Dawson型多酸抗氧化性能及其与α-葡萄糖苷酶相互作用的研究

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氧化应激是Ⅱ型糖尿病的主要发病机制之一,其对机体的损伤可以通过抗氧化来缓解。多金属氧酸盐(POMs)在医药领域的应用越来越广泛,对抗癌、抗病毒、抗菌和抗炎等都有较成熟的研究,但在抗氧化方面的开发利用不够透彻。α-葡萄糖苷酶抑制剂是Ⅱ型糖尿病的临床一线降糖药,有最新研究表明POMs具有很好的α-葡萄糖苷酶抑制效果。因此,以POMs为原料开发兼具α-葡萄糖苷酶抑制效用的抗氧化剂具有实用意义。本研究从体外抗氧化方面评价Dawson型磷钼酸的抗氧化性能,筛选抗氧化性能最强的化合物,建立Hep G2细胞模型进行细胞内抗氧化活性的研究,并初步探讨其与α-葡萄糖苷酶之间的结合方式及相互作用。为综合评价Dawson型磷钼酸的抗氧化及酶抑制研究提供理论依据。相关研究内容及结果如下:(1)合成并表征了H6[P2Mo18O62]、H8[P2Mo17Fe(OH2)O61]、H8[P2Mo17Co(OH2)O61]、H8[P2Mo17Ni(OH2)O61]、H8[P2Mo17Cu(OH2)O61]和H8[P2Mo17Cr(OH2)O61](分别简写为P2Mo18、P2Mo17Fe、P2Mo17Co、P2Mo17Ni、P2Mo17Cu和P2Mo17Cr)六种Dawson型磷钼酸。采用傅立叶红外光谱法(IR)、紫外-可见分光光度法(UV)和X-射线粉末衍射法(XRD)对化合物进行表征,结果显示合成的两类磷钼酸均具有典型的Dawson结构。对化合物进行ABTS自由基清除率、DPPH自由基清除率、羟基自由基清除率和超氧阴离子自由基清除率检测,结果表明P2Mo18具有很高的ABTS自由基清除率,最高达91.74%;P2Mo18、P2Mo17Cu和P2Mo17Cr具有较好的DPPH自由基清除能力,大于20 mg/m L时,ABTS清除能力强于VC,其中P2Mo18清除效果最好;P2Mo18、P2Mo17Fe和P2Mo17Ni具有良好的羟基自由基清除能力,最大清除率分别达102.56%、104.50%和99.75%;六种化合物都具有良好的超氧阴离子自由基清除效果,且呈浓度依赖性关系。通过MTT法检测六种化合物的细胞毒性,结果显示不同浓度的化合物细胞存活率均在80%以上,未显示细胞毒性。结合以上实验结果,以Hep G2细胞为模型,对P2Mo18进行细胞抗氧化研究。P2Mo18在较高浓度时(25μmol/L及以上)具有与VC相当的细胞总抗氧化能力;能够增强细胞超氧化物歧化酶(SOD)的活性,且活性强于VC。选取P2Mo17Fe、P2Mo17Ni分别与α-葡萄糖苷酶进行分子对接,对接分数为-27.3518 kcal/mol和-27.3145 kcal/mol,两者主要通过氢键和范德华力与活性中心的氨基酸残基进行结合,以增强配体与蛋白的结合稳定性。(2)合成并表征了H7[P2Mo17VO62]、H8[P2Mo16V2O62]、H9[P2Mo15V3O62]、H8[P2Mo14V4O62]、H9[P2Mo13V5O62](以下简写为P2Mo17V、P2Mo16V2、P2Mo15V3、P2Mo14V4、P2Mo13V5)五种Dawson型磷钼酸。红外光谱、紫外光谱和X-射线粉末衍射图谱显示:五种化合物均具有相应的Dawson结构特征峰。对化合物进行羟基自由基清除率和超氧阴离子自由基清除率的检测,结果显示1-5个钒取代的Dawson型磷钼酸具有很好的羟基自由基清除效果,最高清除率分别为99.42%、122.75%、98.32%、99.34%和99.78%。超氧阴离子自由基清除率均呈浓度依赖性关系。考察钒取代个数对自由基清除能力的影响,得知一定范围内的钒取代个数(1-4个钒原子)与自由基清除能力成反比,钒取代会降低Dawson型磷钼酸的超氧阴离子自由基清除能力。检测五种化合物对细胞活性的影响,结果显示P2Mo17V、P2Mo16V2、P2Mo15V3和P2Mo14V4对细胞无毒性,P2Mo13V5在200μmol/L时细胞存活率为70.20%,与对照组相比,极显著地降低了细胞活性(P<0.01),因此,高浓度的P2Mo13V5对Hep G2细胞具有毒性。结合体外抗氧化结果,选取对细胞活性影响最小的P2Mo17V和P2Mo16V2做细胞抗氧化实验,结果表明P2Mo16V2具有更强的细胞总抗氧化能力和SOD活性。将两者分别与α-葡萄糖苷酶进行对接,发现它们也是主要通过氢键和范德华力与活性区域的氨基酸残基进行结合,同时还有金属键共同作用,帮助增强化合物对酶的生物活性。以上结果表示11种化合物具有较好的抗氧化性能。其中,P2Mo18、P2Mo17Fe、P2Mo17Ni、P2Mo17V和P2Mo16V2表现优异,可以成为兼具α-葡萄糖苷酶抑制效用的抗氧化剂备选材料。
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