劉娟汝,彭 成,何育霖,彭 芳,蒙春旺*,熊 亮*
1成都中醫(yī)藥大學藥學院 西南特色中藥資源國家重點實驗室;2成都中醫(yī)藥大學西南特色藥材創(chuàng)新藥物成分研究所,成都 611137
茺蔚子(Leonuri Fructus)來源于唇形科植物益母草(LeonurusjaponicusHoutt.)的干燥成熟果實,功善活血調(diào)經(jīng)、清肝明目[1],始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》:“味辛、微溫。主明目益精,除水氣”,藥用歷史悠久。益母草和茺蔚子是同一植物不同入藥部位的兩味中藥,傳統(tǒng)功效亦有異同,《本草綱目》對兩味中藥的功能主治有所區(qū)分:“益母草行血養(yǎng)血……誠為血家之圣藥也。茺蔚子治婦女經(jīng)脈不調(diào),胎產(chǎn),一切血氣諸病妙也。其根莖花葉,并皆入藥,可同用。若治手、足厥陰血分風熱,清瀉肝熱,明目益精,調(diào)女人經(jīng)脈,則單用茺蔚子為良。若治腫毒瘡瘍,消水行血,婦人胎產(chǎn)諸病,則宜并用為良……”[2]。由此可知,益母草及茺蔚子均有活血化瘀之功,但前者長于活血化瘀,后者長于清肝明目。然而,目前對茺蔚子研究的廣度及深度遠不及益母草,化學研究發(fā)現(xiàn),益母草中已分離鑒定300余個化學成分,且有較多文獻闡釋了其在舒張血管、抗血小板聚集、調(diào)節(jié)子宮平滑肌等方面的藥理作用和作用機制[3-5],而茺蔚子中報道的化合物不足70個,主要成分類型為三萜、環(huán)肽、黃酮、甾醇、苯丙素、木脂素及生物堿等[6,7]。現(xiàn)代藥理研究表明,茺蔚子具有收縮子宮[8]、肝細胞保護[9]、抑制酪氨酸酶和乙酰膽堿酯酶活性[10]、抗癌[11]、抗炎[12]、神經(jīng)保護[13]等作用,然而,大多藥理研究僅停留在提取物的藥效層面,單體成分的藥效及機制研究較少。課題組在前期研究中發(fā)現(xiàn),茺蔚子中的四氫呋喃木脂素類化合物具有顯著的肝細胞保護活性[9],并通過熒光染色、Western blot等手段探索了可能的作用機制。因此,為進一步研究茺蔚子中具有肝保護作用的活性成分,本研究運用多種色譜手段和波譜技術(shù)從茺蔚子正丁醇部位又分離鑒定8個木脂素類化合物,進而通過MTT、Hoechst 33342熒光染色和Western blot技術(shù),表征化合物的肝細胞損傷保護作用及作用機制。
Burker-AVIIIHD-600型核磁共振波譜儀(德國Bruker公司);Synapt G2HDMS型高分辨質(zhì)譜儀(美國Waters公司);Agilent 1220型半制備型高效液相色譜儀(美國Agilent公司);Ultimate XB-C18色譜柱(250 mm × 10 mm,5 μm;上海月旭科技股份有限公司);DMI3000B熒光顯微鏡(德國Leica公司);Multiskan MK3酶標儀(美國Thermo Fisher Scientific公司);Tanon 5200顯影儀(上海天能科技有限公司)。D101大孔吸附樹脂(安徽三星樹脂科技有限公司);柱層析硅膠(青島海洋硅膠干燥劑廠);GF254硅膠制備薄層(煙臺江友硅膠開發(fā)有限公司);HW-40F(日本TOSOH公司)。
茺蔚子藥材于2016年9月購自四川省成都市荷花池藥材市場,由成都中醫(yī)藥大學中藥鑒定教研室高繼海副教授鑒定為益母草LeonurusjaponicusHoutt.的干燥成熟果實,標本(SCWZ-0917)現(xiàn)存于成都中醫(yī)藥大學西南特色藥材創(chuàng)新藥物成分研究所。