動物脂肪酸合酶(Fatty acid synthase,F(xiàn)AS)是體 內催化合成長鏈脂肪酸途徑中的關鍵酶,是能量代 謝的一個多功能復合酶。研究表明,近年來發(fā)現(xiàn) FAS 成為新的減肥和抗癌的雙重潛在靶點。開發(fā)具 有高活性、低毒性的 FAS 抑制劑,對癌癥的防治具 有重大的意義 。迄今為止已報道的從天然產物中分 離得到的 FAS 抑制劑還很少,只有最早發(fā)現(xiàn)的天然 產物淺藍菌素(cerulenin)和以淺藍菌素結構為模版用化學方法合成的 C75,以及綠茶中的酯型兒茶素 表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG) 和表兒茶素沒 食子酸酯(ECG)。從天然中草藥中尋找抑制活性更 高的 FAS 抑制劑是有重大意義的。
合歡皮,安徽盛海堂中藥飲片有限公司;雞肝 (江南大學無錫醫(yī)學院動物房);D101 大孔樹脂(批 號:20170623),滄州寶恩吸附材料科技有限公司; 層析硅膠 200-300 目(批號:2017049),國藥集團化學 試劑有限公司;GF254 硅膠板(批號:201700043), 乳山市太陽干燥劑有限公司。 乙醇、乙酸乙酯、正丁醇、二氯甲烷均為分析 純;甲醇(色譜純,批號:13030126),美國 TEDIA 公司;超純水(PALL CascadaLS),美國頗爾公司; 乙二胺四乙酸二鉀鹽(EDTA-2K,批號:327B032), 北京索萊寶科技有限公司;二硫蘇糖醇(DTT,批 號:C10114900),上海麥克林生化科技有限公司; 乙酰輔酶 A(批號:435K022),北京索萊寶科技有限 公司;還原型輔酶Ⅱ(NADPH)(批號:1128J022), 北 京 索 萊 寶 科 技 有 限 公 司 ; 油 酸(OA, 批 號 : 5827240),北京索萊寶科技有限公司;無游離脂肪 酸的牛血清白蛋白(BSA,批號:2626940),北京索萊 寶科技有限公司;油紅 O 染色液(批號:1219D051), 北 京 索 萊 寶 科 技 有 限 公 司 ; EGCG( 批 號 : 7264D102),北京索來寶科技有限公司;丙二酰輔酶 A(批號:TFGL6264K),美國 Sigma 化學試劑有限公 司;棕櫚酸(PA,批號:MKBQ7543V),美國 Sigma 化 學 試 劑 有 限 公 司 ; 磷 酸 氫 二 鉀( 批 號 : 20130923),國藥集團化學試劑有限公司;磷酸二氫 鉀(批號:20160516),國藥集團化學試劑有限公 司;碳酸氫鉀(批號:20151005),國藥集團化學試 劑有限公司;DMEM 培養(yǎng)基(批號:AD23420270), 美國 Hyclone 公司;胎牛血清(批號:OX0524),上 海雙洳公司;胰蛋白酶(批號:2231041),北京索萊 寶科技有限公司。 細胞培養(yǎng)皿(批號:430167),美國 CORNING 公 司;12 孔板(批號:8054899),美國 Thermo 公司。
旋轉蒸發(fā)儀(RE-52A),上海亞榮生化儀 器廠;超高速多功能粉碎機(SZ-1000A-3),永康市 善竹貿易有限公司;真空干燥箱(DZF-1),上海博泰 實驗設備有限公司;三用紫外分析儀(ZF-1),海門 市其林貝爾儀器制造有限公司;高功率數(shù)控超聲波 清洗器(KQ-800KDE),昆山市超聲儀有限公司;分 析天平(AL104),瑞士梅特勒-托利多(上海)儀器有 限公司;數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-2),上海精宏實驗設 備有限公司;循環(huán)水真空泵(SHZ-DⅢ),鞏義市予 華儀器有限責任公司;半制備高效液相色譜儀(1525 系列),美國 Waters 公司;全功能微孔板檢測儀 (Synergy H4),美國 BioTek 有限公司;小型臺式離 心機(MedifugeTM),南京寶誠生物技術有限公司; 超速冷凍離心機(80 000 rpm/CP80NX 型),上海旦鼎 國際貿易有限公司。
