劉恃君,陸玉愛,李 利,湯楊黔南,林麗美,謝明霞,夏伯候
湖南中醫(yī)藥大學藥學院 湘產(chǎn)大宗藥材品質(zhì)評價湖南省重點實驗室,長沙410208
山銀花為忍冬科植物灰氈毛忍冬LoniceramacranthoidesHand.-Mazz.、紅腺忍冬LonicerahypoglaucaMiq.、華南忍冬LoniceraconfuseDC.或黃褐毛忍冬LonicerafulvotomentosaHsu et S.C.Cheng的干燥花蕾或帶初開的花[1]。山銀花主要用于治療外感風熱或流行性熱病的早期感染、瘡、癰、癤和腫等細菌和病毒誘導的以熱、紅、痛和腫為主的炎癥過程[2]。山銀花是中成藥維C銀翹片、感冒止咳糖漿和復方大青葉合劑等大品種的主要組成藥物。此外,山銀花還經(jīng)常被用作生產(chǎn)各種保健品的原料,如茶和酒等。
大量植物化學研究表明山銀花中含有黃酮類化合物、有機酸、環(huán)烯醚萜、皂苷和油[3,4]。然而,對其油的化學成分和生物活性進行深入研究的文獻較少。從研究方法上可得,報道文獻主要采用氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)及頂空固相萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用(HS-SPME-GC-MS)技術(shù)。從提取方法上可得,主要采用的是超聲、微波、索氏提取及水蒸氣蒸餾等[5,6]。從提取方法的廣度看,CO2超臨界提取得到油的研究較少。從檢測方法的全面性看,缺少油中中等極性物質(zhì)的檢測。此外,山銀花油具有較好的生物活性,值得進一步的開發(fā)研究[7]。
因此,本研究以山銀花油為研究對象,應(yīng)用CO2超臨界萃取得到山銀花油;通過甲酯化及非甲酯化結(jié)合GC-MS分析油中的揮發(fā)性及小極性成分;通過超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(UHPLC-QE-MS)結(jié)合標準品譜庫鑒定油中的中等極性成分。以期全面解析山銀花的化學成分。同時,本研究采用體外抗氧化方法和體外細胞抗炎試驗評估山銀花油的抗氧化及抗炎活性,為其進一步的開發(fā)利用提供科學指導。
HL-2L-50-IIIB超臨界流體二氧化碳萃取裝置(杭州華賽泵業(yè)設(shè)備有限公司);GCMS-QP2020NX氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本Shimadzu公司);1290 UPHLC超高效液相(美國Agilent公司);Q Exactive Focus高分辨質(zhì)譜(Thermo Fisher Scientific);EnSpire多功能酶標儀(美國哲成科技有限公司);BEH C18色譜柱(美國沃特世公司)。
小鼠巨噬細胞RAW 264.7(中國科學院上海細胞庫);陽性藥物地塞米松(DXMS,批號:D8040,北京索萊寶科技有限公司);胎牛血清(批號:27250-018,美國Hyclone公司);MTT(批號:1003010349,Sigma公司);脂多糖(LPS,批號:12171104,Sigma公司);小鼠白細胞介素6高敏ELISA試劑盒(批號:MU30044,武漢貝茵萊生物科技有限公司);NO Griess試劑盒(批號:202003,碧云天生物技術(shù)研究所);ABTS試劑盒(批號:070319191112,上海碧云天生物技術(shù)有限公司);C10~C40偶數(shù)碳正構(gòu)烷烴(Sigma公司);二甲基亞砜(DMSO,分析純,純度≥99.9%,Sigma公司);其他試劑均為分析純。
山銀花藥材購自長沙市高橋藥材市場,經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學藥學院王智老師鑒定為忍冬科忍冬屬植物華南忍冬LoniceraconfuseDC.的干燥花蕾。標本存放于湖南中醫(yī)藥大學湘產(chǎn)大宗重點實驗室(編號20210416)。
