Effects of Semiliquidambar cathayensis Root on Adjuvant Induced Arthritis in Rats and Analysis of Its n-Butanol Extract by UPLC-Q-TOF-MS
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摘要: 目的:本研究探讨了半枫荷根对类风湿性关节炎的治疗作用,明确活性提取物及化学成分。方法:建立SD大鼠佐剂性关节炎模型,测定侧足肿胀容积、关节炎指数变化、胸腺、脾脏指数;ELISA法测定外周血单核细胞(PBMC)中COX-2、5-LOX及血清IL-6、IL-1β、TNF-α、IL-10水平;HE染色观察踝关节病理组织形态,用上述指标筛选半枫荷根活性提取物,UPLC-Q-TOF-MS技术对活性提取物进行定性。结果:与模型组比,半枫荷根醇提物组(1.6 g/kg)的大鼠侧足肿胀度、关节炎指数、脾脏指数降低;COX-2及5-LOX、血清IL-6、IL-1β、TNF-α水平明显降低,IL-10水平明显升高;关节组织炎细胞浸润减少、病理形态改善;半枫荷根正丁醇部位为活性提取物;正丁醇提取物鉴定得到104个成分,包括有机酸类、糖和糖苷类、黄酮类、醌类及香豆素等有机化合物。结论:半枫荷根对佐剂型关节炎具有明显保护作用,在治疗药物和功能性食品的开发方面有广阔的前景。Abstract: Objective: The effect of the Semiliquidambar cathayensis root on adjuvant-induced arthritis in rats was investigated, and the active extract and the chemical components in the root were determined. Methods: Rheumatoid arthritis model rats were divided randomly into five groups. Changes in the degree of swelling of the left hind feet and arthritis indexes were recorded. The thymus and spleen indexes of the rats were calculated after treatment. Changes in the COX-2 and 5-LOX levels in peripheral blood monocytes (PBMC) and serum IL-6, IL-1β, TNF-α, and IL-10 levels were measured. The pathomorphological changes to the rat ankle joint were observed by hematoxylin-eosin staining(HE staining). The effects of four different solvent fractions of an alcohol extract of the Semiliquidambar cathayensis root on changes to the left hind foot swelling volume and arthritis index in rats were investigated. The effective parts were analyzed qualitatively by UPLC-Q-TOF-MS. Results: The degree of foot swelling, arthritis indexes, and spleen indexes were reduced significantly in the positive drug group (1.6 g/kg) when compared with the model group. The COX-2 and 5-LOX levels in PBMC and IL-6, IL-1β, and TNF-α decreased significantly. The IL-10 serum level increased significantly. The infiltration of inflammatory cells in the joint tissue decreased, and morphology improved. The swelling volume of lateral feet and arthritis index in rats were reduced significantly