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动物类中药是中国传统药学的重要组成部分,其中动物骨质和骨髓具有悠久的药用历史,记载于《本草纲目》、《中药大辞典》、《白地依药书》等。新疆作为畜牧业大省,动物骨髓来源丰富,疆内医院使用动物骨髓为原料的制剂由来已久。具有祛风止痛、消炎退肿、软筋松肌等作用,治疗骨折僵硬、关节炎、风湿等疾病药效较好。但现有制备方法陈旧,有效部位产率低,活性弱,特征成分至今尚未明确,质量控制不规范。因此,本文以新疆地产羊、牛、马和骆驼腿骨骨髓为研究对象,对其中的蛋白、多肽、氨基酸、油脂与微量元素等成分展开系统的分离分析及活性研究,为动物骨髓资源的有效利用提供科学依据。 一、骨髓蛋白和多肽的制备与鉴定 1)牛骨髓蛋白提取方法的筛选:以牛骨髓蛋白含量、提取率和抗菌活性作为指标,对10种不同提取方法进行了比较研究。结果显示,水、0.5mol/L NaCl和Tris-HCl溶液为理想提取溶剂,其蛋白含量分别为52.20±0.58mg/mL,50.19±0.21mg/mL,43.21±0.05mg/mL。进一步LC/MS分析得出,0.5mol/L NaCl提取部位主峰约含有33种多肽段,带电荷的多肽数量多于其他部位,适合于进一步分离分析。 2)牛骨髓蛋白提取方法优化及超滤膜富集工艺研究:通过单因素和正交试验优化了NaCl提取工艺,最佳提取条件为:NaCl浓度0.5mol/L,提取次数2次,提取温度45℃,提取时间3h,提取率为55.3%,蛋白含量达56.7mg/mL。采用响应面法优化超滤膜富集工艺,最佳参数为:10kDa载留膜,操作压力0.2MPa,浓缩倍数5倍,温度40℃,膜通量达25.29L/(m2.h)。该方法得到的蛋白质含量提高至76.9mg/mL。 3)牛骨髓多肽序列鉴定:选用上述方法制备的牛骨髓水提蛋白、0.5mol/L NaCl提取液超滤膜分离部位和葡聚糖凝胶纯化部位,通过二维电泳技术进行分离,并用MALDI-TOF-TOF等技术确定多肽段分子量和氨基酸序列。共鉴定20种具有活性多肽段,其中抗氧化肽10种,抗菌肽7种,降压肽3种。 4)三种骨髓蛋白的提取与分离分析:以上述研究基础上,采用最佳三种提取方法对骨髓蛋白进行制备,筛选最佳提取部位,并进行抗菌、抗氧化活性筛选。结果显示,水提法蛋白提取率为:马骨髓>羊骨髓>骆驼骨髓;硫酸铵分级沉淀法中30%马骨髓部位蛋白提取率最高。0.5mol/L NaCl提取和膜分离中,骆驼骨髓蛋白10kDa载留部位含量最高(72.63mg/mL)。FT-IR分析显示3种骨髓水提蛋白二级结构以α-螺旋为主。SEM分析表明三种骨髓水提蛋白均有特定的表面结构。抗氧化结果表明,水提物中马和牛骨髓蛋白抗氧化能力较高,IC50值分别为0.573和0.834mg/mL。 二、四种动物骨髓营养成分评价 1)四种动物骨髓氨基酸组成分析:分别制备骨髓粉末和骨髓蛋白并评价水解氨基酸组成。结果显示均含有17种氨基酸,骨髓蛋白氨基酸种类比较齐全,药用氨基酸含量变幅为158.93-293.84mg/g。氨基酸总量排序为:马骨髓蛋白>牛骨髓蛋白>羊骨髓蛋白>骆驼骨髓蛋白。马骨髓蛋白中人体必需氨基酸/氨基酸总量比例较接近于世界粮农组织/世界卫生组织(FAO/WHO)提出的理想氨基酸标准。 2)四种动物骨髓常微量元素分析:分别测定骨髓粉末和骨髓蛋白中常微量元素含量。结果得出,骨髓蛋白中常微量元素含量高于骨髓粉末;四种骨髓蛋白中Na、K、Ca、P和Mg等5种常量元素的总含量排序为:马骨髓蛋白>骆驼骨髓蛋白>牛骨髓蛋白>羊骨髓蛋白。马骨髓蛋白中必须微量元素含量最丰富,其中Ca、P含量分别达24.92mg/g、10.83mg/g。 3)四种动物骨髓油不饱和脂肪酸的富集与活性比较:采用四种溶剂(正己烷、石油醚、无水甲醇和无水乙醇)对牛骨髓油进行提取、分析。结果表明,正己烷提取效果最好,饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸(SFA/UFA)比例为1/1.41。四种骨髓粉末经正己烷提取后,SFA/UFA比例分别为1/1.138、1/1.264、1/1.912、1.285/1;经尿素包合后,SFA/UFA分别提高至1/1.518、1/1.390、1/2.037、1.216/1;经冷冻结晶后,SFA/UFA分别提高至1/2.146、1/2.160、1/2.250、1/1.157。冷冻结晶法能有效地富集不饱和脂肪酸,富集后抗菌和抗氧化活性均增强。 三、马骨髓复方制剂化学成分与初步药理作用研究 1)选用马骨髓为基质,制备复方制剂,测定其油脂、多糖、蛋白及常微量元素含量,分析其改善新西兰大白兔左膝关节挛缩模型的药理活性。结果表明,马骨髓复方特征化学成分为环阿屯醇,含量为0.84%;其含油率60-66%,SFA/UFA比例为1/1.71,其中不饱和脂肪酸含量达63.14%。抗氧化活性结果显示,马骨髓复方清除自由基能力较强。 2)建立新西兰大白兔左膝关节挛缩模型,将复方药涂抹4周后,与原药相比,复方药组关节活动度(Range of Motion)、股动脉收缩期峰值血流速度(Peak systolic blood flow velocity,PS)和舒张末期血流速度(End diastolic blood flow velocity,ED)均有统计学差异(P<0.05)。马骨髓复方改善关节挛缩模型效果比原药好。