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毛細(xì)辛提取物體外抗氧化活性研究

2012-08-20 04:07:10何全磊苗芳李春玲
草業(yè)學(xué)報(bào) 2012年5期
關(guān)鍵詞:螯合正丁醇石油醚

何全磊,苗芳,李春玲

(西北農(nóng)林科技大學(xué)生命學(xué)院,陜西 楊凌712100)

生物體內(nèi)的自由基主要包括O2-·,·OH,以及H2O2等[1],它們參與細(xì)胞調(diào)節(jié)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等活動(dòng)[2],但也會(huì)破壞體內(nèi)的大分子如DNA,蛋白質(zhì)和脂類(lèi)[3],同時(shí)還與衰老,癌癥等疾病有關(guān)[4],生物體內(nèi)也有一系列的酶和小分子防御系統(tǒng)[5-7],但在病理情況下,自由基的清除無(wú)效仍決定細(xì)胞尤其是細(xì)胞膜的損傷程度[8,9]??寡趸镔|(zhì)可以通過(guò)一系列途徑清除自由基[10],因而顯得尤其重要。人工合成的抗氧化劑如丁基羥基茴香醚(butyl hydroxy anisd,BHA)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(2,6-di-tert-butyl-4-methylp-h(huán)enol,BHT)等有一定的副作用,因此尋找天然抗氧化物質(zhì)成為研究的熱點(diǎn)。

毛細(xì)辛(Asarum himalaicum)是馬兜鈴科(Aristolochiaceae)細(xì)辛屬(Asarum)植物[11],為傳統(tǒng)中藥,有發(fā)表散寒,鎮(zhèn)咳,止痛,祛痰功效,還可以提取芳香油。

以往對(duì)于毛細(xì)辛的研究主要集中在揮發(fā)油部分,據(jù)羅文蓉和牛永紅[12]報(bào)道,毛細(xì)辛中揮發(fā)油含量?jī)H為0.5%,且揮發(fā)油成分中甲基丁香酚(methyleugenol)、欖香脂素(elemicin)、黃樟醚(safrole)為各種細(xì)辛所共有,其中以欖香脂素為最多。毛細(xì)辛揮發(fā)油成分的藥理作用以鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、解熱及局麻作用為主[13],目前為止,未見(jiàn)關(guān)于毛細(xì)辛揮發(fā)油成分抗氧化功能的報(bào)道。對(duì)于非揮發(fā)油部分的成分及抗氧化能力研究報(bào)道也很少。謝百波等[14]利用溶劑提取、色譜技術(shù)等手段從毛細(xì)辛全草中提取鑒定了15個(gè)化合物,所有化合物均首次從毛細(xì)辛中分離得到,其中幾個(gè)化合物有很強(qiáng)的抗氧化活性。

通過(guò)50%乙醇粗提和不同極性溶劑萃取的方法對(duì)毛細(xì)辛全草進(jìn)行提取分離,采用多種抗氧化活性檢測(cè)方法綜合評(píng)價(jià)不同溶劑提取物的抗氧化能力,為毛細(xì)辛作為天然抗氧化劑的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品的采集與制備 毛細(xì)辛全草于2010年6月采自秦嶺南坡寧陜縣境內(nèi)的平和梁,自然陰干后粉碎成細(xì)末,裝瓶備用。

實(shí)驗(yàn)的主要提取分離和抗氧化活性測(cè)定工作在2011年5-7月間完成,不同濃度提取物的處理均重復(fù)3次。

1.1.2 主 要 試 劑 2,6-二 叔 丁 基-4-甲 基 苯 酚 (2,6-di-tert-butyl-4-methylp-h(huán)enol,BHT)、吩 嗪 硫 酸 甲 酯(phenazlne methosulfate)、鄰二氮菲(1,10-phenanthrollne)從上海阿拉丁試劑有限公司購(gòu)買(mǎi);還原型輔酶I二鈉(NADH I Na2)購(gòu)自北京索萊寶科技有限公司;1,1-二苯基-2-苦苯肼自由基(1,1-diphenyl-2-plcrylhydrazyl radical,DPPH·)購(gòu)自美國(guó)Sigma公司;氯化硝基四氮唑藍(lán)(nitrotetrazolium blue chloride,NBT)購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;其余試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 提取物制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取毛細(xì)辛粉末80g,置于索氏提取器中,以50%的乙醇、料液比為1∶12(g/mL)進(jìn)行回流提取2h,提取3次,合并提取液,過(guò)濾,減壓濃縮得到乙醇浸膏[15]。稱(chēng)量浸膏干重,然后將浸膏轉(zhuǎn)入分液漏斗中,加200mL蒸餾水制成懸浮液。依次用等體積的石油醚、乙酸乙酯、正丁醇萃取,每級(jí)重復(fù)3次。最后得到石油醚、乙酸乙酯、正丁醇和水提取物。

