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        連艾煎的體外抗氧化活性研究

        2019-06-27 00:26:53吳子聰高嘉敏王一飛王治平
        關(guān)鍵詞:艾葉黃連抗氧化

        吳子聰 高嘉敏 王一飛 王治平

        【摘 要】目的:通過研究連艾煎的體外抗氧化作用,為充分利用連艾煎提供參考依據(jù)。方法:以黃連、艾葉質(zhì)量比2∶1制備水提液;以維生素C為對(duì)照,采用分光光度法測(cè)定連艾煎清除DPPH和ABTS自由基的能力;以N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)作為對(duì)照,采用熒光法測(cè)定連艾煎對(duì)LPS誘導(dǎo)的RAW264.7巨噬細(xì)胞活性氧簇(ROS)產(chǎn)生的影響。結(jié)果:連艾煎清除DPPH和ABTS自由基的IC50值分別為(2391.20±41.85)mg/L和(249.98±17.19)mg/L,且在一定濃度范圍內(nèi)存在量效關(guān)系;而連艾煎對(duì)ROS的產(chǎn)生具有促進(jìn)作用。結(jié)論:連艾煎具有一定胞外抗氧化能力,在胞內(nèi)會(huì)促進(jìn)ROS的生成,為連艾煎的充分利用提供參考。

        【關(guān)鍵詞】連艾煎;艾葉;黃連;抗氧化;活性氧簇

        【中圖分類號(hào)】R284 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號(hào)】1007-8517(2019)5-0014-05

        連艾煎方出《松峰說疫》卷二,其配方為黃連與艾葉,具有調(diào)中下氣,清腸開噤之功效,主治瘟疫噤口下痢者[1]。黃連為毛茛科植物黃連Coptis chinensis Franch.、三角葉黃連 Coptis deltoidea C. Y. Cheng et Hsiao或云連 Coptis teeta Wall.的干燥根莖。以上三種分別習(xí)稱“味連”、“雅連”、“云連”。秋季采挖,除去須根和泥沙,干燥,撞去殘留須根。味苦,寒。歸心、脾、胃、肝、膽、大腸經(jīng)[2]。艾葉為菊科植物艾Artemisia argyi LevL et Vant.的干燥葉。夏季花未開時(shí)采摘,除去雜質(zhì),曬干。艾葉氣清香,味苦,艾葉味辛、苦,溫;有小毒。歸肝、脾、腎經(jīng)[2]。黃連與艾葉皆為常用中藥,針對(duì)黃連或艾葉單方已有大量現(xiàn)代研究[3-9]。近年來,有關(guān)中藥復(fù)方的抗氧化研究備受廣泛關(guān)注,然而連艾煎作為一種傳統(tǒng)中藥復(fù)方,但在維普、CNKI或Pubmed等中內(nèi)外各文獻(xiàn)庫(kù)皆沒檢索出對(duì)連艾煎有任何現(xiàn)代研究,也沒有對(duì)其抗氧化能力或藥理作用的研究,本實(shí)驗(yàn)開展連艾煎的體外抗氧化活性研究,為連艾煎的進(jìn)一步開發(fā)利用提供參考。

        1 儀器與材料

        1.1 儀器 電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器有限公司);紫外分光光度計(jì)(島津公司);熒光顯微鏡(尼康公司);電熱爐(廣州粵城電器廠);循環(huán)真空泵(河南省予華儀器有限公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(海道夫公司),移液槍(艾本德公司)。