in the n-butanol fraction from total alcohol extracts of the Semiliquidambar cathayensis root. One-hundred and four chemical components were identified from the n-butanol fraction, including organic acids, sugars and glycosides, flavonoids, quinones, and coumarins. Conclusion: The Semiliquidambar cathayensis root had an apparent protective effect on adjuvant arthritis-immunized rats. This root would have broad prospects in developing antiarthritic drugs and functional food.
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类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种系统的全身性慢性疾病,可引起骨功能丧失和残疾,主要病理特征为关节炎滑膜系统性炎症引起的关节软骨和骨侵蚀[1-3],严重影响患者的生活质量。目前RA发病机制尚不明确,临床上还缺乏针对该病的有效治疗手段,西医常选用激素类、非甾体类抗炎药及免疫抑制类药物控制炎症缓解疾病,缺点是用药时间长、无法根治且副作用大,如肝肾受损等[4]。因此,选择一种合适的造模方法筛选生物活性物质应用到保健营养食品、医药及生物化学领域科学研究中,开发能够预防和改善RA的药物及功能性食品对减轻患者痛苦并提高生活质量具有广阔的应用前景[5]。
半枫荷(Semiliquidambar cathayensis)为金缕梅科半枫荷属植物,全株及花蜜均可入药,是海南、两广、贵州等当地少数民族群众常用的治风湿跌打珍贵药材[6],因治疗风湿有奇效,在中医界有“风湿之王”的美誉。半枫荷始载于《岭南采药录》,民间多用其治疗风湿性关节炎和类风湿性关节炎、跌打损伤和软组织损伤、慢性腰腿痛等疾病[7]。日常泡茶、泡酒、煲汤食用,目前已被开发成半枫荷酒、半枫荷蜂蜜等多种保健型食品用于祛风除湿及舒经活血[8]。目前对半枫荷的研究刚刚起步,主要集中在同名同效不同种植物的考证[9]、辨别半枫荷特征的生药学研究[10]、半枫荷不同部位化学成分研究[11-13]、半枫荷祛风除湿和舒筋活血功效研究[14-15]等方面。现有文献初步探究了半枫荷的活血止痛功能,如半枫荷水提取物对大鼠血瘀模型有活血化瘀作用[7,8,16];热板法、毛细血管通透法及大鼠足趾肿胀法等研究发现半荷根醇提物有明显的镇痛抗炎作用,半枫荷乙酸乙酯部位为活性提取物[14-15],但活性成分和治疗机制不明。课题组前期通过图谱指认以及文献调研,明确半枫荷抗炎镇痛活性物质含量较高的部位为半枫荷根[14-15,17]。本研究利用与人RA发生机制相似的佐剂诱导型(adjuvant arthritis,AA)大鼠关节炎模型[18],给予半枫荷根乙醇提取物(ethanol extract of Semiliquidambar cathayensis root,SCE)干预,与甲氨蝶呤(methotrexate,MTX)组及模型组比较,探讨半枫荷根对RA大鼠关节软骨的保护作用、炎症相关因子及血清细胞因子分泌的影响,并借助超高效液相色谱-串联四极杆-飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS)技术分析得到半枫荷根正丁醇提取物的化学成分,以期筛选出更多可以预防和改善RA的有效物质,为开发相应的药品、膳食补充剂或功能性食品提供数据支撑。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
SPF级健康SD雄性大鼠 50只,8~10周龄,体重200~220 g,广西医科大学动物实验中心(许可证号:SCXK桂2020-0003),动物饲养在层流SPF级无菌环境下单个分笼饲养,湿度40%±10%,温度(23±1)℃,采用12 h光照循环,每日光照时间为早上8:00至晚上20:00,期间大鼠均能自由饮食、饮水,实验遵循3R原则,所有动物实验均符合广西医科大学动物实验伦理委员会标准(201908006);半枫荷根药材 由玉林师范学院卢海啸教授采集并鉴定为金缕梅科半枫荷属植物半枫荷的干燥根;甲氨蝶呤对照品 