yu-ting,KONG Yu-shan,XUE Yan-hong,LIU Shi-ping*
( Hubei Key Laboratory of Natural Products Research and Development,College of Chemistry and Life Science,
Three Gorges University,Yichang,Hubei 443002,China)
Abstract: Objective To make clear the antioxidant effect of 5 extracts from Reineckea carnea to nervecells. Methods After ex-
traction and purification,5 compounds named RC - 1 to RC - 5 were structurally identified. H2O2 oxidative damage model to hu-
man neuroblastoma strains SH - SY5Y cells was established,and then the cell toxicity and the protective effects under oxidative
stress were evaluated by MTT method. Results RC - 1,RC - 2,RC - 3,RC - 4 all show a certain antioxidant activity,the survival
rate of RC - 2,the RC - 3 and RC - 4 is respectively 42. 8%,42. 9% and 47. 9% higher than the model group. Conclusion Rei-
neckea carnea and its extracts can be developed as a potential drug for neurodegenerative diseases.
Key words: Reineckea carnea; H2O2 ; SH - SY5Y cells; Antioxidant activity
吉祥草 Reineckea carnea 又名观音草,是百合科吉祥草属的
一种多年生长绿草本植物,主要分布在我国长江以南,其中以西
南地区最为常见[1]。作为苗族百姓的地方药材,吉祥草具有多
年的应用历史[2]。据《本草纲目》、《全国中草药汇编》等记载,吉
祥草有润肺止咳、清热利湿之效,可用于肺结核、咳嗽咯血、慢性
支气管炎、哮喘等呼吸道疾病的治疗[3]。现代医学证明吉祥草
还可用于治疗风湿性关节炎、跌打损伤、骨折等。为进一步研究
吉祥草的药理活性,探明吉祥草对神经细胞的抗氧化保护作用,
本实验室从其全草中提取分离了 5 个单体化合物,将这些化合物
进行结构鉴定后,探讨了这些物质在神经元氧化损伤中的保护作
用,结果表明部分提取物对神经细胞具有较好的抗氧化保护能
力,可作为治疗神经退行性疾病(如帕金森症,阿尔茨海默病和
亨廷顿氏病等)药物的潜能,从而为新型神经退行性疾病药物的
开发和设计提供参考。
1 材料
1. 1 材料 吉祥草根茎采自湖北省长阳土家族自治县乐园,经三
峡大学化学与生命科学学院陈发菊教授鉴定为 Reineckea carnea,
植物标本现保存于三峡大学天然产物研究与利用湖北省重点实
验室。人神经母细胞瘤细胞 SH - SY5Y 由华中科技大学同济医
学院实验动物中心惠赠。
1. 2 药品和仪器 实验中使用的药品和试剂有:胰蛋白酶(美国
GIBCO公司),四氮唑蓝(MTT)(美国 AMRESCO 公司),新生小
牛血清(杭州四季青生物材料有限公司),过氧化氢(H2O2,分析
纯,国药集团),LDH、SOD、GSH 检测试剂盒(上海宝曼生物公
