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α-Glucosidase inhibitors from Luculia pinciana

滇丁香中抑制α-葡萄糖苷酶活性成分研究



全 文 :

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Vol.34,Issue 4
February,2009
第 34 卷第 4 期
2009 年 2 月
滇丁香中抑制 α-葡萄糖苷酶活性成分研究
康文艺 1,2*,张 丽 1,2,宋艳丽 1,2
(1. 河南大学 天然药物研究所,河南 开封 475004;2. 河南大学 药学院,河南 开封 475004)
[摘要] 目的:寻找滇丁香中具有抑制 α-葡萄糖苷酶活性的成分。方法:利用体外抑制 α-葡萄糖苷酶活性模型进行追
踪,采用各种色谱法分离,运用多种谱学技术鉴定结构,并对活性较强的几个单体化合物进行酶抑制动力学研究。结果:
滇丁香的醋酸乙酯部分具有较高的活性,从中分离出 5 个抑制 α-葡萄糖苷酶活性的化合物,分别鉴定为:莨菪内酯(1),
5-甲氧基-8-羟基香豆素(2),1α,3β,24-三羟基熊果酸(3),熊果酸(4)和齐墩果酸(5),其中化合物 4(IC50 3.3 mg·L-1),
5(IC50 2.88 mg·L-1)的活性最好,明显高于阳性对照阿卡波糖(IC50 1 081.27 mg·L-1)。化合物 3 为竞争性抑制。结论:化
合物 1~4 为首次报道对 α-葡萄糖苷酶有抑制活性。
[关键词] 滇丁香;α-葡萄糖苷酶;抑制剂

滇丁香 Luculia pinciana Hook.为茜草科滇丁香
属植物,分布在喜马拉雅山至我国云南和广西。其
根、花、果入药,可治疗百日咳、慢性支气管炎、
肺结核、月经不调、痛经、风湿疼痛、偏头痛、尿
路结石、病后头昏、心慌;外用可以治疗毒蛇咬
伤[1]。
α-葡萄糖苷酶抑制剂可抑制小肠内 α-葡萄糖苷
酶的活性,延缓或抑制葡萄糖在肠道的吸收,从而
有效降低餐后高血糖。由于其独特的优势,目前已
被广泛用于糖尿病及其并发症的防治,临床上主要
使用阿卡波糖和伏格列波糖等。作者在对滇丁香系
列研究中,相继分离得到了萜及其苷类化合 物
[2-6]。并利用体外筛选模型,从滇丁香醋酸乙酯活性
部位得到 5 个具有抑制 α-葡萄糖苷酶活性的成分。
1 仪器与试剂
Multiskan MK3 酶标仪(美国 Thermo Electron
公司);LRH-150 恒温培养箱(上海一恒科技有限
公司);DELTA 320 型 PH 计(梅特勒-托利多仪器
有限公司);电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公
司)。XRC-1 型显微熔点测定仪(温度未校正);
Bruker Am-400 超导核磁共振仪;Finnegan-4510 质
谱仪;200~300 目及硅胶 H 和 GF254 硅胶板均购自
烟台汇友硅胶开发有限公司,Sephadex LH-20(瑞

[收稿日期] 2008-08-23
[基金项目] 河南省教育厅基础研究计划(2008A360002)
[通信作者] *康文艺,Tel:(0378)3880680,E-mail:kangweny@hotmail.
com
典 Pharmacia 公司)。
α-葡萄糖苷酶(α-glucosidase,EC 3.2.1.20);
4-硝基苯 -α-D-吡喃葡萄糖苷(4-ntrophenyl-α-D-
glucopyranoside,PNPG,026K1516);阿卡波糖
(acarbose,Lot 16869)和 DMSO 均购自 Sigma 公
司;滇丁香于 2001 年 7 月采自于云南大理地区,
经中国科学院昆明植物所彭华研究员鉴定为茜草
科滇丁香属植物滇丁香 L. pinciana。
2 方法
2.1 提取与分离
滇丁香干燥枝干 20 kg,粉碎后,用 95%乙醇
冷浸 3 次,过滤,回收乙醇,将浓缩物分散于水中,
依次用石油醚、醋酸乙酯、正丁醇各萃取 3 次,得
相应提取物 65,300,450 g。醋酸乙酯部分 300 g
经过 200~300 目硅胶柱色谱,三氯甲烷-丙酮梯度洗
脱(95∶5~7∶3),分别得到三氯甲烷-丙酮(20∶1)
和(8∶2)部分具有抑制 α-葡萄糖苷酶活性。三氯
甲烷-丙酮(20∶1)部分经硅胶 H 柱色谱,三氯甲
烷-丙酮(20∶1)洗脱,以 TLC 检测合并,经
Sephadex LH-20 柱色谱,丙酮洗脱,得到化合物 4
(5.2 g),5(108 mg)。 三氯甲烷-丙酮(8∶2)部
分反复硅胶常压柱色谱,并经 Sephadex LH-20 柱色
谱,丙酮洗脱,得到化合物 1(121 mg),2(58 mg),
3(234 mg)。
2.2 α-葡萄糖苷酶活性成分的筛选方法
2.2.1 检测方法 本检测在 96 孔板上进行,反应体