上海源叶生物技术有限公司(CAS号59-05-2);弗氏完全佐剂(CAS号9007-81-2)、苏木色精(CAS号517-28-2、伊红(CAS号15086-94-9) Sigma公司;肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF- α)试剂盒(货号ml002859)、白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)试剂盒(货号ml037361)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)试剂盒(货号ml064292)、白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)试剂盒(货号ml002813)、环氧化酶-2(cyclooxygenase-2,COX-2)试剂盒(货号ml058808)、5-脂氧合酶(5-lipoxygenase,5-LOX)试剂盒(货号ml058145)试剂盒 上海酶联生物科技有限公司;切片石蜡(39601006) 德国Leica公司。
PV-200型足趾容积测量仪 成都泰盟软件有限公司;1510型全波长酶标仪美国Thermo Fisher公司;EG1150H型石蜡包埋机、HI1210型摊片机、RM2255型轮转式切片机、HI1220型烘片机 德国Leica公司;BX43型显微镜 日本奥林巴斯公司;Allegra 64R型高速冷冻离心机 美国 Beckman Coulter公司;Laborota4000型旋转蒸发仪 德国Heidolph公司;Nexera UHPLC LC-30A型超高效液相色谱仪 日本岛津仪器有限公司;TripleTOF 5600+型飞行时间质谱仪 美国AB SCIEX公司。
1.2 实验方法
1.2.1 分组及建模
参照本课题组前期实验方法[17],制备半枫荷根乙醇提取物:半枫荷根干燥粉碎后,取粗粉7 kg用10倍量75%乙醇回流提3次,每次2 h。合并提取液减压浓缩至无醇味得干燥总提物,出膏率为8.2%。大鼠饲养一周后,把50只雄性大鼠随机分为5组,每组10只:对照组(control)、模型组(model)、阳性药物组(甲氨蝶呤,MTX,3 mg/kg)、半枫荷根乙醇提取物低剂量组(SCEL,生药量0.125 g/kg,0.5倍中药大辞典推荐使用量)、半枫荷根乙醇提取物高剂量组(SCEH,生药量0.5 g/kg,2倍中药大辞典推荐使用量)。根据半枫荷根乙醇提取物得率8.2%配制成0.4和1.6 g/kg两个浓度的溶液进行初步药效学试验。大鼠足趾常规消毒,对照组大鼠左后足趾内注射等量生理盐水,其余大鼠左后足趾皮下注射弗氏完全佐剂0.1 mL致炎,次日开始按各组剂量灌胃给药。参照文献[19]方法,MTX组每周灌胃2次,每次间隔3.5 d,半枫荷根醇提取物高、低剂量组每天固定时段灌胃一次,对照组及模型组灌胃等体积生理盐水每日一次,持续给药28 d。造模结束后,剔除造模不成功大鼠,其他纳入实验大鼠:对照组10只(无死亡)、模型组10只(无死亡)、MTX组9只(造模不成功1只)、SCEL组和SCEH组各9只(造模过程中各死亡1只)。
1.2.2 足肿胀容积的测定
造模前及致炎后,用足趾肿胀测量仪测定大鼠致炎前左后足初始容积,每组动物的足跖体积每3 d测量1次,每鼠测3次取平均值,得出各治疗组关节足跖体积折线图。
1.2.3 关节炎指数测定
大鼠免疫后每3 d进行关节炎评分,得出各治疗组关节级别分数的折线图。通用关节炎评分标准为根据免疫后足趾部位红斑程度、范围及关节肿大变形情况,累计得出关节炎指数(arthritis index,AI)[20]。0分:正常、无肿胀;1分:关节轻微红肿;2分:后足踝关节及跗骨出现红斑和肿胀;3分:踝关节至跖骨处或掌关节出现红斑和中度肿胀;4分:踝关节至跖骨处严重肿胀、红斑或僵硬,不能负重。大鼠所有关节炎指数之和即为每只大鼠关节炎指数。
1.2.4 免疫器官指数测定
28 d实验结束前进行称重,水合氯醛腹腔麻醉后断头处死大鼠,取出脾脏和胸腺并称重,计算胸腺指数和脾脏指数,胸腺指数/脾脏指数=胸腺(脾脏)/体重。
1.2.5 炎症因子和细胞因子测定
实验28 d腹主动脉取血,用histopaque 1083单核细胞离液获取外周血单核细胞(peripheral blood monocytes,PBMC),ELISA试剂盒测定COX-2和5-LOX含量。大鼠腹主动脉取血,收集全血,静置2 h后离心分离血清,−80 ℃保存备用。ELISA试剂盒说检测各组血清中TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10含量。
1.2.6 大鼠踝关节组织病理切片观察
实验28 d处死大鼠后,迅速剪去左足踝关节固定于4%多聚甲醛溶液。10% EDTA溶液脱钙,石蜡包埋、切片,苏木素-伊红(HE)染色,显微镜观察各组的关节处病理变化并拍照分析。
1.2.7 半枫荷根活性提取物筛选