司)。其中 D - MEM/F - 12 完全培养基内含 2. 2 mg /ml NaH-
CO3,100 U /ml 青霉素,100μg /ml 链霉素,15% 新生小牛血清。
基础培养基将新生小牛血清降为 3%。所用的仪器有酶联免疫
检测仪(Genios Tecan);CO2 培养箱(日本三洋公司),LD4 - 2A
离心机(北京医用离心机厂),XDS - 1B倒置显微镜(重庆光学仪
器厂)和 96 孔板(美国 Corning公司)。
2 方法
2. 1 吉祥草 5 种化合物的分离与鉴定 取吉祥草全草于 48 ℃恒
温烘箱中干燥,中药粉碎机粉碎后过 60 目筛,用 95%乙醇浸泡
数小时后,反复多次回流提取,减压浓缩提取液(温度为 55 ℃)
得到棕色浸膏,将浸膏置于通风橱内冷冻干燥至无醇味,得到吉
祥草乙醇提取物。加适量水混悬至完全溶解,依次用石油醚、乙
酸乙酯和正丁醇萃取,每次加入 2 L萃取液与水混匀,超声萃取 2
h待两相分层后利用虹吸法吸出上层萃取液,在旋转蒸发仪上浓
缩并回收萃取液,合并每一种萃取溶剂的萃取物于通风橱中挥干
溶剂,将各萃取部分先通过大孔吸附树脂对正丁醇部位的糖类、
色素及盐类等杂质进行除杂,再采用凝胶色谱除去皂苷成分中残
留的色素成分,然后过反复硅胶柱色谱、高效液相色谱等进行精
制分离后,经硅胶薄层色谱和核磁共振确定其结构。
2. 2 细胞培养及 H2O2 损伤模型的建立 SH - SY5Y细胞用 D -
MEM/F - 12 完全培养基于 37 ℃、5% CO2 饱和湿度孵箱中培养。
待细胞 80% ~ 90% 铺满瓶底时进行传代、转板,贴壁细胞用
0. 25%的胰蛋白酶进行消化,传代按 1 ∶ 3 比例进行。采用 800
μmol /L的 H2O2 建立细胞损伤模型,具体方法参照作者研究
[4]
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2014 VOL. 25 NO. 7 时珍国医国药 2014 年第 25 卷第 7 期
进行。
2. 3 提取物对神经细胞毒性检测 取对数生长期的 SH - SY5Y
细胞以 1 × 105 个 /ml的浓度接种于 96 孔板,100 μl /孔,培养 24
h贴壁后弃去旧培养基,分别加入浓度为 1 μg /L 和 10 μg /L的 5
种药物(含 3%血清的培养基配制),同时设空白对照组,每组设
5 次重复,继续培养 24 h,MTT比色法在 492 nm处检测吸光值并
计算细胞存活率[5 ~ 7][存活率(%)=处理组 OD 值 /空白组 OD
值 × 100%]。
2. 4 提取物对神经细胞抗氧化保护活性及量效关系分析 根据
毒性实验结果,选取 1 μg /L 和 10 μg /L 的 5 种药物浓度进行初
筛。弃去旧培养基后,模型组及给药组加入浓度为 700 μmol /L
的双氧水(无血清培养基配制),培养 12 h后用 MTT比色法检测
细胞存活率。
2. 5 统计学处理 实验数据以 珋x ± s表示,采用 SPSS13. 0 进行统
计分析。
3 结果
3. 1 5 种提取物的结构鉴定 分离纯化后的 5 种样品均呈白色
粉末状,经结构鉴定和波谱分析,RC - 1 和 RC - 2 为核苷,RC -
3、RC - 4 和 RC - 5 为甾体化合物(见表 1)。
表 1 5 种化合物的结构与表征
编号 化学结构式 理化性质 编号 化学结构式 理化性质
RC -1
白色粉末 C10H13N5O4,
波谱数据与腺嘌
呤核苷一致[8]
RC -3 白色粉末
,分子式 C39H66O15,
甾体双糖皂苷[9]
RC -2
白色粉末 C10H13N5O3,
波谱数据与腺嘌呤
脱氧核苷一致[8]
RC -4 白色粉末,为甾体化合物[9]
RC -5 白色粉末,为甾体化合物[9]
3. 2 种化合物对神经母瘤细胞生长的影响 为明确这 5 种化合
物对神经细胞的生长是否具有毒害作用,并寻找到合适的药物浓
