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巴西綠蜂膠主要生物活性成分的研究進展

2013-10-25 10:23:02張翠平胡福良
關鍵詞:蜂膠巴西小鼠

王 凱,張翠平,胡福良

浙江大學動物科學學院,杭州 310058

阿替匹林 C(artepillin C,3,5-二異戊烯基-4-羥基肉桂酸),巴西綠蜂膠中的主要活性酚酸類物質(zhì),化學式為:3-[4-羥基-3,5-二(3-甲基-2-丁烯基)苯基]-2-(E)-丙烯酸,分子量為300.40。其化學結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 阿替匹林C的化學結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structure of artepillin C

阿替匹林C首先由Bohlmann和Jakupovic于1979年從菊花(Flourensia heterolepis)中分離出來[1],后來在菊科植物 Baccharis[2]和 Relhania[3]中也發(fā)現(xiàn)該成分,特別是在酒神菊屬植物(Baccharis dracunculifolia)中的含量特別高[4-6]。

巴西綠蜂膠是目前產(chǎn)量最高、研究最多的巴西蜂膠,諸多研究證實巴西綠蜂膠具有降血脂、降血糖、抗炎及抑制血管生成等多種藥理活性[7-10],現(xiàn)已廣泛應用于保健食品、藥品和化妝品等行業(yè)中。巴西綠蜂膠的主要植物來源是酒神菊屬植物B.dracunculifolia DC[11],因此,巴西綠蜂膠中阿替匹林 C的含量較高。隨著對巴西綠蜂膠研究的逐步深入,針對阿替匹林C在蜂膠質(zhì)量控制、生物學活性、分離純化以及人工合成等方面的研究也得到了較為廣泛的開展。

1 在蜂膠質(zhì)量控制中的應用

阿替匹林C不僅是巴西綠蜂膠的主要活性成分之一,而且是巴西綠蜂膠的代表性成分。Kumazawa等[12]對阿根廷、澳大利亞、巴西、保加利亞、智利、中國、匈牙利、新西蘭、南非、泰國、烏克蘭、烏拉圭、美國和烏茲別克斯坦等地的蜂膠進行檢測,結(jié)果僅在巴西蜂膠中檢測到阿替匹林C,而且含量較高,在乙醇提取物中的含量達43.9 mg/g。但是,阿替匹林C在巴西蜂膠中的含量受地理來源和植物來源影響較大。Matsuda和Muradiam測定了巴西不同地區(qū)收集的33個蜂膠樣本中阿替匹林C的含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣本間的含量差異較大,含量范圍從0%至11%不等。從巴西東南部采集的樣本中阿替匹林C的含量最為豐富(通常在5% ~11%),而從東北部采集的樣本中卻基本不含阿替匹林C[13],這是因為巴西綠蜂膠的主要膠源植物酒神菊在巴西東北部基本沒有分布。此外,巴西綠蜂膠中阿替匹林C含量受季節(jié)影響明顯,春夏季采集的綠蜂膠中阿替匹林C含量明顯高于秋冬季采集的蜂膠[14]。

由于阿替匹林C是巴西綠蜂膠的代表性成分,阿替匹林C的有無是確定巴西綠蜂膠真實性的主要依據(jù),而且其含量高低是評價巴西綠蜂膠質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標。Gardana等[15]建立了同時測定57種類黃酮或酚酸的HPLC-MS/MS法方法,對歐洲、中國和阿根廷的蜂膠進行檢測,發(fā)現(xiàn)類黃酮含量的高低是評價歐洲、中國和阿根廷蜂膠質(zhì)量好壞的重要指標。但是,巴西綠蜂膠中類黃酮含量相對較低,而酚酸含量較高,特別是阿替匹林C是目前評價巴西綠蜂膠質(zhì)量優(yōu)劣的主要指標。韓利文等[16]建立了反相高效液相色譜法測定蜂膠中阿替匹林C含量的方法,為巴西綠蜂膠的質(zhì)量評價提供了更加簡單易行的方法。

2 分離純化與人工合成

阿替匹林C是巴西綠蜂膠中最主要生物學活性成分之一,也是巴西綠蜂膠最重要的質(zhì)量評價指標,因此,其純品的獲得不僅有利于其藥理活性的深入研究,也為巴西綠蜂膠質(zhì)量控制提供參考。目前,已從巴西綠蜂膠中分離純化出阿替匹林C,市場上也有人工合成的阿替匹林C。

