全 文 :淫羊藿总黄酮的生物转化过程分析
高霞1,2,刘璇1,2,陈彦1,王莹1,贾晓斌1
(1江苏省中医药研究院 中药新型给药系统重点实验室,国家中医药管理局
中药口服制剂释药系统重点研究室,江苏 南京 210028;2南京中医药大学,江苏 南京 210046)
[摘要] 该文旨在研究淫羊藿总黄酮在体外水解酶作用下的生物转化过程。主要采用蜗牛酶水解淫羊藿总黄酮,用
HPLC测定总黄酮中主要黄酮的转化。数据结果显示已知主要黄酮成分淫羊藿苷,朝藿定A,朝藿定B,朝藿定C都在1~2h
内分别完全转化为宝藿苷Ⅰ,箭藿苷A,箭藿苷B和鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ,随着水解时间的延长,各转化产物被继续水解。
因此可得出结论,蜗牛酶在37℃,pH60的Hank′s平衡盐溶液中,2h内能将淫羊藿主要总黄酮转化为次级苷或苷元,且其酶
解产物与肠道代谢产物相一致。
[关键词] 淫羊藿总黄酮;蜗牛酶;生物转化
[收稿日期] 20130523
[基金项目] 国家自然科学基金项目(81173557);江苏省中医药领
军人才专项 (LJ200913);江苏省 “333人才培养工程”项目
(BRA2011219);
[通信作者] 陈彦,研究员,硕士生导师,研究方向为中药新型给
药系统及生物药剂学,Email:ychen202@ yahoocomcn
[作者简介] 高霞,硕士研究生,Email:gaoxia0218@163com
淫羊藿是传统的补肾中药,具有补肾阳、强筋
骨、祛风湿的作用[1]。淫羊藿中黄酮成分是主要活
性成分,其中8异戊烯基取代黄酮苷是主要代表活
性黄酮,主要有淫羊藿苷,朝藿定A,朝藿定B,朝藿
定C和宝藿苷等[2],化学结构见图1。淫羊藿黄酮
苷在肠道的吸收较差[3],水解是淫羊藿黄酮苷生物
转化的起始步骤,去糖基化使得糖苷易于在肠道扩
散和吸收。因此口服淫羊藿黄酮,主要以肠道代谢
产物(次级苷或苷元)的形式被吸收而发挥疗
效[45],且据文献报道肠道代谢产物宝藿苷Ⅰ和淫羊
藿苷元的抗骨质疏松等的生物活性更强[67]。但由
于人体肠道存在的水解酶(肠道黏膜酶和肠道菌
酶)会因人种、年龄、疾病而有所差异[89],因此会影
响淫羊藿黄酮苷的水解进而影响其吸收和疗效的发
挥。在体外选择高效安全的淫羊藿黄酮苷水解酶,
将其加入淫羊藿总黄酮中口服,可以增强淫羊藿总
黄酮肠道水解功能,是促进淫羊藿总黄酮口服吸收,
增加其生物利用度,提高药效的有效途径之一。
蜗牛酶是从蜗牛的嗉囊和消化道中提取的一种
混合酶,目前已明确其含有纤维素酶、果胶酶、淀粉
酶、蛋白酶等 20多种酶,具有很强的生物转化能
力[10]。课题组前期研究表明蜗牛酶可以水解淫羊
藿苷[11],且其代谢产物与肠道代谢产物一致,因此
本研究采用蜗牛酶水解淫羊藿总黄酮,研究主要已
知黄酮和未知黄酮的生物转化情况,为构建新型的
淫羊藿总黄酮仿生酶解给药系统提供前期的研究
基础。
图1 淫羊藿总黄酮中主要黄酮化学结构
Fig1 ChemcialconstitutionofthemainflavonoidsinEpimedi
umbrevicornuflavonoids
1 材料
Agilent1200型高效液相色谱仪(DAD检测器,
四元泵,美国 Agilent公司);数显气浴恒温振荡器
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(金坛市双捷实验仪器厂);METTLERAL2041/10
万天平(瑞士梅特勒托利多仪器有限公司);离心机
(长沙湘智离心机仪器有限公司)。
蜗牛酶(上海源叶生物科技有限公司);淫羊藿
苷,朝藿定 A,朝藿定 B,朝藿定 C和宝藿苷Ⅰ对照
品(上海源叶生物科技有限公司,纯度 >98%);淫
羊藿苷元对照品(自制,纯度
#
98%);乙腈为色谱
纯,水为高纯水,其余试剂均为分析纯。
淫羊藿购自吉林敦化,经南京中医药大学吴德
康教授鉴定为朝鲜淫羊藿。
2 方法与结果
21 HPLC测定淫羊藿主要黄酮的分析方法建立
211 色谱条件 ZorbaxSBC18色谱柱(46mm×
250mm,5μm);流动相乙腈(A)水(B),梯度洗
脱,0~15min,10%~25%A,15~38min,25%A,38~
61min,25%~71%A,61~75min,71%~100%A;流
速10mL·min-1;检测波长270nm;柱温30℃。
212 对照品溶液的制备 精密称取淫羊藿苷
533mg,朝藿定A842mg,朝藿定B905mg,朝藿
定C826mg,宝藿苷Ⅰ526mg,淫羊藿苷元819
mg,加无水乙醇溶解稀释至10mL,作为储备液。
213 供试品溶液的制备 取转化后的混悬液适
量,加无水乙醇终止酶解反应,摇匀,离心后即得。
