高河菜根茎多糖的结构分析与生物学活性研究

来源 :大理大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:caobing1983
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目的:以大理苍山产高河菜(Megacarpaeadelavyi Franch)根茎为原料,从中提取、分离、纯化出高河菜根茎多糖(Megacarpaeadelavyirhizomepolysaccharide,MDRP),选取得率较高的均一性级分MDRPa为实验对象,分析其结构,观察其体外抗肿瘤活性,探究其在分子水平的抗肿瘤作用机制,并考察MDRPa对CCI4所致小鼠急性肝损伤的影响,从而为筛选新型、具有应用前景的高河菜根茎多糖类药物提供基础研究数据。方法:1.MDRP的提取、分离纯化采用水提醇沉法从高河菜根茎中提取多糖,经Sevage法脱蛋白尽,透析,醇沉,冷冻干燥,得高河菜根茎总多糖(MDRP),分别测定MDRP样品中多糖质量分数与原料中多糖提取率。MDRP上DEAE-52cellulose柱进行分级分离,蒸馏水洗脱,得水洗脱分离出的高河菜根茎多糖(MDRP)的不同级分,醇沉,冷冻干燥。选取收率较高的级分MDRPa上Saphadex G100柱纯化后,供后续实验用。2.MDRPa理化性质观察、均一性与分子量测定对MDRPa进行溶解性测定、碘-碘化钾反应、三氯化铁反应、硫酸-咔唑反应等实验观察其理化性质。用高效凝胶渗透色谱法分别测定MDRPa的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)与分子量分布系数(D),并根据峰形判断其纯度,分别测定MDRPa的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)与分子量分布系数(D),并根据峰形判断其纯度。3.MDRPa结构分析采用PMP(1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮,1-pheny-3-methyl-5-pyrazolone,PMP)柱前衍生化-高效液相色谱(HPLC)法分析测定MDRPa单糖组成。溴化钾压片法进行红外光谱分析。MDRPa样品经甲基化、水解、还原、乙酰化反应后,得部分甲基化的糖醇乙酸酯(Partiallymethylatedalditolacetates,PMAA)衍生物,上Agilent7890A/5975C气质联用色谱仪进行GC-MS分析。4.MDRPa体外抗肿瘤活性与机制研究采用CCK-8方法考察MDRPa不同剂量组(100?g/m L、150?g/m L、300?g/m L、600?g/m L)对人乳腺癌细胞MCF-7的抑制作用,RT-q PCR实验检测MCF-7细胞中akt1、bax、bcl-2、pten相关基因m RNA表达水平的变化。5.MDRPa对小鼠急性肝损伤的作用以肝毒性化合物CCI4制造急性肝损伤小鼠模型,分别用MDRPa80ug/g、160ug/g、320ug/g灌胃给药,连续7天。末次给药24h后眼球取血后,断颈处死小鼠。分别检测小鼠血清谷丙转氨酶(AST)、谷草转氨酶(ALT)活性,剖取肝脏,分别检测肝组织丙二醛(MDA)含量、还原性谷胱甘肽(GSH)活性与超氧化物歧化酶(SOD)活性,并观察肝细胞的组织学形态变化。结果:1.MDRP的提取、分离纯化采用水提醇沉、脱蛋白至280nm处无明显吸收峰后,透析、冷冻干燥得灰白色高河菜根茎总多糖(MDRP),其多糖的质量分数为82.06%,原料中多糖提取率为1.86%。MDRP经DEAE-52cellulose柱层析分离出4个组分,分别命名为MDRPa、MDRPb、MDRPc、MDRPd。选取收率较高的MDRPa进行后续实验研究。MDRPa经Saphadex-G75柱层析纯化,出现单一对称峰,表明MDRPa为单一组分,满足后续实验要求。