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云南松松塔提取物体外抗HIV-1活性初步研究



全 文 :收稿日期:2015-08-07; 修订日期:2015-12-23
基金项目:国家自然科学基金 (No. 81102350;No. 81260632)
作者简介:李春艳(1983-),女(白族),云南云县人,大理大学药学与化学
学院讲师,硕士学位,主要从事中药药效学研究工作.
* 通讯作者简介:刘光明(1952-),男(汉族),云南泸西人,大理大学药学
与化学学院教授,硕士学位,主要从事中药药效学研究工作.
云南松松塔提取物体外抗 HIV - 1 活性初步研究
李春艳1,刘 熙1,丁 云1,李冬梅1,郑永唐2,刘光明1*
(1.大理大学药学与化学学院,云南 大理 671000;
2.中国科学院昆明动物研究所
动物模型和人类疾病机理重点实验室 分子免疫药理学实验室,云南 昆明 650223)
摘要:目的 研究云南松松塔提取物(C:醇提水沉后经碱提酸沉法得到的沉淀;D:滤液 1 倍醇沉得到的沉淀;F:滤液 2 倍
醇沉过滤后再 5 倍醇沉得到的沉淀;H:醇提水沉后水溶液五倍醇沉得到的沉淀)体外抗 HIV - 1 活性,明确云南松松塔提
取物活性组段。方法 采用细胞毒性实验、合胞体形成抑制实验、HIV - 1 感染细胞保护实验筛选云南松松塔提取物体外
抗 HIV - 1 活性组段。结果 云南松松塔提取物对 C8166 细胞毒性小,其 CC50均大于 5000μg·ml
-1;云南松松塔提取物
C、D、F、H抑制 C8166 细胞合胞体形成的 EC50分别为 232. 59,56. 46,47. 44,1687. 72μg·ml
-1。云南松松塔四个提取物对
MT4细胞毒性小,均大于 1000μg·ml -1,在 1000μg·ml -1时,云南松松塔提取物对 HIV - 1 感染的 MT4 细胞的保护率分
别为(42. 39 ± 0. 36)%、(15. 94 ± 6. 15)%、(29. 86 ± 3. 41)%、(14. 98 ± 10. 75)%。结论 云南松松塔提取物 C、D、F均有
体外抗 HIV - 1 活性;云南松松塔提取物 H无体外抗 HIV - 1 活性;云南松松塔四个提取物对 HIV - 1 感染 MT -4 细胞保
护作用弱。
关键词:云南松松塔; 提取物; 抗 HIV - 1 活性
DOI标识:doi:10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2016. 04. 003
中图分类号:R285. 5 文献标识码:A 文章编号:1008-0805(2016)04-0774-03
艾滋病又称获得性免疫缺陷综合征 (acquired immunodefi-
ciency syndrome,AIDS),是由人类免疫缺陷病毒 (human immu-
nodeficiency virus,HIV)引起,以全身免疫系统严重损害为特征
的传染性疾病。截至 2013 年底,全球获得抗病毒治疗的人数
1300 万人;新发感染自 2002 年的 330 万人下降到 2012 年的 230
万人;艾滋病相关的死亡率从 2005 年的 230 万人下降到 2012 年
的 160 万人。但艾滋病防治在全球范围内仍面临严峻的挑战[1]。
虽然抗病毒治疗和疫苗研发取得一定的进展,临床使用的高效抗
逆转录病毒疗法(HAART 即“鸡尾酒疗法”)提高了患者生活质
量,延长了 HIV 感染者寿命,但由于 HIV 变异产生耐药,加之药
物毒副作用大、服药繁琐等问题[2]及我国至今没有一种具有自
主知识产权的抗 HIV药物获准上市,促使人们不断从传统中药、
植物和真菌资源等天然资源中寻找抗 HIV 新药或先导化合
物[3]。
松科松属(Pinus)植物全世界约 100 种,分布于北半球至北
极圈[4]。云南松主要分布于云南,资源丰富,松塔是其球果,《本
草纲目》记载了松塔具有抗病毒、祛痰、止咳平喘、祛风、润肠、安