214 标准曲线的绘制 精密量取淫羊藿苷,朝藿
定A,朝藿定B,朝藿定 C,宝藿苷Ⅰ和淫羊藿苷元
储备液适量,加无水乙醇稀释成一定浓度的对照品
溶液。所含淫羊藿苷的质量浓度分别为17,33,
67,133,266,533,1066mg·L-1,所含朝藿定
A的质量浓度分别为 26,53,105,210,421,
842,1684mg·L-1,所含朝藿定 B的质量浓度分
别为14,28,57,113,226,452,905,1810mg
·L-1,所含朝藿定 C的质量浓度分别为26,52,
103,206,412,826,1652mg·L-1,所含宝藿苷
Ⅰ的质量浓度分别为 33,66,132,263,526,
1052mg·L-1,所含淫羊藿苷元的质量浓度分别为
51,102,205,410,819,1638mg·L-1。分别
精密吸取各对照溶液10μL,注入液相色谱仪,记录
峰面积。以检测质量浓度(x,mg·L-1)为横坐标,
峰面积(y)为纵坐标,进行线性回归,得6种成分的
回归方程、相关系数及线性范围。淫羊藿苷的线性
回归方程为y=30459x+24061,r=0999;朝藿定
A的线性回归方程为 y=17443x+23584,r=
0999;朝藿定 B的线性回归方程为 y=27196x+
21610,r=0999;朝藿定C的线性回归方程为y=
18415x+19589,r=1000;宝藿苷Ⅰ的线性回归
方程为y=24718x+23400,r=0999;淫羊藿苷元
的线性回归方程为y=22638x+80731,r=0999。
结果表明,淫羊藿苷在0017~1066μg,朝藿定 A
在0026~1684μg,朝藿定 B在 0014~1810
μg,朝藿定 C在 0026~1652μg,宝藿苷Ⅰ在
0033~1052μg,淫羊藿苷元在 00512~1638
μg都呈良好的线性关系。
215 精密度试验 精密吸取上述各对照品溶液,
进样10μL,重复6次,计算峰面积的 RSD,结果淫
羊藿苷,朝藿定 A,朝藿定 B,朝藿定 C,宝藿苷Ⅰ,
淫羊藿苷元的日内精密度分别为 050%,038%,
045%,085%,11%,048%;日间精密度分别为
071%,098%,10%,19%,21%,083%,表明
仪器的精密度良好。
216 稳定性试验 取上述供试品溶液,分别于
0,1,2,4,8,12,24h进样测定,每次10μL,结果淫
羊藿苷,朝藿定 A,朝藿定 B,朝藿定 C,宝藿苷Ⅰ,
淫羊藿苷元淫羊藿苷峰面积的RSD分别为068%,
16%,16%,22%,24%,18%,表明样品溶液
在24h内稳定。
217 重复性试验 精密称定同一批样品,按供试
品溶液制备方法分别制备5份供试品溶液,测定6
种成分的含量,结果淫羊藿苷,朝藿定A,朝藿定 B,
朝藿定 C,宝藿苷Ⅰ,淫羊藿苷元淫羊藿苷含量的
RSD分别为 070%,16%,19%,22%,20%,
20%,表明样品的重复性较好。
218 加样回收率试验 精密量取已知含量的同
一批淫羊藿黄酮酶解液各 6份,加入一定量的对照
品,按样品处理方法制备并进样10μL,计算各对照
品的平均加样回收率和 RSD。结果淫羊藿苷、朝藿
定A,朝藿定B,朝藿定C,宝藿苷Ⅰ,淫羊藿苷元的
平均回收率分别为 1002%,9904%,1005%,
1006%,9863%,9915%;RSD分别为 20%,
22%,18%,25%,23%,14%。
22 淫羊藿总黄酮的制备
称取淫羊藿300g,加15倍量50%乙醇回流提
取2次,每次2h,合并2次滤液,回收乙醇,浓缩至
1000mL,即得含生药03g·mL-1的总黄酮提取
物,提取物的HPLC图见图 2。
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a朝藿定A;b朝藿定 B;c朝藿定 C;d淫羊藿苷;e箭藿苷 A;
f箭藿苷B;g宝藿苷Ⅰ;h鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ。
图2 淫羊藿总黄酮的HPLC图
Fig2 HPLCchromatogramofEpimediumbrevicornuflavonoids
23 淫羊藿总黄酮的生物转化
取含生药 03g·mL-1的淫羊藿提取物 400
μL,加入pH60的Hank′s平衡盐溶液10mL中,放
入37℃恒温振荡器中保温。另精密称取蜗牛酶10
mg,用 pH60的 Hank′s平衡盐溶液10mL溶解。
将酶液加至等量的淫羊藿提取物溶液中,在37℃恒
温振荡器中反应,分别在0,05,1,15,2,3,4,5,6h
时取反应液150μL,立即加乙醇300μL终止反应,
涡旋,离心后进 HPLC分析测定,进样量20μL,试
验平行3次,淫羊藿总黄酮酶解液图谱见图3。
