四倍体绞股蓝总皂苷化学组成及其防治肥胖作用机制

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:naughty009
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肥胖及以其为中心的代谢性疾病如2型糖尿病、心脑血管疾病、高胆固醇血症等已成为危害全球公共卫生安全的重要因素。长期的化学合成药物防治对人体的胃肠、肝脏、肾脏等器官功能具有较强毒害副作用。近年来的研究表明,药食同源天然产物对于肥胖的早期预防和干预相对于化学合成药物,具有安全、高效、经济等特点,成为近年来的研究热点。  绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum(Thunb.) Makino)是一种传统的药食同源植物,作为功能性保健食品在世界范围内已被广泛食用。绞股蓝具有降血脂、降血糖、免疫调节及保护心脑血管等多种生物活性功能,皂苷类物质被认为是其主要活性成分。本文以我国陕西省平利县产四倍体绞股蓝叶片为原料,经提取、分离得到其总皂苷成分并对其主要化学组成、结构进行解析鉴定。在此基础上进一步对其防治由高脂饮食导致肥胖的作用及机制进行探讨。全文总结如下:  1.对四倍体绞股蓝叶中总皂苷成分进行了乙醇回流提取并经大孔树脂、硅胶及制备色谱分离。结合HR-MS、NMR等技术手段分离鉴定出四倍体绞股蓝总皂苷的9种主要单体化合物组成及其化学结构,其中6个化合物单体为新化。分别为23α-H-3β,20ξ,21β-trihydroxy-12-oxo-21,23-epoxydammar-24-ene-3-O-[α-Lr hamnopyranosyl(1→2)][β-D-glucopyranosyl(1→3)]-α-L-arabinopyranoside(1),23β-H-3β,20ξ,21α-trihydroxy-12-oxo-21,23-epoxydammar-24-ene-3-O-[α-L-rhamnopyranosyl(1→2)][β-D-glucopyranosyl(1→3)]-α-L-arabinopyranoside(2),23β-H-3β,20ξ-dihydroxy-12-oxo-21,23-epoxydammar-24-ene-3-O-[α-L-r hamno-pyranosyl(1→2)][β-D-glucopyranosyl(1→3)]-α-L-arabinopyranoside(3),23α-H-3β,20ξ-dihydroxy-12-oxo-21,23-epoxydammar-24-ene-3-O-[α-L-r hamno-pyranosyl(1→2)][β-D-glucopyranosyl(1→3)]-α-L-arabinopyranoside(4),(23S)-21α-O-methyl-3β,20ξ-dihydroxy-12-oxo-21,23-epoxydammar-24-e ne-3-O-[α-L-rhamnopyranosyl(1→2)][β-D-xylopyranosyl(1→3)]-α-L-arabin opyranoside(5)(23S)-21ξ-O-methyl-3β,20ξ-dihydroxy-19-oxo-21,23-epoxyd ammar-24-ene-3-O-[α-L-rhamnopyranosyl(1→2)][β-D-xylopyranosyl(1→3)]-α-L-arabinopyranoside(6)。各组分相对百分含量采用峰面积归一化法分别为10.84%(JGL-1),7.57%(JGL-2),24.10%(JGL-3+4),26.12%(JGL-5+6+7),24.76%(JGL-8)和5.60%(JGL-9)。  2.考察了绞股蓝总皂苷对于高脂饮食引起C57/BL6小鼠肥胖的预防作用。