2.MDRPa的结构分析理化性质观察结果表明,MDRPa与碘-碘化钾反应无蓝色出现,表明MDRPa不含淀粉及纤维素类物质;与三氯化铁反应未呈现紫色,表明MDRPa不含多酚类物质;硫酸-咔唑反应未出现紫红色,表明MDRPa不含糖醛酸。HPGPC分子量测定结果表明,MDRPa重均分子量(Mw)为1.4791×105Da,数均分子量(Mn)为1.0582×105Da,分布系数为D=1.40。同时HPGPC测定结果出现单一对称峰,表明MDRPa为均一性多糖。PMP衍生化HPLC检测结果表明,MDRP由D-Man,D-Glc,D-Gal和D-Xyl4种单糖组成,摩尔比为9.98:8.33:7.76:7.58。红外光谱扫描结果表明,MDRPa在3670~3220cm-1、3000~2800cm-1、1700~1400cm-1附近出现典型的多糖类特征吸收峰。在896cm-1,854cm-1附近有吸收峰,表明其分子内同时存在α与β构型。在765cm-1与719cm-1附近有吸收峰,提示MDRPa含有呋喃糖。另外,在854cm-1、896cm-1有吸收蜂,提示多糖分子内含有甘露糖。甲基化GC-MS总粒子流图分析结果表明,MDRPa由D-Xyl,D-Man,D-Glc,D-Gal等4种单糖组成,其摩尔比为7.57:9.99:8.33:7.76,结果与HPLC分析基本结果一致,并进一步印证了MDRPa的红外光谱分析结果,即MDRPa中含有甘露糖及存在呋喃糖(木糖)。结合PMAA数据库及参考相关文献,对MDRPa的质谱图进行解析结果表明,MDRPa的部分甲基化糖残基(PMAA)中共检测出2,3-Me2-Xylf,2,4-Me2-Glcp,2,3-Me2-Manp,2,3,6-Me3-Manp,2,3,4-Me3-Glcp,2,3,4-Me3-Galp等6种甲基化糖残基,表明MDRPa的糖苷键连接类型为1,4-Xylf,1,4,6-Manp,1,4-Manp,1,6-Glcp,1,3,6-Glcp与1,6-Galp,摩尔百分比为7.08:1.75:31.2:28.41:1.52:20.25。结果表明MDRPa为分支状结构,1,4,6-Manp,1,3,6-Glcp为糖链分支点。3.MDRPa抗肿瘤活性与机制研究CCK-8实验结果表明,MDRPa各剂量组(100?g/m L、150?g/m L、300?g/ml/m L、600?g/m L)均可不同程度地抑制肿瘤细胞MCF-7的生长,抑制率分别为16.87%、25.59%、47.27%、73.46%;RT-q PCR结果显示,与肿瘤模型组相比,MDRPa能明显促进bax、pten基因表达,降低akt1、bcl-2基因表达。4.MDRPa对CCI4所致小鼠急性肝损伤的影响结果表明,与模型组相比,MDRPa中、高剂量组能明显改善CCI4组小鼠的肝损伤作用,使小鼠血清AST、ALT活性明显降低;使小鼠肝细胞GSH含量与SOD活性显著回升;HE染色结果显示,与肿瘤模型组相比较,MDRPa组在光镜下的肝小叶网状结构也随MDRPa的剂量升高逐渐更加完整,提示MDRPa对于CCI4所致急性肝损伤有保护作用。结论:1.MDRPa不含糖醛酸,为中性多糖,其重均分子量为1.4791×105Da,数均分子量为1.0582×105Da,分布系数D=1.40。MDRPa由D-Man,D-Glc,D-Gal和D-Xyl4种单糖组成,摩尔比为9.98:8.33:7.76:7.58。MDRPa的糖苷键连接类型为1,4-Xylf,1,4,6-Manp,1,4-Manp,1,6-Glcp,1,3,6-Glcp与1,6-Galp,摩尔百分比为7.08:1.75:31.2:28.41:1.52:20.25。MDRPa为分支状结构,1,4,6-Manp,1,3,6-Glcp为糖链分支点。2.MDRPa具有体外抗肿瘤活性,能显著抑制肿瘤细胞MCF-7的增殖,其作用机制与其促进bax、pten基因表达,降低akt1、bcl-2基因表达密切相关。3.MDRPa能拮抗CCI4所致小鼠急性肝损伤。
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