杜仲和新疆紫草的抗补体活性成分

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补体系统是人体重要的免疫防御系统之一,在消灭外来微生物、维持机体的平衡等生理过程中起着重要作用。然而该系统的过度激活会引发系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、急性呼吸窘迫综合征等多种疾病。目前对此类疾病尚无理想的治疗药物,因此临床上急需高效、低毒、专一的新型补体抑制剂。直接从天然产物中研究开发补体抑制剂的成本低,并且大多数活性成分作为天然产物的一部分可以直接被机体消化吸收。为了从天然产物中开发出高效低毒的补体抑制剂,本文从具有体外抗补体活性的中药杜仲和紫草入手,确定了2种中药的抗补体活性部位,明确了杜仲抗补体活性成分及其作用靶点,并以体内模型验证了活性部位对补体相关疾病的防治作用。同时对新疆紫草的抗补体活性部位(乙酸乙酯部位)进行了初步的化学成分的研究。主要研究结果如下:   1.杜仲和新疆紫草抗补体活性部位的确立   通过评价各批次补体的效价,确定临界补体浓度,采用体外细胞溶血法考察了中药杜仲和新疆紫草不同部位的抗补体活性。结果发现杜仲总多糖(CH50=0.46mg/ml,AP50=1.68 mg/ml)和乙酸乙酯萃取物(CH50=1.81 mg/ml,AP50=2.07 mg/ml)抗补体活性强于石油醚萃取物(CH50=2.65 mg/ml,旁路无活性),正丁醇部位经典和旁路途径均无活性。新疆紫草总多糖(CH50=0.12 mg/ml,AP50=0.52 mg/ml),乙酸乙酯萃取物(CH50=0.31 mg/ml,AP50=0.82 mg/ml)和正丁醇萃取物(CH50=0.14 mg/ml,AP50=0.95 mg/ml)抗补体活性强于石油醚部位(CH50=1.62mg/ml,旁路途径无活性)。   2.杜仲乙酸乙酯部位抗补体活性成分   从杜仲乙酸乙酯萃取部位进行化学成分分离,共计分离到23个化合物,鉴定了其中21个化合物,包括3个8-O-4新木脂素:赤-愈创木基丙三醇-β-银槭醛醚(erythro(+)-guaiacylglycerol-8-O-4-(sinapyl alcohol)ether,1),赤-愈创木基丙三醇-β-银槭醇醚(erythro(+)-guaiacylglycerol-8-O-4-(sinapyl alcohol)ether,2),(±)-愈创木基丙三醇-β-松柏醛醚(Erythro and threo-guaiacylglycerol-8-O-4-coniferyl aldehyde)ether,3);4个双四氢呋喃木脂素:1-羟基松脂素((+)-1-hydroxypinoresinol,6),9α-羟基松脂素(9α-hydroxy pinoresinol,7),中脂素((+)-mediorisinol,8),丁香脂素((+)-syringaresinol,9);4个四氢呋喃木脂素:二羟基脱氢二松柏醇(Dihydrodehydrodiconiferyl alcohol,4),(+)-balanophoin(5),橄榄素((-)-olivil10),Vladinol D(11);2个倍半木脂素:耳草素C(Hedytol C,12)、耳草素D(Hedytol D,13);2个苯丙素:愈创木基丙三醇(Guaiacylglycerol,14),3-Hydroxy-1-(3-methoxy-4-hydroxyphenyl)-propan-1-one(15);1个查尔酮:甘草查尔酮A(Licochalcone A,16);1个三萜酸:白桦脂酸(Betulic acid,17);1个甾醇(β-sitosterol,18);1个环烯醚萜:京尼平(Genipin,19)和2个单萜内酯:Gardendiol(20),Moridolide(21)。其中化合物1为新化合物,化合物5、7、11、13、15、16、20和21为首次从该植物中分离得到。从经典途径和旁路途径考察21个化合物的抗补体活性,结果显示8-O-4型木脂素类和京尼平是其发挥抗补体活性的主要成分。在木脂素类化合物中8-O-4型结构对抗补体作用具有重要的作用。其中Hedytol C(12)和化合物赤-愈创木基丙三醇-β-银槭醛醚(1)在经典途径对补体有很好的抑制作用(CH50值分别为38±18μg/ml和52±12μg/ml)化合物Hedytol D(13)在旁路途径对补体有较好的抑制作用(AP50值为113±27μg/ml)。   