半枫荷根乙醇提取物500 g经水研磨混悬后,参照课题组前期实验结果[16]选用石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇按照1:1的体积比依次对浓缩液进行萃取,得到石油醚提取物浸膏20.6 g(得率4.12%)、二氯甲烷提取物浸膏32.6 g(得率6.52%)、乙酸乙酯提取物浸膏35.5 g(得率7.1%)、正丁醇提取物浸膏51.95 g(得率10.39%)。参照文献[19]方法,考虑各部位在乙醇提取物中含量结合预实验实际结果设计给药浓度,按1.2.1造模方法,取110只雄性SD大鼠随机分为11组:对照组、模型组、甲氨蝶呤组(MTX,3 mg/kg)、石油醚提取物高剂量组(PE-H,25 mg/kg)、石油醚提取物低剂量组(PE-L,12.5 mg/kg)、二氯甲烷提取物高剂量组(CH2Cl2-H,80 mg/kg)、二氯甲烷提取物低剂量组(CH2Cl2-L,40 mg/kg)、乙酸乙酯提取物高剂量组(EtOAc-H,25 mg/kg)、乙酸乙酯提取物低剂量组(EtOAc-L,12.5 mg/kg)、正丁醇提取物高剂量组(BuOH-H,80 mg/kg)、正丁醇提取物低剂量组(BuOH-L,40 mg/kg),对大鼠进行足肿胀容积测量及关节炎指数评分评判治疗效果。
1.2.8 半枫荷根活性提取物的液质联用定性分析
对半枫荷根活性提取物进行超高效液相色谱-串联四极杆-飞行时间质谱法(UPLC-Q-TOF-MS)分析,结合MassBank,Respect,GNPS(共14951个records)等在线网络数据库及相关文献对有效洗脱部位进行成分鉴定,并对其中的抗RA活性成分进行二级质谱确认。液质联用色谱条件:SHIMADZU InerSustain C18(2.1 mm×100 mm,2 µm),流动相为A:乙腈,B:0.1%甲酸-水,进样量10 μL,柱温35 ℃,波长254 nm。梯度洗脱程序:0~3 min,95% B;3~15 min,95%~80% B;15~40 min,80%~0 B; 40~45 min,0 B; 45~46 min,0~95% B;46~48 min,95% B。
分别采用电喷雾电离(ESI)正离子和负离子模式进行检测,质谱参数为雾化气(GS1):50 psi,辅助加热气(GS2):50 psi,气帘气(CUR):25 psi,温度(TEM):500 ℃(正离子)和450 ℃(负离子),毛细管电压(IS):±5500 V(正离子)和±4400 V(负离子);TOF MS扫描范围m/z:100~1200,产物离子扫描范围m/z:50~1000,TOF MS扫描累积时间:0.20 s/spectra,产物离子扫描累积时间:0.01 s/spectra;二级质谱采用信息依赖型获取模式(IDA)获得,并且采用超高灵敏度模式,去簇电压(DP):±60 V(正负两种模式),CES碰撞能力叠加为:35±15 eV。
1.3 数据处理
实验数据以
±S表示。用Graphpad Prism 8.0数据分析软件GraphPad Software,两组间比较选用独立样本t检验(Independent sample t test),多组间比较选用单因素方差分析(One-way ANOVA),P<0.05为差异具有统计学意义。2. 结果与分析
2.1 SCE对大鼠关节外观的影响及AI评分
对照组、模型组照片可以直观地反映各组的关节状态(图1)。AA免疫大鼠左后足24 h后模型组跖骨和足骨出现多处红斑,肿胀明显,关节发生僵直,大鼠行走受限,符合RA的体外特征。根据AI判定标准:大鼠每只爪单独评分最高4分,总分是四只爪关节炎症之和,最高16分。实验组大鼠关节炎指数AI>4分,认定为关节炎诱导成功,AI<4分判定无关节炎症。关节炎指数结果(图2)显示,佐剂免疫15 d左右炎症症状达到一个高峰期,随着时间的变化,炎症症状稍微有所减轻。前10 d,SCE组(AI为5.23±1.21)及MTX组(AI为5.62±1.09)与模型组(AI为5.89±1.67)相比关节炎指数没有显著差异,从12 d后SCE组大鼠(AI为4.23±1.82)与模型组大鼠(AI为7.64±1.17)相比显著降低关节炎指数(P<0.05)。即给药12 d后,SCE开始发挥抗炎作用,MTX组和SCE组特别是高剂量组的大鼠足跖肿胀程度明显降低。高剂量治疗组(AI为3.82±1.52)治疗效果在即将结束的第21~28 d具有显著性差异(P<0.05)。
2.2 SCE对AA 大鼠足趾肿胀度的影响
在足跖肿胀程度的折线图中(图3),由Graphpad Prism 5.0计算结果可知,5组关节肿胀体积与X轴的曲线下面积(AUC)分别是对照组为33.75,模型组为64.20,MTX组为45.00,SCEL组为52.83,SCEH组为49.77。经过28 d给药观察,可以看出SCE能够显著(P<0.05)降低发炎关节的肿胀程度,特别是高剂量组拥有与阳性药相媲美的治疗效果,其对关节肿胀具有明显的缓解作用。足趾肿胀和关节炎指数是直观评价抗RA作用的两个指标,Wang等[21]的研究显示AA引起的关节炎会导致大鼠爪子肿胀减轻、降低关节炎评分,本研究结果与文献结果类似。