1.3 提取物抗氧化活性的測(cè)定

分別將毛細(xì)辛4種溶劑提取物(石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提物)溶于體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇中,配制成質(zhì)量濃度為0.1,0.2,0.5,1.0,2.0,3.0,4.0mg/mL的溶液(具體濃度根據(jù)試驗(yàn)預(yù)試調(diào)整),同樣也將BHT配制成以上對(duì)應(yīng)濃度梯度的溶液。

DPPH· 清除能力測(cè)定參考Sarikurkcu等[16]的方法;·OH清除能力的測(cè)定參照 Wei等[17]的方法并稍作改動(dòng),將試驗(yàn)中用到的H2O2體積分?jǐn)?shù)改為0.1%,鄰二氮菲和FeSO4的濃度改為7.5mmol/L;O2-·清除能力的測(cè)定采用Ozsoy等[18]的方法,提取物對(duì)金屬離子的螯合能力測(cè)定參照Gül9in和Berashvili[19]的方法。提取物對(duì)自由基的清除能力用清除率和IC50值表示。其中提取物對(duì)DPPH·、O2-·的清除和對(duì)金屬離子的螯合均適用如下公式:清除率(或螯合率)=[(A0-A1)/A0]×100%;其中,A0為陰性對(duì)照(用溶劑代替待測(cè)樣品)在特定波長(zhǎng)下的吸光度,A1為待測(cè)樣品在特定波長(zhǎng)下的吸光度;·OH的清除率公式為:清除率=[(As-Ap)/(Ab-Ap)]×100%;其中,As為待測(cè)樣品在536nm波長(zhǎng)下的吸光度,Ap為用溶劑代替待測(cè)樣品在536nm波長(zhǎng)下的吸光度,Ab為用溶劑代替待測(cè)樣品和H2O2時(shí)在536nm波長(zhǎng)下的吸光度。

IC50值是清除率(或螯合率)為50%時(shí)的樣品質(zhì)量濃度。IC50值越大,表明該提取物清除自由基能力(或螯合金屬離子能力)越弱,IC50值越小,表明該提取物清除自由基能力(或螯合金屬離子能力)越強(qiáng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有測(cè)試重復(fù)3次,數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差(-x±s)”表示,采用Origin 8.5及Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 毛細(xì)辛不同溶劑提取物清除DPPH·活性

DPPH·是一種非常穩(wěn)定的合成自由基,可以從黃酮類(lèi)化合物中吸收質(zhì)子變成黃色,進(jìn)而通過(guò)吸光值的變化反映樣品對(duì)自由基的清除能力。黃酮類(lèi)化合物的抗氧化活性與其清除DPPH·的能力呈正相關(guān)[20]。

毛細(xì)辛乙酸乙酯、正丁醇、水和石油醚提取物均具有清除DPPH·的能力(圖1),4種提取物相比,乙酸乙酯和正丁醇提取物清除DPPH·的能力較強(qiáng),而石油醚提取物清除DPPH·的能力最弱。乙酸乙酯、正丁醇、水和石油醚提取物清除DPPH·的IC50值分別為0.376,0.422,1.294和2 334.231mg/mL,均小于陽(yáng)性對(duì)照BHT的IC50值(0.312mg/mL)。根據(jù)IC50值的大小,毛細(xì)辛4種溶劑提取物和對(duì)照BHT清除DPPH·的能力大小順序?yàn)椋築HT>乙酸乙酯提取物>正丁醇提取物>水提取物>石油醚提取物。