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系参照李婷等 [7]的方法,按照 I%=[1-(A 样品-
A 样品空白)/(A 阴性-A 空白)]×100%计算抑制率,并用
Origin 软件求出相应 IC50 值。
2.2.2 标准曲线制作 根据采用的反应体系,用磷
酸缓冲液(pH 6.8)配制 1 000 μmol·L-1 PNP,稀释
成 400,300,200,150,100,50,25,5,0 μmol·L-1。
分别取 7 种不同浓度的 PNP 溶液各 160 μL,加入
0.2 moL·L-1 Na2CO3 溶液 80 μL,混匀,在 405 nm 下
测定 A 值,测 3 组取平均值。以 A 值为纵坐标,对
硝基苯酚浓度为横坐标,做出标准曲线。
2.2.3 α-葡萄糖苷酶活力的测定 根据所采用的反
应体系:112 μL 磷酸钾缓冲液(pH 6.8),加入 20
μL 0.2 U·mL-1 α-葡萄糖苷酶,8 μL DMSO,37℃恒
温 15 min 后加入 2.5 mmoL·L-1PNPG 20 μL,37℃恒
温反应 15 min。再加入 80 μL 0.2 moL·L-1 的 Na2CO3
溶液,于 405 nm 波长下测 A 值。
酶活力单位定义:37 ℃,pH 6.8 条件下,每分
钟水解底物所产生 1 μmoL 对硝基苯酚的酶量,规
定为 1 个酶活力单位(U)[8]。
3 结果与讨论
3.1 结构鉴定
化合物 1 浅黄色晶体(三氯甲烷),mp
231~232 ℃。EI-MS m/z(%)192 [M]+(100),177
(31),164(16),149(24),121(10)。1H-NMR
(CD3COCD3,400 MHz)和 13C-NMR(CD3COCD3,
100 MHz)数据与文献[9]报道一致,确定化合物 1
为莨菪内酯(scopletin)。
化合物 2 黄色针状晶体(丙酮),mp 226~227
℃。EI-MS m/z(%)192 [M]+(100),177(72),
164(34),149(77),121(34),79(44),69(75)。
1H-NMR(CDCl3,400 MHz)和 13C-NMR(CDCl3,
100 MHz)数据与文献[10]报道一致,确定化合物 2
为 5-甲氧基-8-羟基香豆素(5-methoxy-8-hydroxy-
coumarin)。
化合物 3 白色粉末,mp 260~262 ℃,EI-MS
m/z(%)488 [M]+(2),470(5),442(5),288
(9),248(100),222(27),203(48)。1H-NMR
(C5D5N,400 MHz)δ:5.05(1H,br s,H-1),
4.30(1H,dd,J = 4.3,11.6 Hz,H-3),5.57(1H,
br s,H-12),2.66(1H,d,J = 11.2 Hz,H-18),
1.71(3H,s,H-23),4.40,4.03(2H,dd,J = 10.6,
10.3 Hz,H-24),1.66(3H,s,H-25),1.63(3H,
s,H-26),1.19(3H,s,H-27),1.01(3H,d,
J=6.6 Hz,H-29),0.93(3H,d,J = 5.5 Hz,H-30)。
13C-NMR(C5D5N,100 MHz)δ:67.5(C-1),28.1
(C-2),73.3(C-3),46.5(C-4),49.1(C-5),18.6
(C-6),33.3(C-7),41.3(C-8),48.2(C-9),37.5
(C-10),23.8(C-11),126.1(C-12),138.7(C-13),
43.1(C-14),28.8(C-15),25.0(C-16),48.6(C-17),
53.7(C-18),41.4(C-19),39.4(C-20),31.1(C-21),
36.9(C-22),14.8(C-23),67.1(C-24),17.7(C-25),
18.9(C-26),24.1(C-27),180.0(C-28),17.5(C-29),
21.4(C-30)。以上数据与文献[5]报道一致,确定化
合物 3 为 1α,3β,24-三羟基熊果酸(1α,3β,
24-trihydroxy-ursolic acid)。
化合物 4 白色粉末,mp 305~308 ℃。EI-MS
m/z(%)456[M]+(20),410(8),248(100),233
(30),213(75),175(33),131(30),119(40),
105(45),91(35)。1H NMR(C5D5N,400 MHz)
和 13C-NMR(C5D5N,100 MHz)数据与文献[11]
报道一致,确定化合物 4 为熊果酸(ursolic acid)。
化合物 5 无色针状结晶(丙酮);mp 202~204
℃。EIMS m/z(%)456[M]+(20),410(8),248
(100),233(30),213(75),175(33),131(30),
119(40),105(45),91(35)。1H-NMR(C5D5N,
400 MHz)和 13C-NMR(C5D5N,100 MHz)数据
与文献[11]报道一致,确定化合物 5 为齐墩果酸
(oleanolic acid)。
3.2 提取部位 α-葡萄糖糖苷酶活性成分的筛选
滇丁香提取物不同部位的 α-葡萄糖糖苷酶抑
制活性见表 1。从表 1 结果可见,醋酸乙酯部分的
抑制活性较好,抑制率明显高于其他部位以及阳性
对照药物,所以可采用活性追踪方式对醋酸乙酯部
分继续分离。
表 1 滇丁香不同提取物的 α-葡萄糖苷酶抑制活性
提取物 抑制率/% IC50/mg·L-1
石油醚部分 21.07 ND
醋酸乙酯部分 99.4 12.46
正丁醇部分 103.08 542
acarbose 68.43 1 081.27
注:初筛终浓度 1.5 g·L-1。