        1.2 材料 黃連(產(chǎn)地:四川,批號(hào):180801)、艾葉(產(chǎn)地:汕頭,批號(hào):20180901),均購(gòu)于大參林廣州心誼路店,經(jīng)廣東藥科大學(xué)王治平副研究員鑒定確定為毛茛科、黃連屬黃連Coptis chinensis Franch.及菊科植物艾Artemisia argyi LevL et Vant.;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)(規(guī)格1g,純度96%,批號(hào):W26F7E10072,源葉生物公司);2,2'-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABT,批號(hào)E1506006,規(guī)格1g,純度98%,美國(guó)Aladdin公司);維生素C(規(guī)格100g,純度99.7%,批號(hào)20130315,%國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);過硫酸鉀(規(guī)格500g,純度99.5%,批號(hào)P112191,美國(guó)Aladdin公司);NAC(規(guī)格25g,純度99%,批號(hào)A105420,美國(guó)Aladdin公司);95%乙醇購(gòu)自廣州化學(xué)試劑廠;ROS檢測(cè)試劑盒購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)有限公司。

        2方法

        2.1 連艾煎的制備 連艾煎由黃連6g,熟艾3g組成。按處方取藥材,溫水浸泡30min,加水100mL,煎煮提取3次,每次60min,過濾,合并濾液,濃縮至每1mL藥液含生藥66mg,即得。

        2.2 溶液 配制61.8μg/mL DPPH工作液:稱取6.18mg DPPH粉末,用無水乙醇溶解并定容至100mL。ABTS+自由基儲(chǔ)備液:稱取9.67 mg ABTS 和64.26mg過硫酸鉀于10mL 的棕色瓶中,加蒸餾水定容至刻度線,避光靜置過夜。

        2.3 連艾煎對(duì)DPPH自由基的清除能力 根據(jù)文獻(xiàn)[10-13]方法進(jìn)行DPPH自由基清除能力測(cè)試。DPPH是一種在有機(jī)溶劑中相對(duì)穩(wěn)定的自由基,其乙醇溶液為紫色,需避光儲(chǔ)存,DPPH具有孤對(duì)電子,故有接受一個(gè)電子或氫離子的能力,在波長(zhǎng)為517nm 下具有最大吸收,可用紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行定量測(cè)定。當(dāng)有自由基清除劑存在時(shí),DPPH·的單電子被配對(duì)而使其顏色變淺,從而導(dǎo)致517nm下吸光值下降,且下降程度呈線性關(guān)系,據(jù)此可以評(píng)價(jià)試驗(yàn)樣品的抗氧化能力。取3.00mL 新配制的61.8μg/mL DPPH工作液置于10mL 具塞比色管中,使用移液槍分別加入90.91、121.21、151.52、181.82、212.12與242.42μL的樣品溶液,蒸餾水補(bǔ)充至4.00mL,混勻后室溫下避光反應(yīng)30min,在517nm處測(cè)定其吸光度A2。另外再取3.00mL 95%乙醇置于10mL具塞比色管中,然后分別加入與樣品管加入量相同體積的樣品溶液,蒸餾水補(bǔ)充至4.00mL,混勻后室溫下避光反應(yīng)30min,在517nm 處測(cè)定其吸光度A1,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。清除率計(jì)算公式:

        DPPH自由基清除率(%)=A0-(A2-A1)A0×100%

        其中,A0為空白吸光度,A1為樣品自身對(duì)照吸光度,A2為樣品吸光度。

        2.4 連艾煎對(duì)ABTS自由基的清除能力 根據(jù)文獻(xiàn)方法進(jìn)行ABTS自由基清除能力測(cè)定[14-15]。ABTS在適當(dāng)?shù)难趸瘎┳饔孟卵趸删G色的ABTS·+,在抗氧化物存在時(shí)ABTS·+的產(chǎn)生會(huì)被抑制,在734nm或405nm測(cè)定ABTS的吸光度即可測(cè)定并計(jì)算出樣品的總抗氧化能力。實(shí)驗(yàn)時(shí),用80%乙醇將ABTS+儲(chǔ)備液稀釋成所需工作液,使其在室溫下于734nm 處測(cè)得的吸光度在0.700 ± 0.020。取3.00mL 新配制的濃度為ABTS+工作液置于10mL具塞比色管中,使用移液槍分別加入6.06、12.12、18.18、24.24、30.30及36.36μL的樣品溶液,蒸餾水補(bǔ)充至4.00mL,混勻后室溫下避光反應(yīng)30min,在734nm處測(cè)定其吸光度A2。另外再取3.00mL 95%乙醇置于10mL具塞比色管中,然后分別加入與樣品管加入量相同體積的樣品溶液,蒸餾水補(bǔ)充至4.00mL,混勻后室溫下避光反應(yīng)30min,在734nm 處測(cè)定其吸光度A1,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次。清除率計(jì)算公式:

