角果藜(Ceratocarpus arenarius L.)化学成分及其功能化研究

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天然产物结构复杂、种类繁多,是医药与农药研究的重要源泉。角果藜(Ceratocarpus arenarius L.)为藜科一年生草本植物,主要分布在中西亚干旱与半干旱地区,在我国主要生长于新疆准噶尔盆地的干旱盐碱地区。独特的生存环境赋予了角果藜(C.arenarius)特殊的次生代谢物和生物活性,哈萨克民族医药中将其用于肺癌和痔疮等治疗。目前,关于角果藜的研究多集中于生态学方面,而其化学成分的系统化研究较少。本文以角果藜为对象,研究其体外抗肿瘤及抗植物病原真菌活性,并利用UHPLC-QTOF-MS/MS对其化学成分进行分析。在此基础上,以表皮生长因子受体酪氨酸激酶(EGFR-TK)为靶标,开展角果藜抗肺癌活性成分虚拟筛选,进而对角果藜抗肺癌活性的物质基础和可能机制进行分析研究。此外,在化学成分研究的基础上,本研究还对角果藜特征化学成分尿囊素进行了功能化研究。主要研究结论如下:(1)角果藜(C.arenarius)生物活性研究。实验以75%乙醇为溶剂,采用超声辅助提取法对角果藜进行提取,经减压浓缩后得到粗提物(Crude extracts,CE),提取率为8.76%。粗提物经水分散后依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯及正丁醇进行梯度萃取,分别得到石油醚相(PE-fr)、氯仿相(TCM-fr)、乙酸乙酯相(EAC-fr)、正丁醇相(NBA-fr)及水相(AQU-fr)。采用MTT法研究角果藜粗提物及各萃取相对人非小细胞肺癌细胞A549的体外抑制活性。结果表明,角果藜粗提物、氯仿相及乙酸乙酯相在200μg/m L浓度下具有显著的抗肿瘤活性,粗提物及各萃取相的抑制率顺序依次为:乙酸乙酯相(60.7%)>粗提物(49.5%)>氯仿相(47.5%)>石油醚相(24.3%)>水相(14.3%)。同时,本研究采用菌丝生长速率法研究角果藜粗提物及各萃取相对链格孢菌(Alternaria alternata)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、番茄早疫病菌(Alternaria solani)及番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)四种植物病原真菌的抑制活性。结果表明,角果藜粗提物及各萃取相在800μg/m L浓度下对链格孢菌较为显著的抑制活性。粗提物及各萃取相的抑制率顺序依次为:氯仿相(28.36%)>粗提物(22.26%)>乙酸乙酯相(21.45%)和正丁醇相(21.45%)>石油醚相(14.35%)>水相(9.64%)。(2)角果藜(C.arenarius)化学成分分析。以角果藜粗提物为分析对象,通过对HPLC流动相种类及其比例、流速等条件的摸索,建立角果藜HPLC分析方法。结果表明,在色谱柱:ODS-3 C18(5μm,4.6×250 mm)、流动相:甲醇-0.1%甲酸水溶液、流速:0.5 m L/min、梯度洗脱、柱温35℃、进样量20μL及检测波长:254 nm和365 nm等条件下,角果藜粗提物色谱图具有较好的峰形和较多的峰数。采用超高效液相色谱-串联四级杆飞行时间质谱(UHPLC-QTOF-MS/MS)分析角果藜粗提物化学成分。共分析出45种化合物,其中黄酮类16种、脂肪酸8种、甾体类7种、生物碱5种及其它类9种。(3)角果藜(C.arenarius)抗肺癌活性成分的虚拟筛选。以表皮生长因子受体酪氨酸激酶(EGFR-TK)为靶标,采用Molecular Operating Environment(MOE)平台,以前述分析出的45个化合物为基础进行虚拟筛选。结果表明,12种化合物与EGFR受体活性位点形成了中等到强的相互作用,被认为是潜力抗肺癌活性分子,其中包括9种黄酮类化合物(2,4,14,16,25,26,27,32,33)、N-反式阿魏酸酪酰胺(5)、豆甾醇(11)及醌式红花苷(38)。通过对化合物与EGFR间的相互作用进行分析,发现潜力分子与EGFR受体活性位点Asp831、Val702及Lys721等氨基酸残基形成氢键等相互作用。(4)角果藜(C.arenarius)特征化学成分功能化研究。本研究合成了一种新型肽类水凝胶,并对角果藜特征化学成分尿囊素进行功能化研究。水凝胶通过以下方法进行结构和性能表征:扫描电子显微镜(SEM)、自修复性能、拉伸性能、pH值和谷胱甘肽(GSH)响应及体外细胞毒性。结果发现Glu-Cys-SAs水凝胶是一种具有三维孔状结构、拥有自修复和拉伸能力的双响应水凝胶。细胞毒性实验表明,Glu-Cys-SAs水凝胶是一种生物相容性良好的水凝胶。通过将尿囊素负载到Glu-Cys-SAs水凝胶基质中,制备得到一种淡黄色透明、质地均匀的Glu-Cys-SAs-尿囊素水凝胶,对其稳定性和药物释放性能进行测试,发现Glu-Cys-SAs-尿囊素水凝胶释放率可达85.94%,达到有效控释的效果。
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