3.3 受试化合物抑制 α-葡萄糖苷酶活性筛选


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活性追踪分离醋酸乙酯部分得到的 5 个化合物
对α-葡萄糖苷酶活性抑制作用的 IC50分别为化合物
1 35.03 mg·L-1,2 69.26 mg·L-1,3 18.48 mg·L-1,4
3.3 mg·L-1,5 2.88 mg·L-1(图 1)。 5 个化合物 IC50
值均低于 100 mg·L-1,远小于阳性对照药阿卡波糖
的 IC50 值(1 081.27 mg·L-1),其中化合物 4,5 抑
制活性最高。图 1 显示,5 个化合物对 α-葡萄糖苷
酶抑制活性均与浓度呈正量效关系。

图 1 受试化合物浓度对其抑制活性的影响

3.4 受试化合物抑制类型的确定
5 个化合物分别取合适的两个不同浓度,PNPG
取 4 个不同浓度,分别测定反应速度。按
Lineweave-Burk 作图法,以 1/[S]为横坐标,1/V 为
纵坐标,分别绘制 5 个化合物的抑制作用动力学曲
线(图 2~6),得到 α-葡萄糖苷酶的 Km 值为 2.89
mmol·L-1。

图 2 化合物 1 Lineweave-Burk 双倒数曲线


图 3 化合物 2 Lineweave-Burk 双倒数曲线

图 4 化合物 3 Lineweave-Burk 双倒数曲线


图 5 化合物 4 Lineweave-Burk 双倒数曲线


图 6 化合物 5 Lineweave-Burk 双倒数曲线

从图中可以看出,化合物 1,2,4,5 对 α-葡
萄糖苷酶抑制作用属非竞争性抑制,反应速度 Vmax
随着受试化合物浓度的增大而变小,米氏常数 Km
保持不变。根据非竞争性抑制动力学方程 [12-13]
1/V′max=1/Vmax(1+[I]/Ki),可以求出 4 个化合物的 Ki
值分别为 2.44,167.83,195.04,3.36 mg·L-1。而化
合物 3 则属于竞争性抑制剂,反应速度 Vmax 随受试
化合物浓度增大保持不变,说明该化合物与 α-葡萄
糖糖苷酶底物在该酶上的络合位点是一样的。根据
竞争性抑制动力学方程:1/Km=1/{Km (1+[I]/Ki)}求
得化合物 3 的 Ki 为 3.36 mg·L-1。
4 结论
本研究首次利用体外 α-葡萄糖苷酶抑制活性
筛选模型对滇丁香不同提取物的 α-葡萄糖苷酶抑
制活性进行了初步筛选,结果表明醋酸乙酯部分有


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较高的抑制活性。该部分主要活性化合物的结构类
型主要为五环三萜和香豆素类化合物,并且齐墩果
酸抑制 α-葡萄糖苷酶活性最高。
化合物 1,2,4,5 对 α-葡萄糖苷酶抑制作用
属于非竞争性抑制类型,说明它既可以和酶,也可
以和酶-底物复合物结合,从而降低酶活性,达到降
低血糖作用。而化合物 3 则属于竞争性抑制剂,与
阿卡波糖属于同一抑制 α-葡萄糖苷酶类型,但其抑
制活性远远高于阿卡波糖,表明该化合物具有一定
的应用价值。
[参考文献]
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α-Glucosidase inhibitors from Luculia pinciana

KANG Wenyi 1,2*,ZHANG Li1,2,SONG Yanli 1,2
(1. Institute of Natural Products, Henan University, Kaifeng 475004, China
2. Pharmaceutical College of Henan University, Kaifeng 475004, China)

[Abstract] Objective:To search α-glucosidase inhibitors from Luculia pinciana. Method: The α-glucosidase inhibitor was
isolated by the column chromatographic techniques and the bioassay-guided method in vitro. A combination of MS and NMR
spectroscopy was used to identify the chemical structures. The inhibitory kinetic of the isolations was also investigated. Result: The
ethyl acetate extract showed strongest inhibitory activity, and five active compounds were isolated and identified as scopletin (1),
5-methoxy-8-hydroxycoumarin (2), 1α,3β,24-trihydroxyursolic acid (3), ursolic acid (4) and oleanolic acid (5). The IC50 values of all
compounds were lower than that of acarbose. Four of them shown noncompetitive type manner on α-glucosidase inhibition except
that compound 3 is competitive type manner. Conclusion: Compounds 1-4 as the inhibitors of α-glucosidase were reported for the
first time.
[Key words] Luculia pinciana; α-glucosidase; inhibitors; inhibitory type
[责任编辑 王亚君]