2.2 毛細(xì)辛不同溶劑提取物清除·OH活性

·OH是已知最強(qiáng)的氧化劑,幾乎可以與所有細(xì)胞成分發(fā)生反應(yīng),對(duì)生物體危害極大[21]。通過(guò)Fenton反應(yīng)體系產(chǎn)生·OH,進(jìn)而可以測(cè)定各提取液對(duì)它的清除能力。

毛細(xì)辛4種溶劑提取物均具有清除·OH的能力(圖2),且隨著提取物濃度的升高,清除·OH的能力增強(qiáng)。毛細(xì)辛正丁醇、乙酸乙酯、石油醚和水提取物以及對(duì)照BHT的IC50值分別為0.776,0.781,2.082,4.325和0.266 mg/mL,依據(jù)IC50值的大小,毛細(xì)辛4種溶劑提取物和對(duì)照BHT清除·OH的能力大小順序依次為:BHT>正丁醇提取物>乙酸乙酯提取物>石油醚提取物>水提取物。正丁醇和乙酸乙酯提取物清除·OH的能力比較接近,而水提取物對(duì)·OH的清除能力最弱。

2.3 毛細(xì)辛不同溶劑提取物清除O2-·的活性

超氧陰離子自由基(O2-·)是分子氧的單電子還原產(chǎn)物,極不穩(wěn)定,具有高的反應(yīng)活性,在食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域都受到廣泛關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)采用硝基四氮唑藍(lán)還原法,通過(guò)檢測(cè)吸光度的變化確定提取物清除O2-·的能力大小。

毛細(xì)辛乙酸乙酯、正丁醇、水和石油醚提取物均具有清除O2-·的能力(圖3),并且清除能力與提取物濃度呈量效關(guān)系。毛細(xì)辛乙酸乙酯、正丁醇、水和石油醚提取物的IC50分別為0.297,0.365,0.988和3.965mg/mL,依據(jù)IC50值大小,毛細(xì)辛4種溶劑提取物清除O2-·的能力大小順序?yàn)橐宜嵋阴ヌ崛∥铮菊〈继崛∥铮舅崛∥铮臼兔烟崛∥?。毛?xì)辛乙酸乙酯提取物清除O2-·的能力與對(duì)照BHT比較接近,它們的IC50值分別為0.297和0.296mg/mL。

圖1 毛細(xì)辛不同溶劑提取物清除DPPH·的活性Fig.1 The DPPH·scavenging activity of different solvent extracts of A.himalaicum

圖2 毛細(xì)辛不同溶劑提取物對(duì)·OH清除活性Fig.2 The hydroxyl free radical scavenging activity of different solvent extracts of A.himalaicum

2.4 毛細(xì)辛不同溶劑提取物對(duì)金屬離子的螯合活性

很多金屬離子在生物體內(nèi)作為脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)催化酶的活性部位,對(duì)這些離子的螯合作用在一定程度上可以降低體內(nèi)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)。因而提取物對(duì)金屬離子的螯合能力從另一方面反映了它的抗氧化能力。

毛細(xì)辛4種溶劑提取物均對(duì)金屬離子有螯合作用,而且水提取物具有較高的金屬離子螯合能力,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)對(duì)照BHT對(duì)金屬離子的螯合能力(圖4)。毛細(xì)辛水、乙酸乙酯、正丁醇和石油醚提取物對(duì)金屬離子螯合能力的IC50值分別為0.026,0.528,0.805和26.050mg/mL,BHT的IC50值為0.373mg/mL。依據(jù)IC50值的大小,毛細(xì)辛4種溶劑提取物和對(duì)照BHT對(duì)金屬離子的螯合能力大小順序依次為:水提取物>BHT>乙酸乙酯提取物>正丁醇提取物>石油醚提取物。