度范围,试验中我们考察了不同浓度的单体对 SH - SY5Y细胞存
活率的影响。结果显示(表 2)不同吉祥草单体化合物对神经细
胞的存活率效果有所差异,其中 RC - 2 的毒性作用最明显,在
1μg /ml时,存活率有 84. 09%;当达到 10μg /ml 时,存活率只有
66. 64%,说明其对细胞的毒性作用随着浓度的增加而增强。
表 2 5 种提取物对 SH - SY5Y细胞生长的影响
类别 浓度 /μg·L -1 OD492 相对存活率(%)
空白 0 0. 7625 ± 0. 0391 100 ± 2. 79
RC -1 1 0. 7068 ± 0. 0264 97. 73 ± 1. 46
10 0. 6232 ± 0. 0337* 81. 74 ± 2. 58*
RC -2 1 0. 6412 ± 0. 0289* 84. 09 ± 1. 93*
10 0. 5081 ± 0. 0413** 66. 64 ± 5. 65**
RC -3 1 0. 7787 ± 0. 0254 102. 12 ± 2. 21
10 0. 7034 ± 0. 0520 92. 25 ± 6. 71
RC -4 1 0. 6975 ± 0. 0258 91. 48 ± 1. 70
10 0. 6952 ± 0. 0296 90. 81 ± 1. 88
RC -5 1 0. 7158 ± 0. 0334 93. 87 ± 2. 72
10 0. 7233 ± 0. 0195 94. 86 ± 1. 03
与空白组比较,* P <0. 05,**P <0. 01,n =5
3. 3 种提取物的抗氧化能力分析 在建立了 800 μmol /L双氧水
氧化胁迫模型的基础上,我们分析了这 5 种提取物对人神经母细
胞瘤细胞 SH - SY5Y的抗氧化活性分析。MTT 比色法实验结果
显示 RC - 1、RC - 2、RC - 3、RC - 4 均显示出一定的保护作用,可
一定程度上保护细胞免于遭到双氧水的氧化损伤。在低浓度
(1μg /ml)时,RC - 1 显示出一定的保护效果;而在 10μg /ml 时,
RC - 2、RC - 3 和 RC - 4 的效果非常明显,分别比模型组高
42. 8%、42. 9%和 47. 9%。见图 1。
与模型组比较,* P < 0. 05;**P < 0. 01,n = 5
图 1 5 种提取物对 SH - SY5Y细胞的抗氧化保护作用
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时珍国医国药 2014 年第 25 卷第 7 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2014 VOL. 25 NO. 7
4 讨论
活性氧对细胞的损伤是造成许多退化性神经系统疾病的一
种重要诱因,而合适的抗氧化剂可以保护神经元免受氧化损伤,
是防治该类疾病的有效途径[10]。本文探讨了从吉祥草中分离的
5 个单体化合物对神经母瘤细胞 SH - SY5Y 的抗氧化保护活性,
结果表明在 1 ~ 10 μg /ml浓度范围内显示出一定的抗氧化活性,
因此为神经退行性疾病的药物设计提供了一定的参考价值。但
是由于药物介导的神经细胞的抗氧化作用,其机制复杂多样,如
细胞膜的损坏程度,相关抗氧化酶系含量的变化等,其详细机理
还有待进一步研究。
参考文献:
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收稿日期:2013-08-27; 修订日期:2013-12-17
基金项目:国家自然科学基金( No. 20972168) ;
云南省中青年学术技术带头人后备人才项目( No. 2010CI048)
作者简介:张玉梅( 1973-) ,女( 汉族) ,四川南充人,西双版纳热带植物园
副研究员,硕士研究生导师,博士学位,主要从事天然药物化学研究工作.