2.3 SCE对 AA 大鼠脾指数和胸腺指数的影响
胸腺和脾脏是两个重要的机体免疫器官,通过多种机制发挥免疫功能,其重量与体重的比例能够反映出机体的整体免疫功能状态[22]。实验结果(表1)显示,模型组的胸腺(2.73±0.11)和脾脏指数(2.04±0.17)与对照组(胸腺2.07±0.06、脾脏1.19±0.11)相比显著增高(P<0.05),可能与AA大鼠免疫功能紊乱和炎症反应有关[23]。SCE能降低AA大鼠胸腺指数(2.25±0.06),对脾脏指数也有降低趋势(1.55±0.18),但无显著性差异(P>0.05),表明了SCE对AA大鼠具有一定的免疫抑制作用。
表 1 SCE对AA大鼠胸腺指数和脾指数的影响( ±S,mg/g)Table 1. Effects of SCE on the thymus index and spleen index in AA rats ( ±S, mg/g)组别 动物数(只) 胸腺指数 脾脏指数 对照组 10 2.07±0.06 1.19±0.11 模型组 10 2.73±0.11# 2.04±0.17# 甲氨蝶呤组 10 2.19±0.11* 1.37±0.12* 提取物(低) 10 2.48±0.12 1.78±0.11 提取物(高) 10 2.25±0.06* 1.55±0.18 注:与对照组相比,#P<0.05,##P<0.01;与模型组相比,*P<0.05,**P<0.01。 2.4 SCE对AA大鼠PMBC中COX-2和 5-LOX表达影响及血清中细胞因子影响
COX-2和5-LOX 是花生四烯酸代谢途径中的两个关键酶,参与组织炎症,在关节组织中COX-2过表达是关节炎疾病的共同特征[24],而阻断5-LOX可减轻小鼠痛风性关节炎模型中关节的功能性损伤。COX-2和5-LOX在正常情况下低表达,而当发生炎症时高表达[25]。如图4所示,对照组PBMC中5-LOX(0.50±0.04)和COX-2水平(0.49±0.10)显著低于AA模型组(5-LOX 0.92±0.06,COX-2 0.91±0.07),表明对照组的炎症水平低于AA模型组(P<0.05)。给予SCEH处理后,5-LOX(0.58±0.03)和COX-2(0.61±0.02)水平都显著低于模型组(P<0.01)。
现代研究发现RA是由自身免疫细胞和免疫因子造成的免疫损害,主要特征是自身免疫功能紊乱。在RA患者及动物模型血清中,TNF-α、IL-1β和IL-6水平高于正常组,在病灶部位呈现高表达[26],TNF-α等是RA病理过程中的重要检测指标[27]。IL-10又称细胞因子合成抑制因子[28],与TNF-α等作用相反,RA患者血清和滑液中IL-10水平高于正常人,IL-10外源性补充能降低炎症反应强度,在关节修复和软骨保护中起着至关重要的角色[29]。给药28 d后,用ELISA试剂盒测定各组大鼠血清中细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10的含量,各组细胞因子OD值如图5所示,可知对照组中促炎细胞因子TNF-α(42.14±0.03)、IL-6(38.29±0.11)和IL-1β(68.16±0.02)的含量低于AA模型组(P<0.01),对照组中IL-10(99.32±0.07)的含量高于模型组(P<0.01),说明模型组动物处于很严重的炎症状态。给予SCE和MTX处理后,SCEH组和MTX组可显著降低AA大鼠中TNF-α(SCEH组56.23±0.02,MTX组50.55±0.08)、IL-6(SCEH组51.22±0.08,MTX组49.24±0.02)和IL-1β(SCEH组96.49±0.06,MTX组90.21±0.09)的含量(P<0.05),同时显著升高AA大鼠血清中IL-10(SCEH组123.51±0.04,MTX组130.11±0.12)含量(P<0.001)。
上述结果显示SCE特别是高剂量组能够显著降低RA大鼠体内COX-2和5-LOX水平及TNF-α、IL-6和IL-1β含量,SCE表现出较好的体内抗炎活性,存在抑制RA疾病进展的内在潜力。半枫荷根对AA大鼠免疫抑制作用具体表现在对细胞因子表达的影响,其作用机制不明确。推测其被大鼠体内吸收后药效成分与相关靶点结合,调控相应免疫通路从而使机体异常的免疫应答趋于平衡,出现下调或上调相关细胞因子的现象[30]。
2.5 建模关节照片及HE染色结果