山銀花藥材打粉,真空干燥后過60目篩,將干粉置于超臨界流體萃取設(shè)備中。萃取釜溫度為45 ℃,萃取壓力為25 MPa;分離釜1的溫度為50 ℃,萃取壓力為5 MPa;分離釜2的溫度為55 ℃,萃取壓力為5 MPa。提取時間為3 h,獲得油,將油樣品置于50 mL離心管并存放于-20 ℃的冰箱中備用。
1.3.1 非甲酯化前處理及分析
精密稱取12 mg油樣品,用正己烷定容至10 mL容量瓶,并用0.22 μm微孔過濾器過濾混合物。同時取C10~C40正構(gòu)烷烴標準品適量,待GC-MS檢測。
GC條件:石英毛細管色譜柱Rtx-5MS色譜柱(30m×250 μm,0.25 μm);載氣:氦氣(純度為99.99%);載氣流速:0.76 mL/min;載氣壓力:57.4 kPa;進樣口溫度:270 ℃;溫度程序為:初始溫度120 ℃,2 min;120~220 ℃,20 ℃/min;220~250 ℃,3 ℃/min;250~300 ℃,2 ℃/min,10 min;進樣量:1 μL;分流比:20∶1。
MS條件:電子電離源:70 eV;離子源溫度:200 ℃;接口溫度:280 ℃;溶劑延遲時間:5 min;質(zhì)譜掃描范圍:35~700m/z。
1.3.2 甲酯化前處理及分析
精密稱取200 mg油樣品,加入2 mL 2 mol/L KOH-CH3OH,10 mL正庚烷,在漩渦震蕩儀上以1 500 r/min震蕩2 min,靜置分層,取上清液用0.22 μm微孔過濾器過濾;樣品溶液待GC-MS進樣分析。同時取C10~C40偶數(shù)碳正構(gòu)烷烴混標適量,待GC-MS檢測。
GC條件:石英毛細管色譜柱Rtx-5MS色譜柱(30 m×250 μm,0.25 μm);載氣:氦氣(純度為99.99%);載氣流速:0.76 mL/min;載氣壓力:57.4 kPa;進樣口溫度:270 ℃;溫度程序為:初始溫度120 ℃,2 min;120~220 ℃,10 ℃/min;220~224 ℃,1 ℃/min;224~258 ℃,10 ℃/min;258~282 ℃,3 ℃/min;282~300 ℃,1 ℃/min,10 min;進樣量:1 μL;分流比:40∶1。
MS條件:電子電離源:70 eV;離子源溫度:200 ℃;接口溫度:280 ℃;溶劑延遲時間:5 min;質(zhì)譜掃描范圍:35~700m/z。
兩種處理方式均在全掃描(Scan)檢測模式下進行樣品分析,記錄總離子流圖。大多數(shù)成分根據(jù)Vanden Dool 和Kratz線性程序升溫原理的保留指數(shù)原理,利用公式求得各成分的保留指數(shù)(retention index)并與NIST 17質(zhì)譜庫中檢索得到的保留指數(shù)進行比對,從而對油成分進行定性分析,最后通過峰面積歸一法計算各組分的相對含量。
精密稱取10 mg山銀花油,加500 μL甲醇,在漩渦震蕩儀上震蕩1 min,冰水浴超聲1 h,-40 ℃靜置1 h后將樣本4 ℃,12 000 r/min離心15 min,取上清液待LC-MS進樣分析檢測。
LC條件:色譜柱為BEH C18色譜柱(1.7 μm×2.1×100 mm);流動相:0.1%甲酸乙腈溶液(A)0.1%甲酸水溶液(B),梯度洗脫(0~3.5 min,95%~85% B;3.5~6min,85%~70% B;6~6.5min,70% B;6.5~12 min,70%~30% B;12~12.5 min,30% B;12.5~18 min,30%~0% B;18~25 min,0% B;25~26 min,0%~95% B;26~30 min,95% B);流速0.4 mL/min,進樣體積5 μL。