马兰的化学成分研究
张玉梅1,宋启示1,冯 峰1,2
(1.中国科学院西双版纳热带植物园,热带植物资源可持续利用重点实验室,云南 昆明 650223;
2.昆明理工大学,云南 昆明 650500)
摘要:目的 研究马兰全草中的化学成分。方法 采用工业甲醇提取,硅胶柱、反向 C - 18 柱及凝胶柱等柱层析方法从马
兰全草中分离化学成分,并通过 MS和 NMR等波谱学方法进行结构鉴定。结果 分离得到 4 个化合物,分别为 ascleposide
E( 1) 、pimar - 15( 16) - β - ene - 8β,11α,20 - triol - 7 - O - β - D - glucopyranoside( 2) 、4'- O -芦 acetylsinapylangelate( 3)
和( 3β,5α,22E,24S) - campesta - 7,22 - dien - 3 - O -芦 β - D - glucopyranoside ( 4) 。结论 此 4 个化合物均为在该植物
中首次分离得到,且它们在体外人肿瘤细胞株 A549、BGC - 823 和 Hela上均不显示细胞毒活性。
关键词:马兰; 化学成分; 细胞毒活性
DOI标识:doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2014. 07. 006
中图分类号:R284. 1 文献标识码:A 文章编号:1008-0805( 2014) 07-1551-02
马兰为菊科马兰属植物马兰 Kalimeris indica (L.)Sch. -
Bip.的全草,具有清热解毒以、消食积、利小便、散瘀止血的功效,
民间也将其幼苗当做野菜食用,俗称“马兰头”[1]。现代药理则
证明其具有抗菌、抑制血小板活化因子以及保肝等作用[2 ~ 4]。由
于马兰在我国南方大部分地区均有分布,前人主要对采自贵阳、
杭州及合肥等地的马兰进行过一些化学成分研究,其化学成分主
要有三萜、甾醇、酚类、甘油酯、烷烃和烷醇等[3 ~ 9]。为了进一步
明确马兰的化学成分和药效物质基础,我们对采自云南昆明的马
兰进行了进一步的化学成分研究工作,从其全草的甲醇提取物中
首次分离得到了 ascleposide E (1)、pimar - 15(16)- β - ene -
8β,11α,20 - triol - 7 - O - β - D - glucopyranoside (2)、4' - O -
acetylsinapylangelate (3)和(3β,5α,22E,24S)- campesta - 7,22 -
dien - 3 - O - β - D - glucopyranoside (4)等 4 个化合物,并对其
进行了体外抗肿瘤细胞毒活性测试。
1 仪器与材料
MS用液相离子阱色谱质谱联用仪 BRUKER HCT /ESQUIRE
测定。NMR用 Bruker AM -400 和 Bruker DRX - 500 超导核磁共
振仪测定,TMS 为内标。凝胶 Sephadex LH - 20 为瑞士 Pharmacia
公司生产,柱层析硅胶为青岛化工厂生产,RP - C18 柱层析材料
为德国 Merck 公司生产。TCL薄层板为青岛化工工厂生产,显色
方法为 254,365 nm荧光,8% 硫酸乙醇溶液显色。
马兰全草采自云南昆明,经中国科学院昆明植物所李荣博士
鉴定为马兰 Kalimeris indica (L.)Sch. - Bip.,标本保存于中国
科学院西双版纳热带植物园民族药研究组。
2 方法与结果
2. 1 提取分离 马兰全草 5. 5kg,晾干粉碎后用工业甲醇 15L 冷
浸提取 3 次,6 天 /次,合并减压回收甲醇得浸膏 224 g。浸膏加热
水溶解,再分别用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇萃取,减压蒸馏得到
石油醚(45 g)、乙酸乙酯(63 g)、正丁醇(50)和水部分(66g)。将
石油醚部分(45 g)通过硅胶柱(200 ~ 300 目),用石油醚 /丙酮(0
∶ 1 ~ 1∶ 0)梯度洗脱,得到 8 个流分(Fr1 ~ Fr8)。Fr3 通过硅胶
柱(SiO2,石油醚 /丙酮 = 3 ∶ 1)反复柱层析,得到化合物 3(320
mg)。乙酸乙酯部分(63 g)通过硅胶柱(20 ~ 300 目),用氯仿 /甲
醇(1∶ 0 ~ 0∶ 1)梯度洗脱,得到 6 个流分(FrA ~ FrF)。FrD经反
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2014 VOL. 25 NO. 7 时珍国医国药 2014 年第 25 卷第 7 期