FAS 上清液參考該方法所得,在此基礎 上,通過酶標儀測定 NADPH 的變化值來測定活性。 于含有 1 mmol·L- 1 EDTA、pH 值為 7、濃度為 0.1 mmol·L-1 的磷酸鉀緩沖液中進行,底物濃度為乙酰 CoA 6 μmol·L-1 ,丙二酰 CoA 12 μmol·L-1 ,NADPH 37.5 μmol·L-1 ,體積為 2 mL,于 37 ℃水浴恒溫 4~ 5 min,加入 50 μL 稀釋后的高速離心上清液啟動酶 反應,采用酶標儀測定。每次從反映體系中吸取 200 μL 反應體系溶液于 340 nm 波長處連續(xù)監(jiān)測吸光 度變化。 動物 FAS 的活性單位(U)規(guī)定為每分鐘氧化 14 nmol NADPH 的酶量,每毫升高速離心上清液酶活力 用下式計算:Activity(V/L) = △A340 nm ε × V × 106 14 × C。式 中:V 為測定酶活的體積數(shù) 0.000 2 L;C 為稀釋倍 數(shù);106 為 mmol 轉換為 nmol 系數(shù);△A340 nm 為 340 nm 波長下的吸光度變化值;ε 為 NADPH 氧化為 NADP+ 時在 340 nm 波長處的毫摩爾消光系數(shù),此處 為 6.022 L·mmol-1 。 被測樣品加入反應體系,加入 FAS 啟動反應, 測得酶活為 A,空白對照酶活為 A0,A/A0 為剩余活 性(R.A),R.A 越小,酶反應抑制程度越高,表明樣 品的抑制酶活性能力越強。
將合歡皮藥材 2.5 kg 打 碎成粉,加入 75%乙醇,在 75 ℃下用水浴回流提取 兩次,料液比為 1∶10 g·mL-1 ,回流提取時間為 2 h。合并兩次提取液,減壓濃縮,真空干燥,得到合歡皮 總提取物 AJ-T 250 g。總提取物用蒸餾水溶解,然后 分別用乙酸乙酯、水飽和正丁醇分級萃取,萃取液 減壓濃縮,分別得到乙酸乙酯相(124.7 g)、正丁醇 相 AJ-B(52.4 g)、母液水相(23.5 g)。
取 AJ-B 干粉 20 g, 用去離子水溶解,水溶液經過 D101 大孔樹脂柱洗 脫,依次用 3 倍柱體積的水、30%乙醇、50%乙醇、 70%乙醇、95%乙醇梯度洗脫,得到 4 個組分:30% 乙醇洗脫組分(AJ-B-1),50%乙醇洗脫組分(AJ-B2),70%乙醇洗脫組分(AJ-B-3),95%乙醇洗脫組分 (AJ-B-4)。4 個組分通過上述方法進行酶活測定, 篩選出活性最高的組分。
通過薄層色譜 法,確定洗脫劑為二氯甲烷-甲醇。選取粒徑為 200~ 300 目硅膠分離,硅膠干法上樣,薄層色譜法實時檢 測并收集合并組分。用旋轉蒸發(fā)儀濃縮,共得到 6 個組分:Fr1、Fr2、Fr3、Fr4、Fr5、Fr6。6 個組分 通過酶活測定,篩選出活性最高的組分 Fr4。