神等功效[5]。现代药理研究发现,松属植物松塔所含化学成分
多,药理作用广泛,具有抗病毒、抗肿瘤、抗氧化和增强免疫等作
用[6 ~ 9]。迄今,国内外已有多位学者对不同松科植物进行了研究
且发现松塔提取物含有抗肿瘤、抗 HIV、抗菌活性[10 ~ 12]。而对云
南松松塔的抗 HIV - 1 药效物质基础及其机制方面的研究少有
报告。故本文采用细胞毒性实验、合胞体形成抑制实验、HIV - 1
感染细胞保护实验对云南松松塔提取物进行体外抗 HIV - 1 活
性初步研究,以明确活性部位,为后续活性单体追踪及阐明抗
HIV - 1 机制奠定基础。
1 材料与仪器
1. 1 云南松松塔和提取物 云南松松塔采自云南松松塔采自云
南省大理州漾濞县,经大理学院生药教研室夏从龙教授鉴定为松
科松属植物云南松 Pinus yunnanensis Franoh.的松塔,样品标本保
存在大理学院有机药化教研室。将 10 kg 云南松松塔粗粉,以
85%乙醇提取 2 次,每次用乙醇 4000ml,每次浸泡 24 h。过滤除
去乙醇提取液,并回收乙醇。将残渣用热水提取,得残渣及热水
提取液两部分,其中残渣部分在室温条件下,加碱液并过滤得到
碱性提取液后调 pH值至 5,浓缩、过滤,得沉淀 C(得率 5. 2%)。
将滤液用 1 倍量醇溶,过滤,得沉淀 D(得率 3. 4%)。再将滤液
用 2 倍量醇溶,过滤后继续将滤液用 5 倍量醇溶,过滤,得沉淀 F
(得率 1. 3%)。热水提取液部分浓缩,过滤后用 5 倍量醇溶,过
滤,得沉淀 H(得率 8. 8%)。在本实验中,样品 C、D、F、H 均用
RPMI - 1640 培养基溶解。
1. 2 试剂 培养基 RPMI - 1640 及胎牛血清(FBS)(Gibco 公
司) ;双抗(100 ×),噻唑蓝(MTT)、齐多夫定(AZT)、SDS (Sodi-
um dodecyl sulfate,十二烷基硫酸钠)、DMF (N,N'- Dimethyl for-
mamine,N,N -二甲基甲酰胺)、HEPS(Sigma 公司)。0. 22 μm
微孔滤膜(MiLLipore公司)。
1. 3 细胞与病毒 人 T 淋巴细胞系 C8166 细胞、MT - 4 细胞及
HIV - 1 实验株 HIV - 1ⅢB 英国 MRC,AIDS Reagent Project 惠
赠。按实验室常规方法培养细胞和病毒,病毒滴度 TCID50(50%
tissue culture infection dose)采用 Reed & Muench 方法确定,病毒
小量分装于冻存管,- 70℃保存。本研究所有涉及 HIV 操作的
实验按照国际和国家有关生物安全操作规程在生物安全三级
(BSL - 3)实验室进行。
1. 4 仪器 倒置相差显微镜(OLympus IX - 7 型);水套式 CO2 细
胞培养箱,Termo - A2 - 1287 二级生物安全柜(美国 Thermo 公
司);Es - 315 型高压灭菌器(日本 Tomykogyo 公司);ELx800
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时珍国医国药 2016 年第 27 卷第 4 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2016 VOL. 27 NO. 4
ELISA酶标仪(BIO - Tek 公司);Hair - DW - 86L628 超低温冰
箱(海尔公司)。
2 方法
2. 1 云南松松塔提取物对 C8166 细胞毒性实验 将 4 × 105·
ml -1细胞悬液 100μl与不同浓度的云南松松塔提取物混合,每个
质量浓度设 3 个重复孔,同时设置阴性对照组、空白对照组及
AZT药物对照。37℃、5% CO2 培养箱培养 3 d后,每孔加入 20μl
MTT(4mg·ml -1),37℃,5% CO2 培养箱培养 4h 后吸走 100μl