2.1 分離純化

Chang等[17]采用超臨界二氧化碳萃取法分離巴西綠蜂膠中的阿替匹林C,實驗結(jié)果說明萃取溫度、乙酸乙酯添加率是影響阿替匹林C回收率和純度的重要因素。當采用溫度50℃(323K)、6%乙酸乙酯添加量時,阿替匹林 C的回收率最佳,為13.9%。阿替匹林C在SC-CO2提取物中含量超過40%,對其采用正相樹脂柱層析法純化回收液可得含95%以上的阿替匹林C產(chǎn)品。Chang等[18]利用超臨界二氧化碳反溶劑重結(jié)晶法從巴西綠蜂膠中分離制備阿替匹林C亞微米粒子,在SC-CO2反溶劑中,壓力20 MPa、溫度328 K條件下生成了含阿替匹林C 306 mg/g的超細粉體。

2.2 人工合成

阿替匹林C的全合成已由Uto等[19]于2002年完成,合成反應為在水中通過對碘苯酚的鄰戊二烯化反應,再由丙烯酸甲酯參與的Mizoroki-Heck反應及所生成酯的進一步水解得到。反應過程如圖2所示。

合成過程為首先在堿性條件通過對碘苯酚的異戊二烯化,得到C-取代和O-取代的異戊烯基類混合物(3~6),該混合物通過色譜柱的分離,得到低回收率(約25%)目標產(chǎn)物鄰-鄰-二異戊烯基類。然后,化合物3在三鄰甲基苯基膦、三乙胺、甲苯中與丙烯酸甲酯經(jīng)過鈀催化的Mizoroki-Heck的交聯(lián)偶合反應以31%的回收率得到阿替匹林甲酯,再在氫氧化鉀溶液中通過甲醇醇解以78%的回收率得到阿替匹林C。

圖2 artepillin C的化學合成Fig.2 Total synthesis of artepillin C

3 生物學活性

由于巴西綠蜂膠具有廣泛的生物學活性,作為巴西綠蜂膠中最主要的生物活性成分,人們對阿替匹林C所具有的生物學活性也進行了較為廣泛的研究。

3.1 抗微生物活性

阿替匹林C對多種致病細菌都表現(xiàn)出很強的抗菌抑菌作用,如蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、溶壁微球菌(Micro-coccus lysodeikticus)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)、產(chǎn)氣腸桿菌(Enterobacter aerogenes)、恥垢分枝桿菌(Mycobacterium smegmatis)、糞鏈球菌(Streptococcus faecalis)、大腸桿菌(Escherichia coli),馬棒狀桿菌(Corynebacterium equi)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌(Methicillin resistant Staphylococcus aureus)等[20]。Aga等[21]研究認為阿替匹林 C 可能是巴西綠蜂膠中最主要的有效抗菌成分之一。

Feresin等[22]的研究證實阿替匹林C對多種真菌都具有抑制作用,如白色念珠菌(Candida albicans)、熱帶假絲酵母(Candida tropicalis)、新型隱球酵母(Cryptococcus neoformans)、啤酒酵母(Saccaromyces cerevisiae)、煙曲霉(Aspergillus fumigates)、黃曲霉(Aspergilus flavus)、黑曲霉(Aspergilus niger)、犬小芽孢菌(Microsporum canis)、絮狀表皮癬菌(Epidermophyton floccosum)和紅色毛癬菌(Trichophyton rubrum)等。

雖然這些研究證實阿替匹林C具有抗微生物的活性,但其作用機制目前尚不十分清楚。

3.2 抗氧化活性

由于阿替匹林C分子結(jié)構(gòu)單元芳香環(huán)有多個鄰、間位活性酚羥基,易于釋放H·給各類自由基,如氫氧游離基(HO·)、氫過氧游離基(ROO·)、超氧陰離子(O-2)等,終止自由基鏈式反應,從而具有較強的抗氧化活性[23]。Kumazawa等[12]研究發(fā)現(xiàn),阿替匹林C對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基具有超過60%的清除活性。Nakanishi等[24]研究發(fā)現(xiàn),阿替匹林C同異丙苯過氧自由基的反應歷程是通過一步氫原子的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)的,該反應的速率常數(shù)堪比右旋兒茶素(+)-catechin,兒茶素是一種已知抗氧化能力最強的抗氧化劑,這表明阿替匹林C具有很強的抗氧化活性。阿替匹林C在小鼠肝臟線粒體細胞中也體現(xiàn)出抑制脂質(zhì)過氧化的作用,且對線粒體細胞毒性很低[25]。