MS條件:掃描質(zhì)量范圍為m/z100~1 500,鞘氣流速45 Arb,輔助氣流速15 Arb,毛細管溫度400 ℃,Full MS分辨率:70 000,MS/MS分辨率:17 500,在NCE模式下,轟擊能量:15/ 30/ 45 eV,噴射電壓:4.0 kV(正離子模式)或-3.6 kV(負離子模式)。
Q Exactive Focus 質(zhì)譜儀能夠在控制軟件(Xcalibur,Thermo Fisher Scientific)控制下基于FullScan-ddMS2功能進行一級、二級質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集。將獲得的質(zhì)譜原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成mzML格式,再對保留時間的峰矯正和峰積分、峰識別、峰對齊等提取工作,基于自建數(shù)據(jù)庫MWDB(Metware Database)及代謝物信息公共數(shù)據(jù)庫對物質(zhì)進行篩選和鑒定。
1.5.1 ABTS自由基清除
按照試劑盒操作說明,并在參考文獻[8]的方法上稍作修改,將山銀花油溶液配制成濃度為(0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mg/mL)的供試品溶液,其他溶液按照試劑盒操作說明。在96孔板樣品檢測孔內(nèi)加入各濃度樣品10 μL/孔再加入ABTS工作液200 μL/孔,平行3份;樣品空白孔加入各濃度樣品10 μL/孔再加入工作液溶劑80%乙醇200 μL/孔;空白對照孔中加入DMSO10 μL/孔和80%乙醇200 μL/孔。陽性對照孔加入標準品溶液10 μL/孔和80%乙醇200 μL/孔;輕輕混勻,室溫孵育6 min后測定其在405 nm處吸光度;以Trolox為陽性對照。樣品抗氧化結(jié)果以Trolox當量(mmoL/g)表示。
1.5.2 DPPH自由基清除
在參考文獻[9,10]的方法上稍作修改,用DMSO試劑配制DPPH成0.1 mg/mL的溶液,并配制成不同濃度的山銀花油溶液(1.0、2.0、4.0、6.0、8.0、9.0 mg/mL),分別將不同濃度的山銀花溶液與DPPH溶液按1∶1(100 μL∶100 μL)比例加至96孔板中,避光反應(yīng)30 min,測吸光度A1(515 nm)。用等體積DMSO分別替代DPPH溶液和山銀花油溶液,測得的吸光度分別為A2和A0。每份樣品平行操作3次,取算術(shù)平均值,計算半數(shù)抑制率IC50值。按公式(1)計算清除率。
清除率=[1-(A1-A2)/A0] ×100%
(1)
1.6.1 細胞培養(yǎng)及分組
將RAW 264.7細胞用含有10%的胎牛血清和1%雙抗(青霉素和鏈霉素)的DMEM完全培養(yǎng)基培養(yǎng),放于37 ℃、5% CO2恒溫培養(yǎng)箱中。實驗分為:空白對照組;DMSO組(0.2%);模型組(1 μg/mL LPS);DXMS組(50 μg/mL);山銀花油低、中、高劑量組(30、40、50 μg/mL);不同藥物濃度及溶劑組孵育2 h后,再加入終濃度為1 μg/mL的LPS,繼續(xù)培養(yǎng)。
1.6.2 RAW 264.7細胞毒性實驗
將細胞分為兩組種板操作同上述,山銀花組各孔加入含有不同濃度(0、20、30、40、50、60、70、80 μg/mL)山銀花油完全培養(yǎng)液100 μL,第一組不加LPS處理,第二組孵育2 h 后加入終濃度為1 μg/mL的LPS,空白組與溶劑組加入等體積溶劑。藥物每組4個復孔,培養(yǎng)24 h后,吸去上清,每孔加入100 μL MTT(0.5 mg/mL),繼續(xù)培養(yǎng)4 h,棄培養(yǎng)液,加入150 μL DMSO,震蕩、混勻10 min后于酶標儀490 nm波長下測吸光度,分別計算兩組細胞的存活率。
1.6.3 炎癥因子IL-6、NO含量檢測