HL-7702人正常肝細胞(美國博士德生物科技有限公司,批號:CX0157);Gibco DMEM(美國Thermo Fisher Scientific公司,批號:8121052);胰蛋白酶(Solarbio公司,批號:9100041);新生牛血清(浙江天杭生物科技股份有限公司,批號:20100201);磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline,PBS,pH=7.8)、辣根酶標記山羊抗體IgG(H+L)(北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司);蛋白定量測試盒(南京建成生物工程研究所);Anti-Bcl-2抗體、Anti-Bax抗體(英國Abcam公司);Anti-β-actin(美國Gene Tex公司);Hoechst 33342染色液(上海碧云天生物技術(shù)有限公司);Omni-ECLTM超靈敏化學發(fā)光檢測試劑盒(上海雅酶生物科技有限公司)。甲醇、乙醇等分析純試劑均購于成都科龍化工試劑廠;色譜甲醇(美國Sigma公司);氘代甲醇(CD3OD,美國劍橋CIL(同位素標準品)公司);對乙酰氨基酚(APAP,成都克洛瑪生物科技有限公司,批號:CHB210112);噻唑藍(MTT,北京金泰宏達生物科技有限公司,批號:EZ6789A155)。
稱取60 kg茺蔚子藥材,加入8倍量體積的70%乙醇,回流提取3次,每次2 h。合并提取液,減壓濃縮,得乙醇浸膏(3.5 kg)。將浸膏分散于熱水中,依次采用乙酸乙酯、正丁醇萃取,分別得到茺蔚子乙酸乙酯部位(0.9 kg)和正丁醇部位(1.8 kg)。取正丁醇部位,采用D-101大孔吸附樹脂柱進行分離純化,依次用10%、30%、50%、70%、95%乙醇溶液進行梯度洗脫,回收溶劑后得到5個洗脫部分(F1~F5)。
采用含1% NaOH的硅膠填料對F2進行柱色譜分離,用二氯甲烷-甲醇(50∶1→0∶1)溶液進行梯度洗脫,洗脫液經(jīng)薄層色譜檢測,合并相似流分,回收溶劑得到17個組分(F2-1~F2-17)。F2-14經(jīng)陽離子交換樹脂柱色譜(純水、80%乙醇、80%氨水乙醇)進行梯度洗脫,取80%氨水乙醇洗脫部位,再采用HW-40F凝膠柱色譜(90%甲醇-水)進行分離,得到4個部分(F2-14-1~F2-14-4)。F2-14-3再經(jīng)硅膠柱色譜分離,以二氯甲烷-甲醇-水(50∶1∶0→3∶2∶0.25)進行梯度洗脫,得到6個部分(F2-14-3A~F2-14-3F)。其中,F(xiàn)2-14-3F經(jīng)反相半制備液相色譜(28%甲醇-水)分離,得到化合物2(2.6 mg,tR= 75 min)和化合物4(2.8 mg,tR= 68 min)。F2-15通過反相中壓液相色譜分離,以甲醇-水(5%→100%)溶液進行梯度洗脫,得到17個部分(F2-15-1~F2-15-17)。F2-15-9經(jīng)硅膠柱色譜分離,以二氯甲烷-甲醇-水(50∶1∶0→3∶2∶0.25)進行梯度洗脫,再經(jīng)反相半制備液相色譜(38%甲醇-水)分離,得到化合物1(6.0 mg,tR= 62 min)。F2-15-14經(jīng)硅膠柱色譜分離,以二氯甲烷-甲醇-水(50∶1∶0→3∶2∶0.25)進行梯度洗脫,再經(jīng)反相半制備液相色譜(35%甲醇-水)分離,得到化合物3(2.0 mg,tR= 46 min)。
采用硅膠柱色譜對F3進行分離,用二氯甲烷-甲醇(100∶1→0∶1)進行梯度洗脫,共得到18個洗脫部分(F3-1~F3-18)。取F3-12經(jīng)反相C18減壓色譜柱分離,以甲醇-水(10%→100%)進行梯度洗脫,得到6個部分(F3-12-1~F3-12-6)。其中,F(xiàn)3-12-1經(jīng)硅膠柱色譜分離,以二氯甲烷-甲醇(50∶1→0∶1)進行梯度洗脫,得到10個部分(F3-12-1A~F3-12-1J)。F3-12-1G經(jīng)反相半制備液相色譜(42%甲醇-水)制備得到化合物6(0.4 mg,tR= 40 min)。F3-12-1J經(jīng)反相半制備液相色譜(35%甲醇-水)進行制備,得到化合物5(3.4 mg,tR= 70 min)。取F3-17經(jīng)反相中壓色譜分離,以甲醇-水梯度洗脫(10%→100%),得到12個部分(F3-17-1~F3-17-12)。F3-17-11經(jīng)硅膠柱色譜分離,以二氯甲烷-甲醇溶液(50∶1→0∶1)進行梯度洗脫,再經(jīng)半制備液相色譜(36%甲醇-水)洗脫,分別得到化合物7(0.9 mg,tR= 17 min)和8(2.0 mg,tR= 33 min)。
