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目的:
黄酮类化合物(Flavonoid)是广泛分布于多种植物叶、皮、根和果实的一类低分子天然成分,是以C6-C3-C6为母核的多酚类化合物。黄酮类化合物除富含于日常饮食中外,还是一些植物类药物的有效成分,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗突变等多种药理活性。因此,黄酮类化合物受到医药界的广泛关注。但多项研究显示黄酮类化合物口服生物利用度很低,往往不到10%,这给黄酮化合物的临床广泛应用和新药研发造成很大困难。许多研究证实黄酮类化合物在体内主要通过Ⅱ相反应进行代谢,其中,Ⅱ相代谢的主要酶系葡萄糖醛酸转移酶(UDP-glucuronosyltrans ferases,UGTs)和磺基转移酶(sulfotransferases,SULTs)的作用(首过效应)是黄酮类化合物低生物利用度的主要原因。因此,明确黄酮类化合物的代谢特征,将为提高该类化合物的生物利用度提供有力支持。目前,针对黄酮类化合物由UGTs介导的葡糖糖醛酸化反应的代谢特征研究的较为深入,而由SULTs介导的硫酸化结合反应对黄酮类化合物的代谢特性的研究几乎为空白。
本文拟选择来自不同亚型的十六个黄酮类化合物作为模型药物,借助人重组SULT1A3亚酶、Caco-2细胞裂解液、人小肠S9等模型研究黄酮类化合物经硫酸化结合反应的代谢特性,初步探究SULTs介导的黄酮类化合物在人体肠道Ⅱ相代谢过程的作用特点,为黄酮类化合物的临床应用和研发提供理论依据和科学指导。
方法:
本文建立了五种高效液相色谱的检测方法(HPLC)并采用梯度洗脱形式对十六个黄酮类化合物及其代谢产物进行定量分析;建立LC-MS/MS法确证黄酮类化合物的代谢产物的结构;利用水解法求算黄酮类化合物母体及其代谢物的转换因子;分别建立十六个黄酮类化合物在人重组SULT1A3酶,Caco-2细胞裂解液以及人小肠S9三种酶中的反应体系,通过比较十六个黄酮类化合物在同一种酶系和三种不同酶体系中的反应速率差异,预测SULT1A3介导的肠道内黄酬类化合物硫酸化结合反应中所发挥的作用,初步探究SULTs酶对不同结构的黄酮类化合物的代谢特点。
结果:
1、本实验根据十六种黄酮类化合物的结构特点,建立了五种HPLC检测方法对不同化合物及其代谢产物进行定量分析。结果显示,各代谢物与其母体成分完全分离,且无其他干扰,各方法系统适应性良好。
2、利用LC-MS/MS方法对十六个黄酮化合物的硫酸化结合反应的代谢物进行确证,结果显示,代谢物均为硫酸化单体结合物,没有两个或两个以上的羟基硫酸化结合产物。3HF,4HF,5HF,3,4DHF和Genistein的硫酸化结合产物没有被检测到。
3、十六种黄酮类化合物的母体与其硫酸化结合物之间的转化因子在0.309~1.85之间。
4、不同浓度的十六个黄酮类化合物在三种酶系中的相应的代谢速率趋势基本一致,但在同一酶中代谢速率存在明显差异,表现为:
来自五种不同亚类(flavone,flavonol,flavanone,chalcone,isoflavone)的黄酮化合物反应速率由大到小依次为Apigenin>Kaempferol>Narigenin~Phloretin>Genistein。
黄酮亚型(flavone)化合物组中各化合物反应速率由大到小依次为5,7DHF>7HF>5,7,4THF(Apigenin)>7,4DHF>5,4DHF~5HF。
黄酮醇类(flavonol)化合物组中反应速率由大到小依次为3,7DHF>3,7,4THF>3,5,7,4QHF(Kaempferol)>3,5,7THF>3,4DHF~3HF。
以上Genistein,3HF,4HF,3,4DHF,5,4DHF,5HF基本不反应,硫酸化代谢速率几乎为零。
5、将不同浓度十六个黄酮类化合物在SULT1A3亚酶中的硫酸化反应速率分别与其在Caco-2细胞裂解液、人小肠S9中相应的反应速率进行相关性拟合,结果显示,由SULT1A3和Caco-2细胞裂解液的反应速率拟合,得到2.5μM组的拟合方程为y=0.0026x,R2=0.9028;10μM组的为y=0.002x,R2=0.8878;30μM组的为y=0.0019x,R2=0.8748。由SULT1A3和人小肠S9的反应速率拟合,得到2.5μM组的拟合方程为y=0.0374x,R2=0.838;10μM组的为y=0.0332x,R2=0.9577;30μM组的为y=0.0319x,R2=0.871。R2值在0.838~0.9577之间,相关性程度较高。
结论:
1、本实验根据十六种黄酮类化合物的结构特点,建立的五种HPLC检测方法可满足本实验对不同化合物及其代谢产物进行定量分析的需求。
2、本实验建立的LC-MS/MS检测方法灵敏度高,专属性强,能有效确证十六个黄酮类化合物及其代谢产物的结构。
3、不同浓度的十六个黄酮类化合物在SULT1 A3亚酶、Caco-2细胞裂解液以及人小肠S9三种酶系中相应的硫酸化代谢速率趋势基本一致,但在同一酶中代谢速率存在明显差异。
4、SULT1A3是人体肠道SULTs家族中介导黄酮类化合物硫酸结合反应起主导作用的代谢酶。