a箭藿苷A;b箭藿苷B;c鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ;d宝藿苷Ⅰ;
e淫羊藿苷元。
图3 淫羊藿总黄酮酶解液2h时的HPLC图
Fig3 HPLCchromatogramofenzymolysisliquidofEpimedium
brevicornuflavonoidsin2h
淫羊藿提取物中含有的主要二糖苷淫羊藿苷与
三糖苷朝藿定A,朝藿定B,朝藿定C含量随酶解时
间的变化见图4。2h时,在酶解液中已检测不到淫
羊藿苷,朝藿定 A,朝藿定 B,朝藿定 C,说明在2h
内,上述黄酮苷已被完全水解。前期采用 HPLC
MS/MS研究证明淫羊藿苷、朝藿定 A,朝藿定 B,朝
藿定C水解掉C7位上的葡萄糖所生成的次级苷,即
为宝藿苷Ⅰ,箭藿苷A,箭藿苷B和鼠李糖基淫羊藿
次苷Ⅱ,保留时间分别为 53998,50561,51520,
51905min,本实验对酶解液进行检测,发现有大量
的宝藿苷Ⅰ,箭藿苷A,箭藿苷B和鼠李糖基淫羊藿
次苷Ⅱ的生成,因此推测在2h内,淫羊藿苷,朝藿
定A,朝藿定B,朝藿定C经蜗牛酶酶解转化为宝藿
苷Ⅰ,箭藿苷 A,箭藿苷 B和鼠李糖基淫羊藿次
苷Ⅱ。
图4 淫羊藿苷,朝藿定A,朝藿定 B,朝藿定 C的含量与酶
解时间曲线
Fig4 Contentandenzymolysistimecurveoficarinandepi
medinA,B,C
经鉴定保留时间为50655,51830,52229min
的色谱峰分别是箭藿苷A,箭藿苷B,鼠李糖基淫羊
藿次苷Ⅱ,由于箭藿苷 A,箭藿苷 B,鼠李糖基淫羊
藿次苷Ⅱ单体较难获得,因此以其峰面积的变化来
考察,箭藿苷A,箭藿苷 B,鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ
的峰面积随酶解时间的变化见图5。在总黄酮提取
物中含有箭藿苷A,箭藿苷B,鼠李糖基淫羊藿次苷
Ⅱ,但较之淫羊藿苷,朝藿定 A,朝藿定 B,朝藿定 C
含量较低,随着酶解开始,这3种黄酮的含量开始增
加,到 1h左右达到最大,约增大为原来的5~6倍,
随后箭藿苷 A继续被水解,于 4h时转化了
3186%,鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ转化了 1887%,
而箭藿苷B基本不再水解。
本实验考察了提取物中宝藿苷Ⅰ,淫羊藿苷元
含量随时间的变化,见图6。宝藿苷Ⅰ在1h内随着
酶解时间的延长含量不断增大,到 1h达到最大,约
为酶解之初的2倍,之后随着酶解时间的延长含量
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图5 箭藿苷A,箭藿苷B,鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ的峰面积
与酶解时间曲线
Fig5 PeakareaandenzymolysistimecurveofsagitatosideA,
sagitatosideBand2″OrhamnosylicarisideⅡ
逐渐下降,于5h宝藿苷Ⅰ转化了9150%,5h后趋
于饱和,但是比酶解前含量低了近5倍,该结果说明
在酶解最初的1h,一方面淫羊藿苷水解为宝藿苷
Ⅰ,另一方面宝藿苷Ⅰ也会被水解为苷元,但淫羊藿
苷的水解速率大于宝藿苷Ⅰ,因此观察到宝藿苷Ⅰ
的含量呈上升趋势,1h后宝藿苷Ⅰ的水解速率大
于淫羊藿苷的水解速率,且淫羊藿苷在2h已近转
化完全,而宝藿苷Ⅰ又不断水解为苷元,因此含量不
断下降,至5h转化趋于稳定。这一结果也可从淫
羊藿苷元含量变化来反映。作者未在药材提取物中
检测到苷元的存在,但是随着酶解时间的延长,苷元
在4h内呈线性增长,4h后增长趋于平缓。这也说
明除宝藿苷Ⅰ外,可能还有其他次级苷水解生成淫
羊藿苷元。
此外通过二极管阵列检测器对色谱峰的紫外吸
收图谱进行比对,发现保留时间为 15013,18504,
19005,22010,24163,33015,43716,45237,
4709,4811min的1~10号峰的光谱图与淫羊藿
苷相似,推测为黄酮成分,其峰面积也有较大变化。
1号峰3h水解了8615%之后趋于饱和,2号峰和
3号峰在3h内水解完全,4~8号峰在1h水解完
全。9号峰和10号峰在未酶解提取物中含量较少,
但在酶解过程中不断增加,在2~3h左右增长趋于
饱和,见图7,说明有黄酮成分酶解转化生成了9号
峰和10号峰。
图6 宝藿苷Ⅰ,淫羊藿苷元的含量与酶解时间曲线
Fig6 ContentandenzymolysistimecurveofbaohuosideⅠand
icaritin
图7 提取物中相关主要未知黄酮的峰面积与酶解时间
曲线
Fig7 Peakareaandenzymolysistimecurveofthemajorun