上清液收集:取小鼠RAW 264.7巨噬細胞接種于48孔培養(yǎng)板中,細胞密度為2×104個/mL,每孔200 μL,37 ℃,5% CO2條件下培養(yǎng)過夜后,棄培養(yǎng)液,加入無血清DMEM培養(yǎng)基同步化24 h。山銀花油低、中、高劑量完全培養(yǎng)液200 μL,設(shè)置4個復孔;陽性藥物組加入50 μg/mL DXMS,除空白對照組外其余各組孵育2 h后加入200 μL LPS使得終濃度為1 μg/mL;空白組加入等體積無血DMEM。孵育24 h后收集各孔上清液3 000 r/min離心10 min,吸取上清液,用于炎癥因子檢測。
炎癥因子測定:按照ELISA與Griess試劑盒說明書操作檢測細胞培養(yǎng)液中IL-6、NO的含量,每組設(shè)置4個復孔,根據(jù)標準曲線計算各組濃度。
采用超臨界CO2萃取法提取山銀花油,其得率為1.75%。GC-MS結(jié)果顯示,山銀花油通過非甲酯化(見圖1A)和甲酯化(見圖1B)分別鑒定出29和39種化合物。其中,非甲酯化處理得到的化合物占總油的51.91% (見表 1)。主要成分為γ-谷甾醇(8.12%)、角鯊烷(7.28%)、天然維生素 E(2.87%)、豆甾醇(2.41%)和2-單棕櫚酸甘油(1.99%)等。由于沸點比較高,不容易氣化及分離的物質(zhì)在甲酯化后更容易被鑒別,通過甲酯化鑒定的化合物占總油的75.88%(見表1)。主要成分包括油酸乙酯(18.92%)、棕櫚酸甲酯(7.78%)、角鯊烷(6.29%)、γ-谷甾醇(5.98%)和亞油酸甲酯(5.76%)等。
表1 山銀花油GC-MS化學成分
圖1 非甲酯化處理(A)和甲酯化處理(B)的山銀花油GC-MS離子流圖Fig.1 GC-MS ion flow diagrams of non-methyl esterified (A) and methyl esterified (B) Lonicerae Flos oil 注:(A)1:2-單棕櫚酸甘油;2:角鯊烷;3:維生素E;4 :豆甾醇;5:γ-谷甾醇 ;(B)1:棕櫚酸甲酯;2:亞油酸甲酯;3:油酸乙酯;4:角鯊烷;5:γ-谷甾醇。Note:(A) 1:2-Palmitoylglycerol;2:Squalene;3:Vitamin E;4:Stigmasterol;5:γ- Sitosterol;(B) 1:Methyl palmitate;2:Methyl linoleate;3:Ethyl oleate;4:Squalene;5:γ- Sitosterol.
為了進一步研究油中的化學成分,用UHPLC-QE-MS對山銀花油中化學成分進行分析。山銀花油在正離子模式下的離子流圖見圖2A,根據(jù)提供的準確分子質(zhì)量和數(shù)據(jù)庫提供的信息匹配后檢測到83個化合物(見表2),其中包括37個萜類、9個香豆素及其衍生物類、6個苯丙素類、5個生物堿類、4個黃酮類等(見圖3A)14類化合物。在負離子模式下的離子流圖見圖2B,根據(jù)提供的準確分子質(zhì)量和數(shù)據(jù)庫提供的信息匹配后檢測到71個化合物(見表3),其中包括21個萜類、12個黃酮類、7個脂肪酸類、7個酚類、5個苯丙素類等(見圖3B)16類化合物。
表2 UHPLC-QE-MS正離子模式山銀花油成分分析
表3 UHPLC-QE-MS負離子模式山銀花油成分分析
圖2 山銀花油UHPLC-QE-MS正離子(A)和負離子(B)模式離子流圖Fig.2 UHPLC-QE-MS ion flow diagrams of Lonicerae Flos oil in the positive (A) and negative (B) ion mode 注:(A)1:柚皮素;2:熊果酮酸;3:維生素D2;(B)1:柚皮苷;2:巴西蘇木素;3:阿魏酸。Note:(A) 1:Naringenin;2:Ursolic acid;3:Vitamin D2;(B) 1:Naringin;2:Brazilin;3:Ferulic acid.