上清,补加 100μl SDS - DMF溶液,37℃过夜,于 λ595 /630 BIO - Tek
ELx800 酶标仪测定 A值并按下式计算出存活率,计算出细胞毒
浓度 CC50值。
存活率(%)= 100% ×(A实验孔 - A空白孔)/(A阴性孔 - A空白孔)
2. 2 云南松松塔提取物对 HIV - 1 诱导 C8166 细胞形成合胞体
的抑制实验 在 96 孔板中,将 50μl C8166 细胞(8 × 105·ml -1)
接种到 5 倍倍比系列稀释的云南松松塔提取物溶液(100μl·
孔 - 1)中的细胞培养板上,然后每孔加入 50 μl 的 HIV - 1IIIB 稀
释上清(MOI值 0. 03),每个质量浓度设 3 个重复孔,同时设置阴
性对照组,AZT 阳性对照组。37℃,5% CO2 培养箱培养 3 d,倒
置显微镜下(100 ×)计数合胞体。按下式计算抑制率,并计算出
EC50及治疗指数(TI)
[13]。
抑制率(%)=(1 -实验孔合胞体数 /对照孔合胞体数)×
100%
2. 3 云南松松塔提取物对 HIV - 1 感染 MT -4 细胞的保护作用
在 96 孔细胞培养板上,对云南松松塔提取物及 AZT 进行 5 倍倍
比稀释(每孔 100μl),然后每孔加 4 × 104 个 MT - 4 细胞与 HIV
- 1IIIB 病毒上清(MOI 值 0. 03),每孔总体积 200μl。同时设置
细胞对照孔和病毒感染细胞对照孔,置 37℃、5% CO2 培养箱中
培养,培养 6 天后用,用 Bio - Tek EL × 800 在 λ595 /630测定 A值,测
定云南松松塔提取物对正常细胞的毒性作用和对 HIV - 1IIIB 感
染细胞的保护率,计算得到 CC50、EC50和 TI
[13]。
药物对 HIV - 1 感染细胞的保护率(%)= (A实验孔 ﹣
AHIV感染细胞对照孔)/(A正常细胞对照孔﹣ AHIV感染细胞对照孔)× 100%
2. 4 统计学处理 实验数据均采用 SPSS(17. 0)统计软件进行
处理,数据以 珋x ± s表示,各组数据进行 t检验。
3 结果
3. 1 云南松松塔提取物对 C8166 细胞的毒性作用 从图 1 中可
知:云南松松塔提取物 C、D、H对 C8166 细胞毒性小,CC50均大于
5000μg·ml -1,在 5000μg·ml -1时,C8166 细胞存活率分别为
(59. 93 ± 2. 75)%、(67. 57 ± 0. 32)%、(71. 67 ± 1. 36)%,而云南
松松塔提取物 F在 5000μg·ml -1时,仅有(16. 11 ± 2. 29)%细胞
存活,其 CC50为 2792. 54μg·ml
-1。
图 1 云南松松塔提取物 对 C8166 细胞的毒性作用(珋x ± s,n = 3)
3. 2 云南松松塔提取物对 HIV - 1 诱导 C8166 细胞形成合胞体
的抑制作用 本实验中,云南松松塔提取物 C、D、F、H 抑制 HIV
- 1IIIB 诱导 C8166 细胞病变的 EC50分别为 232. 59μg·ml
-1、
56. 46μg·ml -1、47. 44μg·ml -1、1687. 72μg·ml -1。云南松松塔
四个提取物中,D、F对 HIV - 1 诱导 C8166 细胞形成合胞体的抑
制作用较好,H 对 HIV - 1IIIB 诱导 C8166 细胞形成合胞体的抑
制作用弱,云南松松塔四个提取物的治疗指数(TI)分别为 >
21. 49、> 88. 56、> 105. 40、> 2. 96(表 1)。
表 1 云南松松塔提取物对 HIV - 1IIIB诱导
C8166 细胞病变的抑制作用
组别
浓度
/μg·ml - 1
抑制率 ± SD
/%
EC50
/μg·ml - 1
TI
(CC50 / EC50)
阴性对照组 0. 00 0. 00 ± 0. 27
松塔提取物 C 5000 100. 00 ± 0. 00** 232. 59 > 21. 49
1000 99. 03 ± 0. 84**