3 結(jié)論與討論

黃酮類(lèi)化合物是目前研究最多的一類(lèi)抗氧化物,它們多具有酚羥基,易溶于水、甲醇、乙醇等極性強(qiáng)的溶劑,且多與糖類(lèi)形成黃酮苷類(lèi)物質(zhì)。按照劉璐等[22]的方法,測(cè)得毛細(xì)辛提取物的總黃酮含量為6.43%。馮濤和莊海寧[23]研究表明:有游離3-OH 、5,7-間-二羥基,3’,4’-兒茶素(二羥基)、2-3雙鍵、4-氧代基團(tuán)的黃酮類(lèi)化合物要比其相應(yīng)沒(méi)有這些結(jié)構(gòu)特征的化合物的抗氧化活性強(qiáng),糖苷類(lèi)取代基會(huì)降低黃酮類(lèi)化合物的抗氧化活性。謝百波等[14]從毛細(xì)辛中分離鑒定的15種化合物,其中(2S)-柚皮素-5,7-二-O-β-D-吡喃葡萄糖苷 (2S-naringenin 5,7-di-O-β-D-pyranosylglucoside)屬于黃酮類(lèi)化合物,該化合物有4’-OH 且5-和7-位被吡喃葡萄糖基取代,因而具有一定的抗氧化活性。據(jù)該文獻(xiàn)報(bào)道,毛細(xì)辛乙酸乙酯部分含有6個(gè)馬兜鈴酸衍生物,4-羥基苯甲酸(4-h(huán)ydroxybenzoic acid)、3,4-二 羥 基 苯 甲 酸 (3,4-dihydroxybenzoic acid)和 4-羥 基 肉 桂 酸 (4-h(huán)ydroxycinnamic acid)。譚榀新等[24]研究表明:酚酸類(lèi)物質(zhì)中的羥基苯甲酸及其衍生物、羥基肉桂酸(羥基苯丙烯酸)及其衍生物均具有較強(qiáng)的抗氧化活性,其活性與酚羥基有關(guān)。毛細(xì)辛正丁醇部分所含的化合物是(2S)-柚皮素-5,7-二-O-β-D-吡喃葡萄糖苷,屬于黃酮類(lèi)物質(zhì),具有較強(qiáng)的抗氧化活性。本研究表明,毛細(xì)辛全草的乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物均對(duì)DPPH自由基、羥基自由基和超氧陰離子自由基具有較強(qiáng)的清除能力,根據(jù)以上文獻(xiàn)資料可以推斷,毛細(xì)辛全草乙酸乙酯提取物的抗氧化活性與4-羥基苯甲酸、3,4-二羥基苯甲酸和4-羥基肉桂酸有關(guān),而毛細(xì)辛全草正丁醇提取物的抗氧化活性與(2S)-柚皮素-5,7-二-O-β-D-吡喃葡萄糖苷有關(guān)。

圖3 毛細(xì)辛不同溶劑提取物對(duì)O2-·的清除活性Fig.3 The superoxide anion free radical scavenging activity of different solvent extracts of A.himalaicum

圖4 毛細(xì)辛不同溶劑提取物金屬離子螯合能力Fig.4 The metal ion chelating power of different solvent extracts of A.himalaicum

毛細(xì)辛在陜西和甘肅等地作為藥物細(xì)辛使用,國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究較少,但細(xì)辛屬植物在含有的天然產(chǎn)物成分和化學(xué)性質(zhì)方面都有很多的相似性。如謝百波等[14]的研究發(fā)現(xiàn)馬兜鈴內(nèi)酰胺I(aristololactam I)和(2S)-柚皮素-5,7-二-O-β-D-吡喃葡萄糖苷在多種細(xì)辛屬植物 (A.longerhizomatosum的根莖和根、A.maximum的根、A.ichangense以及A.canadense全草)中均有發(fā)現(xiàn),故認(rèn)為這兩個(gè)成分很可能是該屬植物的共有成分。

毛細(xì)辛及其他細(xì)辛屬植物在揮發(fā)油組成和非揮發(fā)性成分上都很相似,所以它們的藥理作用也很相似。通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外對(duì)其他細(xì)辛的研究就可以對(duì)毛細(xì)辛藥用價(jià)值有所了解。

Dan等[25]的研究發(fā)現(xiàn)北細(xì)辛(A.heterotropoidesvar.mandshuricum)的揮發(fā)油對(duì)5種植物病原菌有光譜抗菌效果,尤其對(duì)惡疫霉(phytophthora cactorum)有最佳殺滅效果,揮發(fā)油中發(fā)揮生物活性的主要是甲基丁香酚(約占揮發(fā)油質(zhì)量的59.42%)。毛細(xì)辛的揮發(fā)油含量約為北細(xì)辛的1/5[26],且扈成浩等[27]的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)毛細(xì)辛揮發(fā)油主要成分與北細(xì)辛相近,而以欖香脂素為主,那么可以推知毛細(xì)辛揮發(fā)油對(duì)植物病原菌也應(yīng)有抗菌效果,只是可能稍弱,具體的結(jié)果仍需要實(shí)驗(yàn)支持。