1.4.1 肝細胞保護活性篩選
采用MTT法檢測化合物1~8對APAP誘導的人正常肝細胞HL-7702損傷的保護作用。HL-7702細胞用含1%青霉素-鏈霉素和10%滅活新生牛血清的DMEM完全培養(yǎng)基培養(yǎng)。取對數(shù)生長期的細胞株懸液,每孔100 μL接種至96孔板(約3×103個細胞/孔),置于37 ℃、5%CO2、95%空氣培養(yǎng)箱中培育。待細胞貼壁后,分為空白組、模型組和給藥組,每個組設3個復孔??瞻捉M為含1%新生牛血清的DMEM;模型組采用30 mmol/L APAP造模4 h;給藥組經(jīng)30 mmol/L APAP誘導損傷4 h后,分別加入濃度為50、25、12.5、6.25、3.13、1.5 μmol/L的待測化合物。繼續(xù)孵育24 h后,每孔加入5 mg/mL的MTT 20 μL,繼續(xù)孵育4 h后移除上清液,向每孔加入DMSO 180 μL,震蕩混勻,酶標儀測定各組在490 nm的吸光度值(OD)。
細胞保護率=(OD給藥-OD模型)/(OD空白-OD模型)×100%,并由此得出EC50值(EC50是細胞保護率為50%時的化合物濃度)。
1.4.2 凋亡實驗
取對數(shù)生長期的HL-7702細胞株懸液,每孔2 mL接種至6孔板(約3×103個細胞/孔),置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng),分組給藥,空白組和模型組同“1.4.1”;給藥組經(jīng)30 mmol/L APAP造模4 h后,移去上清液,加入濃度為20、10、5、2 μmol/L的化合物3。繼續(xù)孵育24 h后棄去上清液,PBS清洗2次,再加入Hoechst 33342染色液(用PBS稀釋1000倍)50 μL/孔,避光染色15 min。棄去染色液,PBS清洗3次,于倒置顯微鏡下觀察并拍攝細胞和熒光細胞核圖片。
1.4.3 Western blot檢測對凋亡關(guān)鍵蛋白表達的影響
取“1.4.2”項下細胞,棄去上清液,用PBS清洗3次,收集細胞,加入細胞裂解液于冰上裂解30 min,用細胞刮刮下各孔內(nèi)細胞,粉碎細胞2 min,于4 ℃離心機12 000 r/min離心15 min,取少量上清液,用考馬斯亮藍法測定細胞蛋白濃度。剩余上清液經(jīng)變性處理,用10% SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝膠、5%濃縮膠分離蛋白,轉(zhuǎn)膜,再用含5%脫脂奶粉的TBST溶液封閉2 h。一抗(1∶1 000)4 ℃孵育過夜,TBST洗3次。二抗(1∶5 000)37 ℃孵育1 h,TBST清洗3次,顯影拍照,并對蛋白條帶進行灰度分析。
化合物5白色無定形粉末;ESI-MS:m/z383.1[M + Na]+;1H NMR(600 MHz,CD3OD)δ:6.74(1H,d,J= 7.8 Hz,H-5′),6.68(1H,d,J= 1.8 Hz,H-2′),6.66(1H,s,H-2),6.62(1H,dd,J= 7.8,1.8 Hz,H-6′),6.18(1H,s,H-5),3.81(1H,overlapped,H-7′),3.81(3H,s,3-OCH3),3.78(3H,s,3′-OCH3),3.71(1H,dd,J= 11.4,4.8 Hz,H-9′a),3.66(2H,m,H-9),3.40(1H,dd,J= 11.4,4.2 Hz,H-9′b),2.78(2H,d,J= 7.8 Hz,H-7),2.00(1H,m,H-8),1.76(1H,m,H-8′);13C