3.3 抗腫瘤活性

阿替匹林C最早是作為腫瘤抑制成分而受到廣泛關注的[26,27],主要通過以下幾種方式發(fā)揮抗腫瘤活性:

3.3.1 激活抗氧化反應應答原件

研究表明,小鼠肝臟細胞中谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)和NADPH醌還原酶的活性隨著阿替匹林C水平上升而增加,激活抗氧化反應應答原件(antioxidant-responsiveelement,ARE),并 同 DNA 結(jié)合[28,29]。Kanazawa 等[30]給小鼠注射氧化偶氮甲烷,誘導小鼠鼠產(chǎn)生與人類類似的結(jié)腸癌,發(fā)現(xiàn)阿替匹林C可以顯著減少結(jié)腸的畸形隱窩灶(ACF)。這些結(jié)果說明了阿替匹林C可以通過激活抗氧化劑應答原件和誘發(fā)肝臟產(chǎn)生II相酶(phase II enzymes),從而抑制致癌物質(zhì)危及細胞中的DNA,阻止結(jié)腸的異常隱窩灶的出現(xiàn),使癌變在早期得到有效抑制。

3.3.2 誘導癌細胞周期阻滯

Shimizu等[31]研究發(fā)現(xiàn),阿替匹林C可以通過刺激Cip1/p21(細胞周期抑制蛋白Cell cycle inhibitory protein)的表達來誘導細胞周期阻滯,從而抑制結(jié)腸癌的發(fā)生。阿替匹林C也對由氮基三醋酸鐵誘導小鼠產(chǎn)生的肺癌[32]、腎癌[33]有抑制作用。這說明阿替匹林C可以有效預防結(jié)腸癌的發(fā)生,作為化學預防劑起到防癌治癌的作用。

3.3.3 誘導癌細胞發(fā)生細胞凋亡

阿替匹林C可通過誘導人體癌細胞發(fā)生細胞凋亡從而發(fā)揮抗癌作用。Matsuno等[26]發(fā)現(xiàn)在人類和小鼠惡性腫瘤細胞中施用阿替匹林C后,腫瘤細胞在生長中的細胞毒性效應明顯減輕,組織學分析還發(fā)現(xiàn)細胞凋亡、頓挫性核分裂及腫瘤大塊性壞死。同時,CD4/CD8 T細胞的比例、輔助T細胞的數(shù)量也有所上升。這說明阿替匹林C激活了免疫系統(tǒng),直接發(fā)揮抗癌作用。

阿替匹林C作用于體外培養(yǎng)的人體白血病細胞株不同表型,如淋巴細胞性白血病細胞株(T細胞細胞系、B細胞細胞系)、髓細胞性白血病細胞株、單核細胞性白血病細胞株、非淋巴細胞性白血病細胞株及非髓細胞性白血病細胞株等,結(jié)果表明阿替匹林C可以有效地殺死癌細胞,并誘導白血病細胞株發(fā)生細胞凋亡[34]。Akao 等[35]通過形態(tài)學分析、核小體組蛋白DNA碎片分析等證實阿替匹林C通過直接誘導白血病細胞發(fā)生細胞凋亡而產(chǎn)生抗白血病效果。

3.3.4 抑制腫瘤血管生成

阿替匹林C不僅可以直接抑制腫瘤細胞生長,還可以通過抑制血管生成發(fā)揮抗癌作用。Ahn等[36]研究發(fā)現(xiàn),阿替匹林C對抑制人類臍帶內(nèi)皮細胞(HUVECs)血管生成有顯著的量效關系(3.13~50 μg/mL)。此外,抑制HUVECs的增殖過程也體現(xiàn)了這種量效關系。同時,血管再生分析顯示,阿替匹林C能顯著減少體內(nèi)新生血管的數(shù)量,這說明阿替匹林C具有很強的抗血管生長能力[37]。

3.3.5 選擇性地阻止PAK1信號轉(zhuǎn)導

Messerli等[38]首次發(fā)現(xiàn)阿替匹林C可以有選擇性地阻止PAK1的信號轉(zhuǎn)導,并不影響其他激酶如AKT等的轉(zhuǎn)導,而PAK1信號轉(zhuǎn)導在多發(fā)性神經(jīng)纖維瘤(NF)細胞生長中起重要作用,實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)阿替匹林C幾乎可以完全抑制NF腫瘤的生長。由于多種癌細胞,如乳腺癌[39]、子宮癌[40]、膀胱癌[41]等的生長中都需要PAK1的信號轉(zhuǎn)導,這也為阿替匹林C發(fā)揮更廣泛的抗癌作用提供了重要依據(jù)。