Cai等[28]的研究發(fā)現(xiàn),毛細(xì)辛、青城細(xì)辛(A.splendens)和皺花細(xì)辛(A.crispulatum)95%的乙醇提取物或水提物對(duì)4種腫瘤細(xì)胞株(HL-60,BGC-823,KB和Bel-7402)中的一或兩種有選擇性的細(xì)胞毒活性,這為開(kāi)發(fā)毛細(xì)辛的抗腫瘤藥性提供了指導(dǎo)。

前文已提到毛細(xì)辛具有鎮(zhèn)痛、解熱等藥理作用,但是其作用的機(jī)理尚不清除。Kim等[29]研究發(fā)現(xiàn)華細(xì)辛(A.sieboldii)的甲醇提取物通過(guò)激活類(lèi)鴉片受體(opioid receptor)同時(shí)抑制血管緩激肽(bradykinin)和組胺調(diào)節(jié)的機(jī)體反應(yīng)來(lái)發(fā)揮鎮(zhèn)痛和抗發(fā)炎作用。毛細(xì)辛與華細(xì)辛同屬,其鎮(zhèn)痛和解熱機(jī)理或許可以從中得到啟示。

在抗氧化研究方面,Iwashinaa等[30]研究75種廣義細(xì)辛屬植物的黃酮組成,發(fā)現(xiàn)了3個(gè)查爾酮和1個(gè)橙酮。3個(gè)查爾酮為:柑橘酮-2’,4’-二-O-葡糖苷,柑橘酮-4,2’,4’-三-O-葡糖苷,柑橘酮-4-O-葡糖苷(chalcononaringe-nin 2,4’-di-O-glucoside,4,2’,4’-tri-Oglucoside,4-O-glucoside);1個(gè)橙酮鑒定為金魚(yú)草素-4,6-二-O-葡糖苷(aureisidin 4,6-di-O-glucoside)。此外,還發(fā)現(xiàn)一些黃酮醇類(lèi)物質(zhì),它們是山奈酚-3,7-O-葡糖苷(kaempferol 3,7-O-glycoside),槲皮素(quercetin),異鼠李醇(isorhamnetin),黃酮,芹菜苷元-6,8-二-C-葡糖苷 (apigenin 6,8-di-C-glycoside),黃烷酮,柚苷-5,7-二-O-葡糖苷 (naringenin 5,7-di-O-glucoside),呫噸酮(xanthone)和芒果甙(mangiferin)。這些黃酮類(lèi)物質(zhì)都有一定的抗氧化活性。

毛細(xì)辛中含有 (2S)-柚皮素-5,7-二-O-β-D-吡喃葡萄糖苷,Lin和 Chiou[31]的研究顯示柚皮素對(duì)人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞 (ARPE219)和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞 (HUVEC)有抗氧化作用,當(dāng)上述細(xì)胞面臨缺氧或者受到NaN3和H2O2氧化脅迫時(shí),一定濃度的柚皮素能提高細(xì)胞的生存率,同時(shí)對(duì)這兩種細(xì)胞均有抗氧化作用。那么,毛細(xì)辛提取物能否通過(guò)發(fā)揮其抗氧化活性來(lái)治療老年視網(wǎng)膜黃斑變性將是一個(gè)令人期待的問(wèn)題。

盡管毛細(xì)辛及其他細(xì)辛屬植物在醫(yī)藥方面的巨大價(jià)值和潛能,但是在實(shí)際用藥過(guò)程中,仍然不得不面對(duì)一個(gè)頭疼的問(wèn)題:它們的毒性。Schaneberg和Khan[32]的研究發(fā)現(xiàn):細(xì)辛屬植物具有腎毒性并可能致命的原因是它們都含有馬兜鈴酸 (aristolochic acid)I和II。因而,將毛細(xì)辛提取物用于抗氧化劑或其他藥用時(shí),一定要充分考慮安全問(wèn)題。

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