圖3 UHPLC-QE-MS正負離子模式山銀花油全成分分類統(tǒng)計圖Fig.3 UHPLC-QE-MS full component classification statistical chart of Lonicerae Flos oil in the positive and negative ion mode 注:a:萜類;b:黃酮類;c:香豆素及其衍生物類;d:酚類;e:苯丙素類;f:脂肪酸類;g:其他類;h:脂肪酰類;i:生物堿;j:氨基酸衍生物;k:酚醚類;l:酚酸類;m:有機酸及其衍生物;n:木脂素類;o:糖類多酮類;p:酯類;q:糖類及其衍生物;r:糖苷類。Note:a:Terpenoids;b:Flavonoids;c:Coumarins and derivatives;d:Phenols;e:Phenylpropanoids;f:Fatty acids;g:Others;h:Fatty Acyls;i:Alkaloids;j:Amino acid derivatives;k:Phenol ethers;l:Phenolic acids;m:Organic acids and derivatives;n:Lignans;o:Phenylpropanoids and polyketides;p:Esters;q:Carbohydrates and derivatives;r:Glycosides.
山銀花油樣品清除ABTS自由基能力的結(jié)果以Trolox當量(mmol/g)表示。結(jié)果可得(見圖4A),山銀花油對ABTS的抗氧化能力存在一定的劑量關(guān)系,隨著油濃度的增加,Trolox當量值越小,表明其抗氧化能力越強。同樣的,山銀花油清除DPPH自由基能力的結(jié)果與ABTS具有較好的一致性,呈現(xiàn)一定的劑量依賴性,結(jié)果可得(見圖4B),其IC50值為3.49 mg/mL。
圖4 山銀花油對 ABTS(A)和DPPH(B)自由基清除能力Fig.4 The scavenging ability of Lonicerae Flos oil on ABTS (A) and DPPH (B) free radicals
2.4.1 MTT法測定藥物對RAW 264.7細胞活性影響
山銀花油對RAW 264.7細胞活力的影響見圖5,與正常組比較,DMSO溶劑組的細胞存活率無顯著性差異(P<0.05),可知0.2%的DMSO溶劑在提高藥物溶解度的同時對細胞無毒性,藥物濃度在70~80 μg/mL的時候?qū)毎幸欢ǖ亩拘?在60 μg/mL及以下濃度時,給藥濃度在安全范圍內(nèi),可以用于對細胞實驗進行研究。
圖5 山銀花油對RAW 264.7細胞活性影響Fig.5 Effect of Lonicerae Flos oil on the activity of RAW264.7 cells注:與對照組比較,*P <0.05,**P <0.01。Note:Compared with control,*P <0.05,**P <0.01.
2.4.2 MTT法測定藥物對LPS誘導的RAW 264.7細胞活性影響
為了確保實驗過程中藥物溶液對于LPS引起的炎癥反應(yīng)作用不是由于其對細胞的毒性作用所致,研究采用MTT檢測不同濃度藥物對細胞的存活率的影響。山銀花油對LPS誘導的RAW 264.7細胞活力的影響見圖6,實驗結(jié)果顯示,1 μg/mL的LPS會促進細胞增殖,給藥后細胞增殖均受到不同的抑制,但20~60 μg/mL仍然是安全濃度范圍,可用于后續(xù)炎癥因子測定實驗。
圖6 山銀花油對LPS誘導RAW 264.7細胞活性影響Fig.6 Effect of Lonicerae Flos oil on the activity of LPS-induced RAW 264.7 cells注:與對照組比較,*P <0.05,**P <0.01。Note:Compared with control,*P <0.05,**P <0.01.
2.4.3 藥物對LPS誘導的RAW264.7細胞NO和IL-6分泌的影響
Griess法和ELISA檢測山銀花油對LPS誘導的RAW 264.7細胞上清液中NO和IL-6含量的影響見圖7圖8,巨噬細胞經(jīng)LPS刺激24 h后大量分泌NO和IL-6,與對照組相比,模型組的NO和IL-6釋放量極顯著升高(P<0.01)。與模型組相比,山銀花油高、中、低劑量組均能顯著抑制NO和IL-6的釋放量(P<0.01),且隨著藥物劑量的增加,抑制率也相應(yīng)增加,均在高劑量組顯示出最佳的抑制結(jié)果,表明山銀花油都可顯著抑制炎性因子釋放且呈現(xiàn)劑量依賴性。
圖7 山銀花油對LPS刺激RAW 264.7細胞NO分泌的影響Fig.7 Effect of Lonicerae Flos oil on NO secretion in LPS-stimulated RAW 264.7 cell注:與對照組比較,#P <0.05,##P <0.01;與模型組比較,*P <0.05,**P <0.01。Note:Compared with control,#P < 0.05,##P <0.01;Compared with model,*P <0.05,**P <0.01.