3.杜仲水提部位抗补体活性成分及其作用靶点   采用细胞溶血法活性导向分离出了较强的强抗补体活性的多糖EWDS-1和EWDS-2,经高效凝胶渗透色谱法和高效毛细管电泳法确定成分是均一的。采用NMR、GC、GC-MS、IR和甲基化等方法确定EWDS-1和EWDS-2的结构特征。EWDS-1为淡黄色疏松粉末,分子量>200万,蛋白含量:3.95%;糖醛酸含量:2.15%;硫酸基含量:2.07%;糖含量82.46%。完全酸水解得到糖组成主要有Gal:Glc:Ara=2.1:1:0.9及少量Rha、Man、Xyl。甲基化分析结合完全酸水解结果显示其主要连接方式有:末端、1,5-和1,3,5-连接的Ara;末端、1,6-、1,4-、1,4,6-连接的Gal和末端、1,4-、1,3-连接的Glc。其中以末端、1,5-连接的阿拉伯糖和末端、1,4-连接的半乳糖为主。EWDS-2为褐色疏松粉末。200万>分子量>100万,蛋白含量:6.55%;糖醛酸含量:3.45%;硫酸基含量:2.82%;糖含量78.63%。完全酸水解得到糖组成主要有Rha:Ara:Gal:Glc=0.2:0.4:1.0:2.2及少量的Man。甲基化分析结合完全酸水解结果显示其主要连接方式有:末端、1,5-和1,2-连接的Ara;1,4-连接的Rha;末端、1,3-、1,4-、1,6-、1,2,6-、1,3,6-连接的Glc和末端、1,3-、1,4-、1,3,4-和1,2,6-连接的Gal。其中以末端葡萄糖和1,6-和1,4-连接的半乳糖为主。   用体外溶血法从经典途径和旁路途径考察EWDS-1和EWDS-2的体外抗补体活性,结果显示EWDS-1,EWDS-2对补体系统经典途径的激活的半抑制浓度分别为203±20μg/ml,282±11μg/ml,均略弱于阳性药物肝素钠85±30μg/ml。EWDS-1,EWDS-2对补体系统旁路途径的激活的半抑制浓度分别为45±8μg/ml,144±17μg/ml,而肝素钠对旁路途径半抑制浓度为102±22μg/ml。初步的作用机制研究表明EWDS-1和EWDS-2和肝素的作用相似,对补体系统的Cls,Clq,Clr,C2,C3,C4,C5和C9均有作用。   肝素因具有抗凝血作用,在体内用于抗补体作用时副作用大。本文以凝血酶试剂考察了EWDS-1和EWDS-2对凝血系统的影响,结果显示EWDS-1和EWDS-2与肝素不同,无抗凝血作用。2个多糖活性与肝素相当,但不具有限制肝素体内抗补体活性发挥的抗凝血性质,预示着2个多糖将有良好的应用前景。   4.杜仲总多糖对系统性红斑狼疮的综合防治作用   以昆明种小鼠和BALB/c小鼠为实验动物,考察杜仲总多糖在体内对系统性红斑狼疮的综合防治作用。结果表明杜仲总多糖可以降低SLE样综合征小鼠尿蛋白水平、抑制SLE样综合征小鼠的抗自身抗体水平的升高(抗ds-DNA抗体和抗组蛋白抗体),抑制脾和胸腺的肿大,明显改善肾小球和肾小管的病变,缓解SLE样小鼠的肾损伤的作用。综合以上实验指标的检测结果表明:杜仲总多糖对与补体系统关系相当密切的系统性红斑狼疮具有明显的保护作用。   5.新疆紫草抗补体活性部位(乙酸乙酯部位)化学成分   从该部位分离得到8个化合物,鉴定了其中5个化合物,分别为紫草醌乙素(Arnebinone B,AE-10)、紫草酚丙素(Arnebinol C,AE-13)、紫草酚乙素(AenebinolB,AE-15)、咖啡因酸十八烷基酯(Caffeic acid octadecyl ester,AE-9)和谷甾醇(Sitosterol,AE-7)。其中3个化合物为新化合物(AE-10,AE-13和AE-15),AE-10在醌环5,6位形成1个10员大环结构,为结构新颖的苯醌类化合物,并且具有体外细胞毒活性,包括肺癌细胞A549(ED50=4.86μg/ml),前列腺癌细胞DU145(ED50=5.16μg/ml),鼻咽癌KB(ED50=5.2μg/ml)及其耐药株KB-VIN(ED50=4.98μg/ml)。它们的抗补体活性还有待于进一步的研究。   本文明确了中药杜仲的抗补体活性成分分别为多糖和8-O-4型木脂素类成分,并证实了总多糖对体内系统性红斑狼疮模型具有综合防治作用。此外,对新疆紫草初步的抗补体活性和化学成分的研究将有利于更为深入地研究它的抗补体活性成分。本文为进一步从中药中研究开发新型补体抑制剂奠定了基础,也为合理而充分地开发利用杜仲和紫草资源提供了有益线索。
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