滑膜增生,血管翳形成,关节软骨和骨质破坏是RA的主要病理特征,本实验着重考察半枫荷根是否能够抑制RA的关节侵蚀与破坏。踝关节的染色切片结果如图6所示,模型组有大量炎症细胞浸润到关节腔且关节处,滑膜及软骨都有很大程度的破坏,而SCE组特别是高剂量组滑膜较正常,仅有少量炎性细胞浸润,关节腔间隙较小,展现出几乎完整的关节滑膜。可见,SCE(尤其在1.6 g /kg的剂量下)具有一定的抑制关节处炎性细胞侵蚀及破坏作用,其原理可能是通过降低细胞因子TNF-α和IL-6的含量来减轻关节处炎症继而降低炎症对关节的侵蚀和损坏。
2.6 半枫荷根活性提取物的筛选
给药10 d后,乙酸乙酯、二氯甲烷和正丁醇提取物抑制AA大鼠关节炎指数(图7),石油醚提取物对AA大鼠关节炎指数无显著性影响。在足跖肿胀程度的折线图中(图8),关节肿胀体积与X轴的曲线下面积(AUC)分别是对照组为34.62,模型组为64.56,MTX组为45.92,EtOAc-H组为59.39,EtOAc-L组为60.08,CH2Cl2-H组为58.40,CH2Cl2-L组为60.11,BuOH-H组为52.74,BuOH-L组为54.29,其中半枫荷根正丁醇提取物高剂量组对RA大鼠关节炎肿胀和关节炎指数抑制作用效果最为显著(P<0.05),为半枫荷根活性提取物。
2.7 半枫荷根正丁醇提取物总离子流图及化合物鉴定
采用UHPLC-Q-TOF-MS检测半枫荷根正丁醇提取物,化合物在正、负离子模式下得到较好分离(图9),整个实验过程中仪器误差引起的变异较小。基于文献检索以及相关数据库,参照色谱保留时间、精确分子量、准分子离子和相关文献,对半枫荷根正丁醇提取物的主要色谱峰化学结构进行了推断和鉴定,最终确定104个化合物(表2),还需进一步确证。半枫荷根正丁醇提取物化学组成包括有机酸类26种,糖和糖苷类化合物12种,醛酮类化合物7种,醇和酚类化合物7种,氨基酸类化合物2种,醌类及香豆素化合物5种,其他类成分26种。卢海啸等[17]用硅胶和Sephadex LH-20柱色谱分离鉴定半枫荷根化学成分,得到11个化合物多为有机酸类。本研究结果与其基本一致,但由于半枫荷采集时间、提取部位、提取溶剂有所差异,具体化学成分之间存在一定差异。本课题组初步实验证明半枫荷根正丁醇提取物的黄酮类化合物如芦荟大黄素、表没食子儿茶素、紫杉醇及环烯醚萜类化合物栀子苷能够不同程度地抑制LPS诱导的RAW264.7细胞释放NO、TNF-α、IL-1β,表现出抗炎作用。半枫荷根正丁醇提取物中含量较高且抗炎作用显著的物质为白藜芦醇(图10),田晓明等[13]通过UPLC/Q-TOF-MS技术分析出白藜芦醇、瓜氨酸、胆酸、7-羰基豆甾醇四种化学成分在半枫荷根皮中含量较高,本研究结果与其一致。文献报道白藜芦醇在RA治疗中发挥重要作用,通过诱导促凋亡基因caspase-3表达,显著抑制RA滑膜细胞增殖、促使其凋亡[21]。本实验采用液质联用技术对半枫荷根正丁醇提取物的化学成分进行分析,比对质谱数据并结合相关文献,鉴定出单体化合物结构,为半枫荷根抗RA的药效物质基础研究提供依据。
表 2 半枫荷根正丁醇提取物化合物鉴定结果(部分)Table 2. Identified information of the compounds in n-butanol part of SCE (partial results)ID 化合物 准分子离子 母离子质量数 保留时间(min) 分子式 1 楝二糖 [M+Na]+ 365.1 1.5288 C12H22O11 2 脯氨酸 [M+H]+ 116.1 1.5733 C5H9NO2 3 腺嘌呤 [M+H]+ 136.1 1.6054 C5H5N5 4 4-鸟苷丁酸 [M+H]+ 146.1 1.6882 C5H11N3O2 5 烟酸 [M+H]+ 124.1 1.8340 C6H5NO2 6 烟酰酸 [M+H]+ 123.1 1.8416 C6H6N2O 7 腺苷 [M+H]+ 268.1 2.0042 C10H13N5O4 8 亮氨酸 [M+H]+ 132.1 2.5294 C6H13NO2 9 芒柄花黄素 [M+H]+ 269.1 5.5644 C16H12O4 10 栀子甙 [M+Na]+ 427.1 5.6576 C17H24O11 11 白藜芦醇三甲醚 [M+H]+ 271.1 7.0718 C17H18O3 12 毛柳甙 [M+Na]+ 323.1 7.5954 C14H20O7 13 羟胺硫蒽酮 [M+H]+ 357.1 11.1939 C20H24N2O2S 14 野樱素 [M+H]+ 287.1 18.0836 C16H14O5 15 芦荟大黄素 [M+H]+ 271.1 22.1877 C15H10O5 16 黄豆黄素 [M+H]+ 285.1 25.4626 C16H12O5 17 甲苄氨茴酸 [M+H]+ 242.1 27.1755 C15H15NO2 18 6-甲基香豆素 [M+H]+ 161.1 29.6945 C10H8O2 19 脱氧甘氨酸 [M+H]+ 173.1 29.7081 C11H12N2 20 邻苯二甲酸酐 [M+H]+ 149.1 32.9773 C8H4O3 21 