NMR(150 MHz,CD3OD)δ:129.0(C-1),112.4(C-2),147.2(C-3),145.9(C-4),117.3(C-5),134.2(C-6),33.6(C-7),40.0(C-8),66.0(C-9),138.6(C-1′),113.8(C-2′),149.0(C-3′),145.2(C-4′),116.0(C-5′),123.2(C-6′),48.1(C-7′),48.0(C-8′),62.2(C-9′),56.4(3-OCH3),56.3(3′-OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻[18]報道一致,故鑒定化合物為異落葉松脂素。
化合物6白色無定形粉末;ESI-MS:m/z561.2[M + Na]+;1H NMR(600 MHz,CD3OD)δ:6.68(1H,s,H-2′′),6.62(1H,s,H-5′′),6.62(1H,d,J= 1.8 Hz,H-6′),6.59(1H,d,J= 8.4 Hz,H-5),6.57(1H,d,J= 1.8 Hz,H-2),6.42(1H,dd,J= 8.4,1.8 Hz,H-6),6.37(1H,d,J= 1.8 Hz,H-2′),5.46(1H,d,J= 1.8 Hz,H-7),4.04(1H,d,J= 9.0 Hz,H-7′),3.86(3H,s,3′′-OCH3),3.83(1H,dd,J= 10.8,4.2 Hz,H-9a),3.72(3H,s,3-OCH3),3.70(1H,dd,J= 11.4,3.6 Hz,H-9′a),3.66(2H,m,H-9′′),3.51(1H,dd,J= 11.4,3.6 Hz,H-9′b),3.46(1H,dd,J= 10.8,9.0 Hz,H-9b),3.46(3H,s,3′-OCH3),2.80(1H,dd,J= 15.6,4.8 Hz,H-7′′a),2.74(1H,dd,J= 15.6,12.0 Hz,H-7′′b),2.66(1H,m,H-8),1.89(1H,m,H-8′′),1.71(1H,m,H-8′);13C NMR(150 MHz,CD3OD)δ:134.9(C-1),110.2(C-2),148.8(C-3),146.9(C-4),115.7(C-5),118.9(C-6),87.5(C-7),54.2(C-8),63.3(C-9),138.1(C-1′),112.7(C-2′),149.1(C-3′),147.9(C-4′),128.3(C-5′),122.9(C-6′),45.5(C-7′),49.6(C-8′),61.4(C-9′),131.8(C-1′′),113.6(C-2′′),145.0(C-3′′),145.8(C-4′′),115.6(C-5′′),130.5(C-6′′),34.4(C-7′′),39.6(C-8′′),65.8(C-9′′),56.3(3-OCH3),56.0(3′-OCH3),56.6(3′′-OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻[19]報道一致,故鑒定化合物為phyllanglaucin B。
化合物7白色無定形粉末;ESI-MS:m/z577.2[M + Na]+;1H NMR(600 MHz,CD3OD)δ:6.99(1H,s,H-6′),6.96(1H,s,H-2),6.95(1H,s,H-2′),6.87(1H,d,J= 8.4 Hz,H-6),6.76(1H,d,J= 8.4 Hz,H-5),5.63(1H,d,J= 6.0 Hz,H-7),4.57(1H,d,J= 6.0 Hz,H-7′),4.35(1H,d,J= 7.8 Hz,H-1′′),4.22(1H,dd,J= 9.6,5.4 Hz,H-9a),3.89(3H,s,3-OCH3),3.86(1H,m,H-8′),3.83(3H,s,3′-OCH3),3.67(2H,m,H-8,9b),3.52(1H,dd,J= 