Fr4 組分 采用半制備型 高效液相色譜(HPLC)對 Fr4 進行分離,使用 Waters 1525 半制備高效液相色譜儀,C18 色譜柱;流動相: 0.1%甲酸水溶液(A)-甲醇(B);檢測波長:254 nm; 流動相梯度洗脫程序:0~15 min:10%~30% B; 15~50 min:30%~38%B;50~65 min:38%~80%B; 65~66 min:80%~100% B;66~76 min:100% B; 76~80 min:100%~20%B;80~85 min:20%B。 共收集到 4 個化合物 H1、H2、H3、H4,對應 的出峰時間為 32.35、34.4、38.9、45.72 min。酶活 測定篩選出活性最高的化合物 H2,通過 LC-MS,核 磁共振波普確定化合物 H2 為無梗五加苷 B。
根據(jù) HepG2 細胞 的生長狀態(tài),選擇高糖的含有 10%胎牛血清的 DMEM 培養(yǎng)基,置于 37 ℃、5%CO2濕潤環(huán)境的培養(yǎng) 箱中培養(yǎng)細胞,細胞長至 80%~90%時傳代接種,選 取對數(shù)生長期的細胞進行試驗。將 HepG2 細胞吹散 均勻接種到 12 孔板,細胞密度為 4×105 個·mL-1 ,每 孔終體積 1 mL。造模前用無血清培養(yǎng)基饑餓細胞 12 h, 在 HepG2 細胞常規(guī)培養(yǎng)的同時以 2∶1 加入 OA 和 PA,總濃度為 1 nmol·L-1 。為去除血清中脂肪酸的干 擾,同時滿足細胞的生長,采用無游離脂肪酸的 5% BSA 培養(yǎng)細胞。置于 37 ℃、5%CO2 培養(yǎng)箱中培養(yǎng),造模 24 h 之后,分空白組、造模組、給藥組、陽性 對照組(EGCG)。給藥處理 24 h 之后進行油紅 O 染 色。給藥處理 24 h 之后,小心輕緩倒去培養(yǎng)液,磷 酸緩沖鹽溶液(PBS)漂洗 2 次,10%中性甲醛固定 30 min;PBS 漂洗,油紅工作液染色 20 min,60%異 丙醇脫色處理。倒置顯微鏡下觀察細胞內脂滴染色 情況。
所有數(shù)據(jù)均以“均值±標準差” (x ± s)表示,利用統(tǒng)計軟件 SPSS17.0 對數(shù)據(jù)進行分 析,多組間比較采用單因素方差分析(ANOVA),組 間兩兩比較采用獨立樣本 t 檢驗。P<0.05 為差異有 統(tǒng)計學意義。
大孔樹脂不同洗脫組分對 FAS 活性的抑制 通 過大孔樹脂洗脫,并且對不同的洗脫組分進行抑酶 活性比較,每組實驗重復 3 次。結果如圖 1 所示。 在同一濃度的不同洗脫部位組分對脂肪酸合酶的抑 制作用結果顯示:相比較于其他組分,30%洗脫組分 (AJ-B-1)對脂肪酸合酶的抑制作用最強。
關于天然產物中抑制脂肪酸合酶活性成分的報道 有很多,但是大多是研究到其活性組分,從天然產 物中分離純化得到的抑制脂肪酸合酶活性的化合物 還非常少。本實驗室長期從事合歡皮 AJ-B 活性的藥 理研究,前期實驗室的李曰研究表明:在動物實驗 上,合歡皮 AJ-B 對脂肪酸合酶的蛋白表達水平上有 抑制作用。因此,為了比較全面地研究合歡皮中抑 制 FAS 的活性組分,我們選用合歡皮 AJ-B 作為起始 點。本研究以抑制 FAS 活性為導向篩選合歡皮正丁 醇相中的活性化合物,通過大孔吸附樹脂在不同的 乙醇濃度下洗脫,富集到抑制 FAS 活性較高的 30% 乙醇洗脫段,30%乙醇洗脫段在硅膠柱層析分離下得 到抗 FAS 活性較高的的組分 Fr4。使用半制備液相色 譜分離 Fr4,進一步得到抗 FAS 活性較強的化合物 H2。結合質譜和核磁共振技術鑒定該化合物為無梗 五加苷 B。在細胞實驗上發(fā)現(xiàn)無梗五加苷 B 對腫瘤 細胞脂滴的生成具有抑制作用,我們推測其可能是 通過抑制 FAS 的活性從而抑制脂滴的生成,但其具體確切的作用機制還有待研究。因此,我們將繼續(xù) 深入研究其降脂的作用機制,期待在更深層次的藥 理機制上有所貢獻。