圖8 山銀花油對LPS刺激RAW 264.7細胞IL-6分泌的影響Fig.8 Effect of Lonicerae Flos oil on IL-6 secretion in LPS stimulated RAW 264.7 cells注:與對照組比較,#P <0.05,##P <0.01;與模型組比較,*P <0.05,**P <0.01。Note:Compared with control,#P < 0.05,##P <0.01;Compared with model,*P <0.05,**P <0.01.
本研究通過脂多糖(LPS)誘導的細胞炎癥模型對山銀花油進行體外抗炎和抗氧化活性評價,并基于GC-MS和UHPLC-QE-MS對山銀花油進行全成分分析。本文中山銀花油的提取采用了溶劑溶解性好,提取溫度低,安全性極大,并能有效的預防藥材中活性成分的氧化分解的超臨界CO2萃取法[11]。通過GC-MS分析可知山銀花油共鑒別出66種化合物,主要為脂肪酸類(棕櫚酸甲酯、亞油酸甲酯等)、甾醇類(γ-谷甾醇、豆甾醇、等)及烷烴類(角鯊烷、正二十四烷等)化合物。研究表明,亞油酸等多不飽和脂肪酸能夠抑制引起炎癥的介質(zhì)和細胞因子的致炎作用,緩解急性和慢性炎癥相關(guān)疾病[12];豆甾醇等甾醇類化合物可有效地延緩油脂脂質(zhì)過氧化反應(yīng),抑制油脂酸價和過氧化值的升高,其抗氧化作用明顯優(yōu)于二丁基羥基甲苯 (BHT)和維生素C[13]。通過UHPLC-QE-MS在正負離子模式下分別鑒別出142和83種化合物,主要有萜類、香豆素及其衍生物類、苯丙素類、生物堿類、黃酮類等化合物。據(jù)文獻報道,維生素D2、熊果酮酸等萜類化合物能減少體內(nèi)及體外的IL-6、TNF-α的表達發(fā)揮抗炎作用,且有顯著的體外抗氧化能力[14-16]。柚皮素、巴西蘇木素等黃酮類化合物能抑LPS誘導的RAW 264.7細胞中NO、PGE2、TNF-α等炎癥因子的釋放,并能發(fā)揮抗炎、抗菌、抗氧化、抗腫瘤等藥理作用[17,18]。阿魏酸等苯丙素類化合物有研究表明能有效清除過氧化氫、過氧化亞硝基、超氧自由基[19]。因此,從以上結(jié)果可以推測山銀花油具有抗氧化和抗炎等活性。
Zeng等[20]通過金銀花和山銀花提取物均能顯著抑制二甲苯所致小鼠的耳廓腫脹程度及在體外細胞模型中可抑制LPS誘導的RAW 264.7細胞炎癥因子的釋放,都具有良好的體內(nèi)外抗炎作用。Zou等[21]采用LPS誘導的細胞炎癥模型對山銀花不同萃取部位進行體外抗炎活性評價,山銀花不同萃取部位均有不同程度的抗炎活性。本研究采用LPS誘導的細胞炎癥模型評價了山銀花油的抗炎活性,表明山銀花油具有顯著的抗炎活性并呈現(xiàn)劑量依賴,與前人研究具有相似的結(jié)論。
事實上,抗炎實驗表明山銀花油能顯著抑制炎性因子的釋放,表現(xiàn)出抗炎作用。以上結(jié)果說明,山銀花油是一種具有較好抗炎作用的天然活性物質(zhì),具有較好的開發(fā)和應(yīng)用價值。本研究的抗氧化結(jié)果表明山銀花油清除ABTS及DPPH自由基的能力不強,可能是由于本方法提取的油中的抗氧化物質(zhì)含量太低的原因,也提示我們可以進一步開發(fā)新的提取方法。因此,本研究的全面化學分析結(jié)果及初步活性評價可為山銀花在藥食兩用的全面開發(fā)提供基礎(chǔ)。