11.4,4.2 Hz,H-9′a),3.39(1H,dd,J= 11.4,6.6 Hz,H-9′b);13C NMR(150 MHz,CD3OD),δ:134.6(C-1),110.7(C-2),149.0(C-3),148.8(C-4),116.9(C-5),119.7(C-6),89.1(C-7),53.2(C-8),72.3(C-9),129.6(C-1′),112.7(C-2′),145.3(C-3′),147.5(C-4′),137.0(C-5′),116.1(C-6′),75.2(C-7′),77.6(C-8′),62.3(C-9′),104.6(C-1′′),75.5(C-2′′),78.2(C-3′′),71.6(C-4′′),78.1(C-5′′),62.8(C-6′′),56.4(3-OCH3),56.7(3′-OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻[20]報道一致,故鑒定化合物為(-)-7R,8S-7′,8′-二羥基-二氫脫氫松柏醇-9-O-β-D-葡萄糖苷。
化合物8白色無定形粉末;ESI-MS:m/z577.2[M + Na]+;1H NMR(600 MHz,CD3OD)δ:7.00(1H,s,H-6′),6.98(1H,s,H-2),6.95(1H,s,H-2′),6.85(1H,d,J= 8.4 Hz,H-6),6.76(1H,d,J= 8.4 Hz,H-5),5.62(1H,d,J= 6.6 Hz,H-7),4.57(1H,d,J= 6.6 Hz,H-7′),4.35(1H,d,J= 7.8 Hz,H-1′′),4.13(1H,t,J= 9.0 Hz,H-9a),3.86(1H,m,H-8′),3.87(3H,s,3-OCH3),3.83(3H,s,3′-OCH3),3.68(2H,m,H-8,9b),3.51(1H,dd,J= 11.4,4.2 Hz,H-9′a),3.39(1H,dd,J= 11.4,6.0 Hz,H-9′b);13C NMR(150 MHz,CD3OD)δ:134.5(C-1),110.8(C-2),149.0(C-3),148.8(C-4),117.0(C-5),119.7(C-6),89.3(C-7),52.9(C-8),72.3(C-9),129.6(C-1′),112.6(C-2′),145.3(C-3′),147.5(C-4′),137.0(C-5′),116.1(C-6′),75.2(C-7′),77.6(C-8′),64.3(C-9′),104.2(C-1′′),75.4(C-2′′),78.2(C-3′′),71.6(C-4′′),78.1(C-5′′),62.8(C-6′′),56.5(3-OCH3),56.7(3′-OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻[20]報道一致,故鑒定化合物為(+)-7S,8R-7′,8′-二羥基-二氫脫氫松柏醇-9-O-β-D-葡萄糖苷。
化合物1~8的化學結(jié)構(gòu)見圖1。
圖1 化合物1~8的化學結(jié)構(gòu)
2.2.1 肝細胞保護活性篩選
采用MTT法篩選化合物1~8的肝細胞保護活性,模型組用APAP誘導HL-7702肝細胞損傷。與空白對照組相比,模型組細胞存活率明顯下降(P<0.01)?;衔?和3可顯著增加APAP誘導受損肝細胞HL-7702的存活率,EC50分別是10.23 ± 2.45 μmol/L和5.20 ± 1.28 μmol/L。
2.2.2 Hoechst 33342熒光染色檢測化合物3抑制HL-7702細胞凋亡的作用
取活性顯著的化合物3,觀察其抑制HL-7702細胞凋亡的作用。Hoechst 33342熒光染色結(jié)果顯示,空白組細胞呈現(xiàn)微弱熒光;模型組細胞呈亮藍色熒光,細胞核皺縮、呈現(xiàn)致密濃染現(xiàn)象;2~20 μmol/L化合物3給藥后,細胞熒光強度減弱,且隨著給藥濃度增加,凋亡小體逐漸減少,細胞逐漸恢復正常形態(tài),結(jié)果見圖2。
