管花秦艽化学成分及其抗菌抗炎药理活性与机制研究

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龙胆科龙胆属秦艽组(Sect.Cruciata Gaudin)植物管花秦艽(Gentiana sip-honantha Maxim.ex Kusnez.),主要分布于我国甘肃省、青海省、四川省、宁夏回族自治区。管花秦艽干燥根在当地市场上经常作为中药秦艽的地方习用品使用。  秦艽组植物具有多种生物活性成分,目前已从秦艽组植物中分离得到了环烯醚萜类、木质素类、三萜类、甾体类、黄酮类和生物碱类等化合物。作为使用历史超过2000多年的传统中药和藏药,管花秦艽具有清热利胆、舒筋止痛的功效,主要用于治疗风湿性关节炎、黄疸型肝炎、肺结核、低热盗汗等症。现代药理学研究结果表明多种秦艽组植物均具有抗炎镇痛、保肝利胆、抗菌抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、心血管和胃肠道保护等活性作用。  本研究以管花秦艽的干燥根为原料,对管花秦艽的化学成分进行了系统的分离。利用多种色谱方法(正相硅胶、Sephadex LH-20凝胶、MCI凝胶、薄层制备、半制备HPLC、HPLC等)对管花秦艽石油醚、乙酸乙酯、正丁醇和水4个萃取部位进行分离制备。利用紫外光谱、1H-NMR和13C-NMR技术及对比文献数据对分离得到化合物结构鉴定,共鉴定13个单体化合物,包括5个环烯醚萜类化合物(Gentiopicroside、Linearoside、7-O-Feruloylloganic acid、7β-O-methylmorroniside、7α-O-methylmorroniside)、2个甾类化合物(Daucosterol、β-sitosterol)、2个木质素类化合物((7S,8R)-dehydrodiconiferyl alcohol9-O-glucoside、Syringaresinol-4-O-glucoside)和4个其他类别化合物(Roburic acid、Isovitexin、Vanillin、α-D-Glucose),这其中有5个化合物为龙胆属首次分离得到。  本研究通过体外实验及在体豚鼠皮肤癣病模型,研究了管花秦艽抗皮肤癣菌活性。通过测定青藏高原植物抗皮肤癣菌MIC值进行初步筛选植物,确定管花秦艽的抗皮肤癣活性最佳,其MIC50值在32~64μg/mL;利用抑菌圈实验对管花秦艽抗须癣毛癣菌作用进行体外评价,发现管花秦艽正丁醇部位(GS)抑菌活性最佳;通过扫描电镜观察不同浓度GS作用下须癣毛癣菌的形态学变化,发现在80μg/mL和160μg/mL浓度下,会导致须癣毛癣菌的菌丝发生弯曲折叠、干瘪变形的损伤;通过LC-MS分析GS,发现龙胆苦苷、獐牙菜苷及獐牙菜苦苷是其主要成分,约占总峰面积的97.26%。对GS治疗皮肤癣病豚鼠在体活性进行评价,与未治疗组相比,GS10%、GS30%和阳性对照组的豚鼠皮肤皮损评分显著下降,PAS和HE组织病理切片显示一致的治愈结果。综上来看,管花秦艽正丁醇部位表现出了体外及在体抗皮肤真菌的疗效,可以作为治疗皮肤癣病的一种候选药物。  本研究首先构建了脂多糖(LPS)体外诱导H9c2心肌细胞的炎症模型,明确了不同检测实验中LPS最佳作用时间和最佳作用浓度,并对炎症通路相关蛋白表达水平进行时效关系探讨。在体外炎症模型基础上,对管花秦艽不同萃取部位和单体化合物的抗炎活性进行评价,以MTT法检测受试样品对细胞活力的影响,Griess法检测受试样品抑制细胞上清液总NO含量升高,通过流式细胞术检测受试样品对细胞活性氧水平和线粒体膜电势水平的影响。研究结果表明,GS与其他部位相比具有最佳的抗炎活性,主要表现为明显抑制细胞上清液中NO含量,降低细胞内活性氧水平和提高线粒体膜电势水平;与上述几项体外实验结果类似,环烯醚萜类化合物与其他类别化合物相比表现出最佳的抗炎活性。Western blot检测环烯醚萜类化合物对炎症蛋白表达的影响,深入探讨其抗炎作用机制。实验结果表明环烯醚萜类化合物能够不同程度上降低LPS诱导的H9c2心肌细胞内p-JNK、p-ERK1/2、p-38的表达水平,同时能够抑制NF-κBp65和IkBa的磷酸化水平,下调促炎性介质(COX-2)和促炎细胞因子(TNF-α和IL-6)的释放。这表明管花秦艽中的环烯醚萜类化合物通过抑制IκBa/NF-κ和MAPKs信号通路对LPS诱导的H9c2心肌细胞具有抗炎活性,保护心肌细胞。这5种环烯醚萜类化合物抗炎活性上具有差异性,活性强弱顺序依次为7β-O-methylmorroniside=7α-O-methylmorroniside>7-O-Feruloylloganic acid>Linearosid>Gentiopicroside。  本研究以LPS诱导脓毒症小鼠心肌功能障碍在体模型,评估GS对脓毒性心肌功能障碍的保护作用及潜在作用机制。通过测定SOD、MDA和CAT等组织生化指标来评价小鼠心肌氧化应激的变化,发现GS能够降低MDA含量、提高SOD和CAT活性,改善LPS诱导的小鼠心肌内氧化应激水平;HE组织病理切片和离体心脏灌流结果表明,GS高低剂量给药组与LPS模型组相比能够改善和保护心肌结构功能的完整性。Western bolt检测炎症蛋白表达情况,发现GS能降低起关键作用的炎症因子TNF-α的表达水平。通过检测线粒体分裂融合蛋白表达、线粒体DNA拷贝数和线粒体呼吸功能,发现GS能够降低Drp1蛋白表达和提高Mfn1和Mfn2蛋白表达水平,维持线粒体分裂融合平衡;提高线粒体呼吸控制速率(RCR),反映其保护线粒体结构和氧化呼吸链功能的完整性。上述结果表明,GS可能通过调控线粒体结构功能完整性,实现对脓毒症小鼠心肌功能障碍的保护作用。  本研究丰富了管花秦艽化学成分研究基础,并通过体外和在体实验系统探讨了这些化学成分的抗皮肤癣菌活性和抗炎活性,为进一步开发利用管花秦艽奠定了理论基础。
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