焦谷氨酸 [M-H]- 128.1 2.0222 C5H7NO3 22 没食子酸 [M-H]- 169.1 2.8137 C7H6O5 23 表儿茶素 [M-H]- 305.1 4.7506 C15H14O7 24 对苯二酚 [M-H]- 109.1 5.1369 C6H6O2 25 龙胆酸 [M-H]- 153.1 5.1652 C7H6O4 26 壬二酸 [M-H]- 187.1 7.2175 C9H16O4 27 原儿茶醛 [M-H]- 137.1 7.5408 C7H6O3 28 儿茶酚 [M-H]- 289.1 9.1422 C15H14O6 29 紫丁香酸 [M-H]- 197.1 10.9318 C9H10O5 30 秦皮乙素 [M-H]- 177.0 12.2904 C9H6O4 31 京尼平甙 [M+FA-H]- 433.1 12.4737 C17H24O10 32 鞣花酸 [M-H]- 301.0 14.8498 C14H6O8 33 顺式白藜芦醇 [M-H]- 227.1 15.1971 C14H12O3 34 白藜芦醇 [M-H]- 227.1 15.2568 C14H12O3 35 二氢香豆素 [M-H]- 147.1 15.6232 C9H8O2 36 癸二酸 [M-H]- 201.1 16.8309 C10H18O4 37 硫酸脱氢异雄酮 [M-H]- 367.2 17.6903 C19H28O5S 38 3-半乳糖苷 [M-H]- 477.1 18.0423 C22H22O12 39 3、4、5-三羟基苯乙烯 [M-H]- 227.1 18.7389 C14H12O3 40 开环异落叶松脂素 [M-H]- 361.2 18.9968 C20H26O6 41 甲苄氨茴酸 [M-H]- 240.1 19.7206 C15H15NO2 42 圣草酚 [M-H]- 287.1 20.5312 C15H12O6 43 芹菜甙元 [M-H]- 269.1 22.1606 C15H10O5 44 柚苷元 [M-H]- 271.1 22.1929 C15H12O5 45 甲基醚 [M-H]- 299.1 22.5079 C16H12O6 46 积雪草酸 [M-H]- 487.3 26.9087 C30H48O5 47 大黄素 [M-H]- 269.1 28.5195 C15H10O5 48 科罗索酸 [M-H]- 471.3 30.9575 C30H48O4 49 9Z,12Z-亚油酸 [M-H]- 279.2 37.7559 C18H32O2 50 棕榈酸 [M-H]- 255.2 39.3178 C16H32O2 51 油酸 [M-H]- 281.3 39.5439 C18H34O2 52 硬脂酸 [M-H]- 283.3 41.4747 C18H36O2 3. 结论
本实验选用广西地产半枫荷根炮制得到醇提物作用于AA模型大鼠,发现其能显著降低大鼠关节炎指数、足跖肿胀度和胸腺指数,降低大鼠体内COX-2、5-LOX及TNF-α、IL-6、IL-1β水平,抑制大鼠踝关节处炎性细胞侵蚀及破坏,表现出较好的抗炎活性。半枫荷根正丁醇部位为抗炎活性提取物,高分辨质谱法和高效液相色谱法结合对正丁醇提取物的潜在活性成分进行定性分析,得到有机酸类、糖和糖苷类、醛酮类等多种活性化合物,具备较高的营养价值和潜在的药用特性,其中白藜芦醇等化合物含量较高,与已有研究结果一致,为有效成分及药效机制研究提供基础。本研究首次对半枫荷抗RA的主要活性成分和药理活性进行阐述,不足之处是对药效物质基础和机制研究缺乏深入探讨。下一步拟通过HPLC法深入定量分析各化学成分含量,采用细胞炎症模型明确各化合物抗炎活性,结合主成分分析法筛选主要成分,从细胞水平探究半枫荷根主成分抗RA的具体作用机制,为开发半枫荷成抗RA新药和功能性食品提供数据支撑和研究策略。
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表 1 SCE对AA大鼠胸腺指数和脾指数的影响(
±S,mg/g)Table 1 Effects of SCE on the thymus index and spleen index in AA rats (
±S, mg/g)组别 动物数(只) 胸腺指数 脾脏指数 对照组 10 2.07±0.06 1.19±0.11 模型组 10 2.73±0.11# 2.04±0.17# 甲氨蝶呤组 10 2.19±0.11* 1.37±0.12* 提取物(低) 10 2.48±0.12 1.78±0.11 提取物(高) 10 2.25±0.06* 1.55±0.18 注:与对照组相比,#P<0.05,##P<0.01;与模型组相比,*P<0.05,**P<0.01。 表 2 半枫荷根正丁醇提取物化合物鉴定结果(部分)