3.3.6 抗化學誘變劑

Tavares等[42,43]研究了酒神菊屬乙酸乙酯浸提物(Bd-EAE)和巴西綠蜂膠對由阿霉素誘導的突變性的抑抑制作用。將實驗組大白鼠口服不同濃度Bd-EAE,再對其腹腔注射化療劑阿霉素(DXR),發(fā)現(xiàn)微核多染性紅細胞數(shù)量顯著減少,抑制了細胞突變的發(fā)生。對Bd-EAE和巴西綠蜂膠進行HPLC分析發(fā)現(xiàn),其中含有大量的阿替匹林C,說明阿替匹林C可能是其抗突變的主要原因。Azevedo Bentes Monteiro Neto等[44]采用微核實驗和彗星實驗方法,研究給小鼠服用阿替匹林C后再施用DXR和甲基磺酸甲酯(MMS)對小鼠的影響。結(jié)果表明,阿替匹林C對化學誘變劑誘導發(fā)生染色體DNA發(fā)生突變具有很好的保護作用。

3.4 抗炎癥活性

Paulino等[45]研究了阿替匹林C在小鼠上的抗炎癥效果。他們采用體內(nèi)試驗(角叉菜膠致小鼠足跖腫脹模型、致小鼠腹膜炎模型)、體外試驗(測定RAW264.7細胞產(chǎn)生的NO水平、HEK 293細胞NF-κB活性),并測定小鼠口服阿替匹林C的吸收率及生物利用率。結(jié)果表明阿替匹林C對小鼠足跖腫脹最多有38%的抑制效果,減少患腹膜炎小鼠中性粒細胞的水平。體外實驗也證實了阿替匹林C可以降低NO水平和NF-κB活性。

3.5 其他生物學活性

巴西綠蜂膠醇提物可以緩解季節(jié)性過敏性鼻炎,減少病人相關藥物使用,推遲癥狀發(fā)生時間。Tani等[46]研究發(fā)現(xiàn)阿替匹林C可以有效抑制半胱氨酸白細胞介素(cys-leukotrienes,cys-LT)的釋放,從而抑制了過敏反應。

Iio等[47]研究發(fā)現(xiàn)蜂膠可以幫助恢復脂聯(lián)素(一種胰島素增敏激素,能改善小鼠的胰島素抗性,同時增加脂肪酸的氧化,減少肌肉中三酰甘油的含量)的表達,增進胰島素的敏感性。Ikeda等[48]研究了巴西綠蜂膠此作用的分子機制,發(fā)現(xiàn)阿替匹林C可以顯著阻遏由TNF-α介導的對脂聯(lián)素表達的抑制,卻可以激活過氧化物酶體增殖活化受體(PPAR-γ,Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma)。該受體可調(diào)節(jié)許多基因的轉(zhuǎn)錄,包括脂肪細胞的分化、體內(nèi)脂質(zhì)的穩(wěn)態(tài)及體內(nèi)胰島素的活動。所以阿替匹林C是通過激活PRAR-γ從而抑制了TNF-α的表達,進而恢復了脂聯(lián)素的活性。Choi等[49]的研究也證實阿替匹林C能夠顯著增強PPAR-γ的轉(zhuǎn)錄調(diào)控能力,促進脂肪細胞的分化,提高胰島素的敏感性,有抗2型糖尿病的效果。

4 結(jié)語

阿替匹林C是巴西綠蜂膠的重要生物活性物質(zhì),是目前確認巴西綠蜂膠真實性及衡量巴西綠蜂膠質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標。但是,蜂膠化學成分復雜,目前已從蜂膠中分離鑒定出的化學成分有黃酮類、萜烯類、醌類、酯類、醇類、醛類、酚類、有機酸類,還有大量的氨基酸類、酶類、維生素類、多糖及多種微量元素等。其中,黃酮類化合物多達136種[50],酚酸類化合物 131 種[51],萜類化合物 194 種[52],因此,蜂膠生物學活性的發(fā)揮不是單一成分決定的,僅以阿替匹林C為指標不足以評價巴西綠蜂膠的質(zhì)量優(yōu)劣,以阿替匹林C為主的多指標成分結(jié)合指紋圖譜分析可能是評價巴西綠蜂膠質(zhì)量優(yōu)劣的有效途徑。

阿替匹林C具有多種生物學活性,但目前大部分的研究仍以巴西綠蜂膠為對象。因此,阿替匹林C單體的生物學活性及作用機制有待今后深入研究。

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足球周刊(2014年22期)2014-07-03 15:44:32
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