200 44. 93 ± 2. 90*
40 34. 30 ± 6. 85*
8 25. 12 ± 2. 21*
1. 6 17. 39 ± 1. 45
松塔提取物 D 5000 100. 00 ± 0. 00** 56. 46 > 88. 56
1000 100. 00 ± 0. 00**
200 73. 91 ± 7. 67**
40 43. 48 ± 9. 05*
8 42. 75 ± 3. 07*
1. 6 40. 20 ± 3. 07*
松塔提取物 F 5000 100. 00 ± 0. 00** 47. 44 > 105. 40
1000 100. 00 ± 0. 00**
200 92. 75 ± 2. 90**
40 44. 93 ± 2. 90*
8 19. 32 ± 7. 44
1. 6 15. 94 ± 4. 10
松塔提取物 H 5000 94. 20 ± 4. 42** 1687. 72 > 2. 96
1000 28. 70 ± 10. 57*
200 16. 40 ± 2. 68
40 14. 40 ± 3. 65
8 9. 1 ± 3. 51
1. 6 4. 1 ± 3. 51
AZT 1 99. 22 ± 0. 78** 0. 00401 498753. 12
0. 2 92. 76 ± 0. 45**
0. 04 78. 04 ± 4. 27**
0. 008 60. 21 ± 0. 90**
0. 0016 36. 43 ± 2. 80*
0. 00032 14. 34 ± 4. 93
与阴性对照组比较,* P <0. 05,**P <0. 01;n =3
3. 3 云南松松塔提取物对 HIV - 1 致 MT -4 细胞死亡的保护作
用 从表 2 的实验结果中可知:云南松松塔提取物 C、D、F、H对体
外未感染 HIV - 1 的MT4 细胞毒性小,CC50均大于 1μg·ml
-1,在
此浓度下 C、D、F、H 对体外感染 MT4 细胞的保护率分别为
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2016 VOL. 27 NO. 4 时珍国医国药 2016 年第 27 卷第 4 期
(42. 39 ± 0. 36)%、(15. 94 ± 6. 15)%、(29. 86 ± 3. 41)%、(14. 98
± 10. 75)%。
表 2 云南松松塔醇取物对 HIV - 1
感染 MT -4 细胞死亡的保护作用(珋x ± s)
组别
浓度
/μg·ml - 1
存活率 ± SD
/%
CC50
/μg·ml - 1
保护率 ± SD
/%
EC50
/μg·ml - 1
阴性对照组 0. 00 100. 00 ± 3. 25 0. 00 ± 2. 41 无保护作用
松塔提取物 C 1000 102. 64 ± 8. 43 > 1000 42. 39 ± 0. 36 > 1000
200 92. 22 ± 3. 51 1. 35 ± 2. 05
40 94. 04 ± 7. 49 5. 25 ± 6. 89
8 100. 80 ± 2. 11 1. 18 ± 3. 30
1. 6 100. 15 ± 6. 32 6. 94 ± 11. 41
0. 32 100. 13 ± 5. 39 5. 58 ± 6. 48
松塔提取物 D 1000 111. 23 ± 4. 18 > 1000 15. 94 ± 6. 15 > 1000
200 100. 24 ± 8. 97 14. 01 ± 3. 42
40 100. 91 ± 1. 02 10. 14 ± 10. 25
8 100. 43 ± 0. 00 9. 42 ± 3. 07
1. 6 100. 22 ± 2. 05 5. 56 ± 14. 01
0. 32 100. 45 ± 8071 1. 69 ± 4. 44
松塔提取物 F 1000 112. 33 ± 6. 90 > 1000 29. 86 ± 3. 41 > 1000
200 99. 27 ± 4. 72 18. 01 ± 2. 66
