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Analysis on biotransformation of Epimedium brevicornu flavonoids

淫羊藿总黄酮的生物转化过程分析



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℃,pH60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] 20130523
[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,Email:ychen202@ yahoocomcn
[作者简介] 高霞,硕士研究生,Email:gaoxia0218@163com
  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[45],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[67]。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[89],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
Fig1 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
21 HPLC测定淫羊藿主要黄酮的分析方法建立
211 色谱条件 ZorbaxSBC18色谱柱(46mm×
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10mL·min-1;检测波长270nm;柱温30℃。
212 对照品溶液的制备 精密称取淫羊藿苷
533mg,朝藿定A842mg,朝藿定B905mg,朝藿
定C826mg,宝藿苷Ⅰ526mg,淫羊藿苷元819
mg,加无水乙醇溶解稀释至10mL,作为储备液。
213 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。
214 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17,33,
67,133,266,533,1066mg·L-1,所含朝藿定
A的质量浓度分别为 26,53,105,210,421,
842,1684mg·L-1,所含朝藿定 B的质量浓度分
别为14,28,57,113,226,452,905,1810mg
·L-1,所含朝藿定 C的质量浓度分别为26,52,
103,206,412,826,1652mg·L-1,所含宝藿苷
Ⅰ的质量浓度分别为 33,66,132,263,526,
1052mg·L-1,所含淫羊藿苷元的质量浓度分别为
51,102,205,410,819,1638mg·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=30459x+24061,r=0999;朝藿定
A的线性回归方程为 y=17443x+23584,r=
0999;朝藿定 B的线性回归方程为 y=27196x+
21610,r=0999;朝藿定C的线性回归方程为y=
18415x+19589,r=1000;宝藿苷Ⅰ的线性回归
方程为y=24718x+23400,r=0999;淫羊藿苷元
的线性回归方程为y=22638x+80731,r=0999。
结果表明,淫羊藿苷在0017~1066μg,朝藿定 A
在0026~1684μg,朝藿定 B在 0014~1810
μg,朝藿定 C在 0026~1652μg,宝藿苷Ⅰ在
0033~1052μg,淫羊藿苷元在 00512~1638
μg都呈良好的线性关系。
215 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 050%,038%,
045%,085%,11%,048%;日间精密度分别为
071%,098%,10%,19%,21%,083%,表明
仪器的精密度良好。
216 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068%,
16%,16%,22%,24%,18%,表明样品溶液
在24h内稳定。
217 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 070%,16%,19%,22%,20%,
20%,表明样品的重复性较好。
218 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 1002%,9904%,1005%,
1006%,9863%,9915%;RSD分别为 20%,
22%,18%,25%,23%,14%。
22 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03g·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
Fig2 HPLCchromatogramofEpimediumbrevicornuflavonoids
23 淫羊藿总黄酮的生物转化
取含生药 03g·mL-1的淫羊藿提取物 400
μL,加入pH60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 pH60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0,05,1,15,2,3,4,5,6h
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
Fig3 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 53998,50561,51520,
51905min,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
Fig4 Contentandenzymolysistimecurveoficarinandepi
medinA,B,C
  经鉴定保留时间为50655,51830,52229min
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
3186%,鼠李糖基淫羊藿次苷Ⅱ转化了 1887%,
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
Fig5 PeakareaandenzymolysistimecurveofsagitatosideA,
sagitatosideBand2″OrhamnosylicarisideⅡ
逐渐下降,于5h宝藿苷Ⅰ转化了9150%,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 15013,18504,
19005,22010,24163,33015,43716,45237,
4709,4811min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8615%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
Fig6 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
Fig7 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pH60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[1314],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,JIAXiaobin1
(1KeyLaboratoryofNewTypeDrugAdministrationSystemofTraditionalChineseMedicinesof
JiangsuProvincialAcademyofChineseMedicine,KeyLaboratoryofDrugReleaseSystemofOral
TraditionalChineseMedicinePreparationsunderStateAdministrationofTraditionalChineseMedicine,Nanjing210028,China;
2NanjingUniversityofChineseMedicine,Jiangsu210046,China)
[Abstract] ThisstudyaimstoinvestigatethebiotransformationofEpimediumbrevicornuflavonoidsundertheefectofhydrolytic
enzymesinvitroSnailasewasmainlyusedtohydrolyzeEbrevicornuflavonoids,andHPLCwasusedtodeterminethecontentofthe
mainflavonoidsinEbrevicornuflavonoidsThedataresultsshowedthatthemainknownflavonoidsincludedicarin,epimedinA,epi
mendinBandepimendinC,whichwerecompletelytransformedintobaohuosideI,sagitatosideA,sagitatosideBand2″Orhamnosyl
icarisideIin12h,respectivelyTheirtransformedproductswerecontinuouslyhydrolyzedovertimeInconclusion,snailasecould
transformEbrevicornuflavonoidsintosecondaryglycosideoraglyconeunder37℃ inpH60HBSSbalancedsaltsolutionin2hMo
reover,itsenzymatichydrolysateswereconsistentwithintestinalmetabolites
[Keywords] Epimediumbrevicornuflavonoids;snailase;biotransformation
doi:10.4268/cjcmm20132318
[责任编辑 曹阳阳]
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