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目的:利用紫红红曲霉菌对姜黄素进行生物转化,研究转化产物对肿瘤的抑制作用及其可能机理,为进一步筛选新型高效的姜黄素类抗肿瘤新药奠定基础。 方法: (1)从红曲米中分离红曲霉菌,研究其产色素、淀粉酶、蛋白酶、酯化酶、酯解酶的能力,分析其用于姜黄素生物转化的可行性。 (2)将活化的红曲霉菌以10%接种到含1%姜黄素的固体发酵培养基中,30℃培养24h,后转至28℃培养12h,再30℃恒温培养7d进行姜黄素生物转化;不加姜黄素的红曲霉菌培养物为菌体对照;培养基中加入1%姜黄素但不接种红曲霉菌作为底物对照。乙酸乙酯提取后,薄层层析(展开剂为氯仿:甲醇:甲酸=96:2:0.1)对转化产物进行分析鉴定。 (3)研究转化总产物对DPPH自由基的清除能力。 (4)昆明种小鼠腋下接种1×107个小鼠H22肝癌细胞,即刻给予治疗:姜黄素转化产物组以高剂量(2g/kg·d)、中剂量(1g/kg·d)、低剂量(500mg/kg·d);底物对照组以高剂量(2g/kg·d)、中剂量(1g/kg·d)、低剂量(500mg/kg·d)的底物;菌体对照组以高剂量(2g/kg·d)、中剂量(1g/kg·d)、低剂量(500mg/kg·d);环磷酰胺对照组(200mg/kg·d);模型组和正常组给予0.9%NaCl0.5ml。常规饲养、治疗,10d后禁食12h,摘眼球取血,脱颈处死,剥取肿瘤、称重,计算抑瘤率;取肝脏、胸腺、脾脏称重,计算脏器指数;分离血清,测定MDA、SOD、GSH-PX、TNF-α、IL-2;取肝脏匀浆后,测定MDA、SOD、GSH-PX。 结果: (1)本文分离获得的红曲霉菌,能产生色素,具有糖化淀粉酶、蛋白酶、酯化酶、酯解酶活性,可以用于姜黄素的转化研究。 (2)利用该菌对姜黄素进行固体发酵微生物转化,乙酸乙酯提取培养物,TLC结果显示红曲霉菌和姜黄素共培养物出现了能产生荧光的新斑点,比移值分别为0.133和0.192,姜黄素标准品的比移值为0.367。未加菌的姜黄素培养物与姜黄素标准品展开斑点基本一致,说明转化过程不存在非微生物引起的药物分解产物。将红曲菌培养物与姜黄素标准品在同一点点样,展开后,没有上述产荧光的斑点,说明新斑点并非在TLC展开过程中由于红曲菌培养物和姜黄素互相干扰迁移而形成的。 (3)姜黄素转化总产物在10000-400μg/ml(相当于含姜黄素100-4μg/ml)浓度范围内有很强的自由基清除能力,100μg/ml(相当于含姜黄素1μg/ml)还保留了47.46%的清除能力;而底物对照物在10000μg/ml(相当于含姜黄素100μg/ml)、2000μg/ml(含姜黄素20μg/ml)时有一定的清除能力,但400μg/ml(含姜黄素4μg/ml)浓度时自由基清除能力已明显减弱,100μg/ml(含姜黄素1μg/ml)以下已基本消失。 (4)姜黄素转化产物高、中、低剂量组的抑瘤作用分别为:37.08%、48.91%、26.55%,明显高于同剂量的菌体对照组(6.39%、5.76%、5.29%)和底物对照组(19.57%、16.11%、11.61%)。姜黄素转化产物的各剂量组的抑瘤作用并没有环磷酰胺对照组的强。 (5)小鼠胸腺指数、脾脏指数、肝脏指数的结果显示转化产物各剂量组均高于肿瘤模型组,而菌体对照组、底物对照组则与肿瘤模型组比较没有明显差异(p>0.05)。说明姜黄素转化产物组能够提高机体主要免疫器官的脏器指数,而菌体对照及底物对照的作用则不明显。 (6)姜黄素转化产物高、中、低剂量组血清TNF-α(106.04±12.10pg/ml、97.25±18.21pg/ml、88.13±6.95pg/ml)、IL-2水平(19.47±2.90pg/ml、17.94±2.28pg/ml、14.87±2.65pg/ml)均高于肿瘤模型组,其与菌体对照组(TNF-α:74.40±8.70pg/ml、IL-2:11.79±1.83pg/ml)、底物对照组(TNF-α:72.86±14.37pg/ml、IL-2:11.85±2.47pg/ml)比较,均高于菌体对照组及底物对照组,有明显的差异(p<0.05)。说明姜黄素转化产物可能是通过提高体内TNF-α水平来直接杀伤肿瘤或者提高IL-2水平增强T细胞免疫应答来抑制肿瘤生长的。 (7)姜黄素转化产物高、中、低剂量组血清MDA含量分别为:2.81±0.65nmol/ml、3.75±1.62nmol/ml、4.75±1.62nmol/ml,肝脏MDA含量分别为:1.20±0.30nmol/ml、1.08±0.36nmol/ml、1.20±0.34nmol/ml,与肿瘤模型组比较,其血清和肝脏的过氧化脂质的含量显著降低(p<0.05);而菌体对照组和底物对照各剂量组作用则不明显(p>0.05)。 (8)姜黄素转化产物高、中、低剂量组血清中超氧化物歧化酶的含量分别为:19.26±1.01U/ml、19.51±0.47U/ml、18.63±1.10U/ml,肝脏中分别为:21.33±0.36U/ml、21.21±0.78U/ml、21.77±0.38U/ml。姜黄素转化产物高、中、低剂量组血清中谷胱甘肽过氧化物酶的含量分别为:59.32±2.50U/L、59.18±5.18U/L l、56.90±6.29U/L,肝脏中的分别为:55.32±2.50U/L、55.18±3.26U/L、56.20±2.29U/L。姜黄素转化产物各剂量组血清、肝脏中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶的含量低于正常组,与肿瘤模型组、菌体对照组、底物对照组比较没有差异(p>0.05)。姜黄素转化产物对此二酶作用不明显,说明其抗氧化作用可能并非通过改变此二酶活性来实现的。 结论: (1)紫红红曲霉菌能产生多种酶系,是理想的生物转化体系,利用该菌转化姜黄素,可形成极性降低的新化合物群。 (2)体外实验显示姜黄素新组合型天然化合物群具有较强的DPPH自由基清除能力。 (3)体内试验显示姜黄素新组合型天然化合物群对荷瘤小鼠的肿瘤有明显的抑制作用。 (4)能够增加机体主要免疫器官的脏器指数,提高机体的免疫功能,亦能够通过提高血清中TNF-α水平直接杀伤肿瘤细胞及提高血清中IL-2水平,刺激T细胞进人细胞分裂周期,增强T细胞的杀伤活性,从而抑制了肿瘤的生长。 (5)其对肝脏和血清的过氧化脂质的清除能力显著增强,但对超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶的作用不明显。