40 100. 31 ± 8. 69 0. 54 ± 5. 46
8 100. 73 ± 11. 63 6. 27 ± 3. 66
1. 6 100. 93 ± 1. 58 3. 05 ± 2. 17
0. 32 100. 39 ± 3. 32 2. 51 ± 1. 89
松塔提取物 H 1000 82. 80 ± 5. 42 > 1000 14. 98 ± 10. 75 > 1000
200 82. 70 ± 3. 73 10. 75 ± 9. 15
40 84. 16 ± 2. 61 9. 22 ± 8. 33
8 87. 78 ± 4. 93 8. 60 ± 1. 16
1. 6 90. 62 ± 8. 66 7. 99 ± 4. 73
0. 32 92. 52 ± 3. 11 4. 61 ± 7. 17
AZT 1 86. 24 ± 7. 92 66. 28 ± 1. 08
0. 2 90. 32 ± 8. 02 > 1 71. 46 ± 6. 77 0. 0036
0. 04 97. 30 ± 2. 05 86. 49 ± 1. 76
0. 008 100. 28 ± 1. 27 82. 76 ± 4. 88
0. 0016 100. 85 ± 2. 84 16. 09 ± 10. 02
0. 00032 100. 85 ± 2. 84 4. 77 ± 0. 68
n =3
4 讨论
我国的中药资源丰富,且研究表明中药具有稳定和提高免疫
功能、消除和缓解症状、改善生活质量、价格低廉,效果明显,易
于普及等优点[14]。从我国国情出发,利用中医药的独特性及经
济性,开发传统的具有我国特色的抗 HIV 药物或抗艾滋病辅助
药物是完全可能和可行的。
近年来,国内外已有多位学者对不同松科药理作用进行了研
究。如发现日本五针松 Pinus parviflora 松塔、赤松 Pinus densiflo-
ra、湿地松 Pinus elliottii var. elliottiib.、火炬松 Pinus taeda、加勒比
松 Pinus caribaea以及樟子松 Pinus sylvestris松塔中的成分具有良
好的体内抗肿瘤和抗菌活性[15]。国内则对红松松塔、樟子松松
塔的药理活性进行了研究[16 ~ 18]。但对云南松松塔的抗 HIV 活
性少有报道,故本文对云南松松塔的提取物进行了体外抗 HIV -
1活性研究。从实验结果中可知,云南松松塔提取物 C、D、F 对
C8166 细胞毒性小,CC50均大于 5mg·ml
-1。同时,云南松松塔提
取物 C、D、F对 MT -4 细胞毒性也小,CC50均大于 1mg·ml
-1,但
对 HIV - 1 感染的 MT - 4 细胞保护作用弱。云南松松塔提取物
D、F抑制 HIV - 1IIIB诱导 C8166 细胞病变的效果较好,其 EC50
分别为 56. 46μg·ml -1、47. 44μg·ml -1;云南松松塔提取物 C、
D、F、H的治疗指数分别为 > 21. 49 > 88. 56 > 105. 40 > 2. 96。初
步得出云南松松塔提取物 C、D、F 具有体外抗 HIV - 1 活性,且
D、F体外抗 HIV - 1 活性较好,进而明确其云南松松塔提取物活
性组段为 D、F。另有文献报告从日本五针松 Pinus parviflora
Sieb. et Zucc.中分离获得的松塔多糖具有抑制 HIV - 1 逆转录酶
的活性[19],提示云南松松塔活性部位(D、F)抗 HIV - 1 活性成分
有可能为松塔多糖,其抗 HIV - 1 机制可能与抑制 HIV - 1 逆转
录酶有关。目前,本课题组正在对云南松松塔提取物的活性部位
进行进一步的分离纯化,以期从中筛选出具有抗 HIV 活性的化
合物,并阐明其作用机制。
致谢:感谢中国科学院昆明动物研究所,动物模型与人类疾
病机理重点实验室郑永唐研究员及研究小组的帮助!
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