Table 2 Identified information of the compounds in n-butanol part of SCE (partial results)
ID 化合物 准分子离子 母离子质量数 保留时间(min) 分子式 1 楝二糖 [M+Na]+ 365.1 1.5288 C12H22O11 2 脯氨酸 [M+H]+ 116.1 1.5733 C5H9NO2 3 腺嘌呤 [M+H]+ 136.1 1.6054 C5H5N5 4 4-鸟苷丁酸 [M+H]+ 146.1 1.6882 C5H11N3O2 5 烟酸 [M+H]+ 124.1 1.8340 C6H5NO2 6 烟酰酸 [M+H]+ 123.1 1.8416 C6H6N2O 7 腺苷 [M+H]+ 268.1 2.0042 C10H13N5O4 8 亮氨酸 [M+H]+ 132.1 2.5294 C6H13NO2 9 芒柄花黄素 [M+H]+ 269.1 5.5644 C16H12O4 10 栀子甙 [M+Na]+ 427.1 5.6576 C17H24O11 11 白藜芦醇三甲醚 [M+H]+ 271.1 7.0718 C17H18O3 12 毛柳甙 [M+Na]+ 323.1 7.5954 C14H20O7 13 羟胺硫蒽酮 [M+H]+ 357.1 11.1939 C20H24N2O2S 14 野樱素 [M+H]+ 287.1 18.0836 C16H14O5 15 芦荟大黄素 [M+H]+ 271.1 22.1877 C15H10O5 16 黄豆黄素 [M+H]+ 285.1 25.4626 C16H12O5 17 甲苄氨茴酸 [M+H]+ 242.1 27.1755 C15H15NO2 18 6-甲基香豆素 [M+H]+ 161.1 29.6945 C10H8O2 19 脱氧甘氨酸 [M+H]+ 173.1 29.7081 C11H12N2 20 邻苯二甲酸酐 [M+H]+ 149.1 32.9773 C8H4O3 21 焦谷氨酸 [M-H]- 128.1 2.0222 C5H7NO3 22 没食子酸 [M-H]- 169.1 2.8137 C7H6O5 23 表儿茶素 [M-H]- 305.1 4.7506 C15H14O7 24 对苯二酚 [M-H]- 109.1 5.1369 C6H6O2 25 龙胆酸 [M-H]- 153.1 5.1652 C7H6O4 26 壬二酸 [M-H]- 187.1 7.2175 C9H16O4 27 原儿茶醛 [M-H]- 137.1 7.5408 C7H6O3 28 儿茶酚 [M-H]- 289.1 9.1422 C15H14O6 29 紫丁香酸 [M-H]- 197.1 10.9318 C9H10O5 30 秦皮乙素 [M-H]- 177.0 12.2904 C9H6O4 31 京尼平甙 [M+FA-H]- 433.1 12.4737 C17H24O10 32 鞣花酸 [M-H]- 301.0 14.8498 C14H6O8 33 顺式白藜芦醇 [M-H]- 227.1 15.1971 C14H12O3 34 白藜芦醇 [M-H]- 227.1 15.2568 C14H12O3 35 二氢香豆素 [M-H]- 147.1 15.6232 C9H8O2 36 癸二酸 [M-H]- 201.1 16.8309 C10H18O4 37 硫酸脱氢异雄酮 [M-H]- 367.2 17.6903 C19H28O5S 38 3-半乳糖苷 [M-H]- 477.1 18.0423 C22H22O12 39 3、4、5-三羟基苯乙烯 [M-H]- 227.1 18.7389 C14H12O3 40 开环异落叶松脂素 [M-H]- 361.2 18.9968 C20H26O6 41 甲苄氨茴酸 [M-H]- 240.1 19.7206 C15H15NO2 42 圣草酚 [M-H]- 287.1 20.5312 C15H12O6 43 芹菜甙元 [M-H]- 269.1 22.1606 C15H10O5 44 柚苷元 [M-H]- 271.1 22.1929 C15H12O5 45 甲基醚 [M-H]- 299.1 22.5079 C16H12O6 46 积雪草酸 [M-H]- 487.3 26.9087 C30H48O5 47 大黄素 [M-H]- 269.1 28.5195 C15H10O5 48 科罗索酸 [M-H]- 471.3 30.9575 C30H48O4 49 9Z,12Z-亚油酸 [M-H]- 279.2 37.7559 C18H32O2 50 棕榈酸 [M-H]- 255.2 39.3178 C16H32O2 51 油酸 [M-H]- 281.3 39.5439 C18H34O2 52 硬脂酸 [M-H]- 283.3 41.4747 C18H36O2 -
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