圖2 化合物3對APAP誘導的HL-7702細胞凋亡的影響(×10)
2.2.3 Western blot檢測化合物3對Bcl-2和Bax蛋白的表達水平
取活性顯著的化合物3,利用Western blot技術(shù)檢測其對APAP誘導損傷的HL-7702細胞內(nèi)Bcl-2和Bax蛋白表達的影響。由圖3可知,與空白組相比,模型組Bcl-2蛋白表達減少,Bax蛋白表達增加,Bcl-2/Bax比值顯著降低(P<0.01)。與模型組相比,5~20 μmol/L的化合物3均可上調(diào)Bcl-2蛋白表達,下調(diào)Bax蛋白表達,顯著升高Bcl-2/Bax比值,且具有一定的劑量依賴性。
圖3 化合物3對Bcl-2和Bax蛋白表達的影響
本研究從茺蔚子的正丁醇部位分離鑒定了8個木脂素類化合物,且化合物1~8均為首次從茺蔚子中分離得到。目前從茺蔚子中分離得到的化合物以三萜為主,而課題組研究至今,已從茺蔚子中分離得到23個木脂素類成分[7,9]。文獻研究發(fā)現(xiàn)[3,6],從益母草和茺蔚子中分離得到的單體化合物均以萜類成分為主,但益母草中鮮少報道木脂素類成分,因而推測木脂素類成分是茺蔚子與益母草的差異性物質(zhì)。
對乙酰氨基酚也稱撲熱息痛,為苯胺類解熱鎮(zhèn)痛藥,過量服用易引起肝損傷甚至肝衰竭,主要通過引起肝細胞內(nèi)線粒體功能障礙和細胞凋亡造成嚴重的肝毒性[21]。因此,APAP常被用作藥物性肝損傷的造模藥[22-24]。本實驗采用APAP建立體外肝損傷模型,對分離得到的化合物進行肝細胞保護活性篩選,結(jié)果化合物1和3可顯著抑制APAP誘導的肝細胞損傷,EC50分別是10.23 ± 2.45 μmol/L和5.20 ± 1.28 μmol/L。同時,利用熒光染色實驗觀察到化合物3可抑制HL-7702細胞凋亡。
細胞凋亡的內(nèi)在途徑受B細胞淋巴瘤(Bcl-2)家族蛋白調(diào)節(jié),Bcl-2家族蛋白形成蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡,通過影響線粒體外膜的通透性來調(diào)節(jié)細胞凋亡,其中Bcl-2和Bax是一對調(diào)控細胞凋亡的關(guān)鍵蛋白,Bcl-2為抗凋亡蛋白,可增強肝細胞對大多數(shù)DNA損傷因子的抵抗性,Bax為促凋亡蛋白,可誘導線粒體膜通透性增強并釋放細胞色素c,引起細胞凋亡[23,25-27],而Bcl-2與Bax蛋白表達量的比值反映出細胞受凋亡刺激后的生存能力[28]。為進一步探討化合物3抑制細胞凋亡的機制,本研究采用Western blot技術(shù)檢測其對Bcl-2和Bax蛋白的表達水平,結(jié)果表明化合物3可上調(diào)Bcl-2蛋白表達,下調(diào)Bax蛋白表達,并升高Bcl-2/Bax比值,提示化合物3可能通過調(diào)節(jié)Bcl-2和Bax蛋白表達量發(fā)揮抗凋亡作用,從而起到肝細胞保護效果。
本研究對茺蔚子中具有肝細胞保護活性的藥效物質(zhì)基礎及作用機制進行了探索,為闡明茺蔚子的傳統(tǒng)功效提供依據(jù),有利于后續(xù)對藥材資源的合理開發(fā)和利用。迄今為止,課題組已從茺蔚子中分離得到6個具有肝細胞保護活性的木脂素類成分,包括fruleoligide A、fruleoligide B、lariciresinol-4-O-β-D-glucoside、lariciresinol-4′-O-β-D-glucoside、(+)-異落葉松脂醇-9′-O-β-D-葡萄糖苷、馬先蒿木脂素[9]?!侗静菥V目》認為茺蔚子善于清肝明目,但目前對于其清肝明目的物質(zhì)基礎和作用機制的研究較少,通過課題組的研究可以發(fā)現(xiàn)茺蔚子的木脂素類成分具有較好的肝細胞保護作用,可能是茺蔚子清肝明目的活性物質(zhì)基礎。