在预防实验中,绞股蓝总皂苷能够显著抑制高脂饮食导致的小鼠体重增加、血清胆固醇升高及胰岛素抵抗等症状,在100mg/kg/d及300mg/kg/d剂量下,干预组小鼠相对于高脂模型组小鼠体重分别减少了10.82%和22.71%,血清总胆固醇分别下降了8.7%和25.6%,HOMA-IR指数分别下降了25.5%和35.3%。绞股蓝总皂苷还降低了由高脂饮食导致的脂肪组织细胞形态肥大及IL-6、MCP-1等炎症因子的表达。在机制探讨上,我们报道绞股蓝总皂苷预防肥胖作用可能是通过提高小鼠体内褐色脂肪功能活性及促进白色脂肪棕色化作用,即通过增加脂肪酸氧化,加速能量代谢作用来抑制高脂饮食导致的体重、胆固醇增加和胰岛素抵抗。我们选取跟线粒体功能相关的基因(PGC-1D、CytoC、COX4β)、褐色脂肪功能相关的基因(PRDM16、Cidea、Elovl3、COX7D)及脂肪酸β氧化相关的基因(CPT1β、Mcad)为考察对象,在mRNA及蛋白水平上研究绞股蓝总皂苷对小鼠肾周、皮下白色脂肪组织及肩胛褐色脂肪组织的影响。研究发现绞股蓝总皂苷能够通过显著提高小鼠肾周脂肪UCP-1、PRDM16、PGC-1D、Cidea、Elovl3及COX7D基因mRNA水平及肾周、皮下脂肪UCP-1、PRDM16、PGC-1D基因蛋白水平的表达来实现白色脂肪棕色化;通过显著提高了肩胛褐色脂肪UCP-1、PGC-1α、PRDM16、Cyto C、CPT1β、Mcad等基因mRNA水平及 UCP-1、PGC-1α、PRDM16、p-AMPK蛋白水平的表达来提高褐色脂肪功能。  3.进一步研究了绞股蓝总皂苷对于肥胖小鼠的治疗作用。经过8周300mg/kg/d剂量的绞股蓝总皂苷干预,肥胖小鼠体重显著下降了11.5%。肥胖引起的机体炎症、高胆固醇血症及胰岛素抵抗也得到了显著改善,绞股蓝总皂苷干预组相对于肥胖模型组,小鼠血清促炎因子IL-6、TNF-α和MCP-1分别下降了54%、11%和13%,抗炎因子IL-10提高了13%。血清总胆固醇下降了27.1%,HOMA-IR显著下降了57.1%。脂肪组织细胞形态肥大、炎症及肝脏脂肪变性也得到显著改善。进一步的研究表明这些作用是通过提高肥胖小鼠肾周白色脂肪棕色化、肩胛褐色脂肪功能及改善肝脏糖脂代谢等方式共同作用来实现的。  4.采用体外培养3T3-L1前脂肪细胞模拟前脂肪细胞分化过程,探究绞股蓝总皂苷及其活性皂苷单体对于前脂肪细胞分化的作用及其机制。绞股蓝总皂苷具有抑制前脂肪细胞分化的作用,前脂肪细胞分化调控标志基因PPARγ及C/EBPα在mRNA水平及蛋白水平均受到显著抑制。选取含量较高的4种单体皂苷同时进行试验,发现单体JGL-3的抑制作用最为明显,将其命名为JS。JS对于前脂肪细胞分化的抑制作用具有浓度剂量关系,100μm JS可以抑制60%的脂肪细胞甘油三酯积累。进一步的研究发现JS发挥作用时期为有丝分裂克隆期(MCE)。JS通过抑制细胞周期蛋白CyclinA2及周期蛋白激酶CDK2的表达显著抑制前脂肪细胞由G1期向S、G2/M期过渡。与此同时,JS抑制了C/EBPβ同DNA启动子结合,阻碍了前脂肪细胞调控因子PPARγ及C/EBPα的转录。这种作用后被证明是通过抑制C/EBPβ的磷酸化的结果,即JS通过抑制MAPK/ERK1/2、CyclinA2/CDK2和提高CHOP-10等蛋白的表达,使C/EBPβ不能顺利磷酸化进入细胞核同DNA启动子区域结合开启转录调控。Wnt/β-Catenin信号通路已经被证实能够抑制前脂肪细胞分化,JS能够激活Wnt10b同跨膜受体LRP5/6及FZ2结合,同时提高DVL2的表达,使得GSK3β失去活性不能降解β-Catenin。持续表达的β-Catenin进入细胞核同DNA启动子结合,转录调控抑制脂肪细胞分化因子的表达,从而完成抑制前脂肪细胞分化的目的。SiRNA-β-Catenin干扰实验确认了绞股蓝皂苷JS对于β-Catenin的影响。
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