knownflavonoidsintheextract
3 讨论
本研究对体外酶解淫羊藿总黄酮的过程进行了
分析,为模拟体内肠道情况,选择了蜗牛酶,这是由
于蜗牛酶是动物性酶,在人体肠道环境下活性较高,
且课题组前期的研究证明蜗牛酶生物转化淫羊藿苷
的过程与肠道酶及肠道菌的转化过程相似。为模拟
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体内肠道环境,酶解温度选择了37℃,缓冲液选择
了pH60的Hank′s平衡盐溶液,目的在于今后有
可能将酶加入淫羊藿总黄酮中口服,增强淫羊藿总
黄酮肠道水解功能,提高淫羊藿总黄酮的生物利用
度,为构建新型的淫羊藿总黄酮仿生酶解给药系统。
由于食物与药物在人体肠道停留的时间约为
3~6h[12],而本试验在现有条件下,主要黄酮苷在
约2h已水解完全,因此对蜗牛酶的浓度、酶的活
力,底物与酶的比例还需进一步考察。从本试验结
果看,淫羊藿总黄酮中的主要黄酮苷如淫羊藿苷,朝
藿定A,朝藿定B,朝藿定C和宝藿苷的酶解产物与
体内肠道的代谢产物基本一致[1314],但由于总黄酮
中还有许多未知黄酮,这些未知黄酮及其酶解产物
的结构需进一步进行解析并与体内肠道代谢情况的
进行对比,此外淫羊藿总黄酮酶解产物箭藿苷A,箭
藿苷B,鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ和其他未知产物的
药效是否比原型药有所提高,还需进一步考察。
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AnalysisonbiotransformationofEpimediumbrevicornuflavonoids
GAOXia1,2,LIUXuan1,2,CHENYan1,WANGYing1,JIAXiaobin1
(1KeyLaboratoryofNewTypeDrugAdministrationSystemofTraditionalChineseMedicinesof
JiangsuProvincialAcademyofChineseMedicine,KeyLaboratoryofDrugReleaseSystemofOral
TraditionalChineseMedicinePreparationsunderStateAdministrationofTraditionalChineseMedicine,Nanjing210028,China;
2NanjingUniversityofChineseMedicine,Jiangsu210046,China)
[Abstract] ThisstudyaimstoinvestigatethebiotransformationofEpimediumbrevicornuflavonoidsundertheefectofhydrolytic
enzymesinvitroSnailasewasmainlyusedtohydrolyzeEbrevicornuflavonoids,andHPLCwasusedtodeterminethecontentofthe
mainflavonoidsinEbrevicornuflavonoidsThedataresultsshowedthatthemainknownflavonoidsincludedicarin,epimedinA,epi
mendinBandepimendinC,whichwerecompletelytransformedintobaohuosideI,sagitatosideA,sagitatosideBand2″Orhamnosyl
icarisideIin12h,respectivelyTheirtransformedproductswerecontinuouslyhydrolyzedovertimeInconclusion,snailasecould
transformEbrevicornuflavonoidsintosecondaryglycosideoraglyconeunder37℃ inpH60HBSSbalancedsaltsolutionin2hMo
reover,itsenzymatichydrolysateswereconsistentwithintestinalmetabolites
[Keywords] Epimediumbrevicornuflavonoids;snailase;biotransformation
doi:10.4268/cjcmm20132318
[责任编辑 曹阳阳]
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