        ABTS自由基清除率(%)=A0-(A2-A1)A0 ×100%

        其中,A0為空白吸光度,A1為樣品自身對(duì)照吸光度,A2為樣品吸光度。

        2.5 連艾煎對(duì)細(xì)胞內(nèi)的活性氧簇(ROS)水平的影響 ROS水平檢測(cè)實(shí)驗(yàn)根據(jù)參考文獻(xiàn)[16],使用ROS檢測(cè)試劑盒進(jìn)行。DCFH-DA探針法是一種利用熒光探針DCFH-DA進(jìn)行ROS檢測(cè)的方法,DCFH-DA本身沒有熒光,可以自由穿過細(xì)胞膜,進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)后,可以被細(xì)胞內(nèi)的酯酶水解生成DCFH,而DCFH不能通透細(xì)胞膜,從而使探針很容易被裝載到細(xì)胞內(nèi),細(xì)胞內(nèi)的ROS可以氧化無熒光的DCFH生成有熒光的DCF。檢測(cè)DCF的熒光就可以知道細(xì)胞內(nèi)活性氧的水平。取處于對(duì)數(shù)期的RAW264.7細(xì)胞(2×107個(gè))接種于6孔板,分為空白組、ROS陽(yáng)性對(duì)照組(Rosup,ROS檢測(cè)試劑盒提供,50mg/L)、LPS組(100μg/L)、LPS+ROS抑制劑(NAC,1.0g/L)組、LPS+連艾煎組(1.5g/L)、連艾煎自身對(duì)照組(1.5g/L)。除ROS陽(yáng)性對(duì)照組外,分別以相應(yīng)藥物刺激細(xì)胞24h,ROS陽(yáng)性對(duì)照組刺激2h。在超凈工作臺(tái)中避光下,DCFH-DA探針(ROS檢測(cè)試劑盒提供)用無血清培養(yǎng)基稀釋,使DCFH-DA終濃度為4.9mg/L,每孔加入1mL的DCFH-DA探針,在細(xì)胞培養(yǎng)箱中避光孵育細(xì)胞1h,使用無血清培養(yǎng)基在超凈工作臺(tái)中避光清洗3次,以充分去除未結(jié)合的游離的DCFH-DA探針;在熒光倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞內(nèi)的熒光強(qiáng)度的變化,激發(fā)波長(zhǎng)488nm,檢測(cè)波長(zhǎng)525nm,并對(duì)其進(jìn)行拍照(200×)記錄(激發(fā)時(shí)間10s,曝光時(shí)間1s)。同時(shí),使用ImageJ圖像處理軟件對(duì)ROS熒光強(qiáng)度進(jìn)行灰度分析,隨機(jī)選取十個(gè)視野,獲取平均光密度,根據(jù)光密度對(duì)各組ROS進(jìn)行相對(duì)定量。

        2.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件,計(jì)量資料采用(x±s)表示,組間比較采用兩樣本t檢驗(yàn)。P< 0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        3 結(jié)果

        3.1 連艾煎清除DPPH自由基試驗(yàn) 如表1所示,在一定的濃度范圍內(nèi),連艾煎對(duì)DPPH自由基具有一定的清除能力,隨著濃度的增加,對(duì)DPPH自由基的清除率也逐步增加。連艾煎清除DPPH自由基的IC50為(2391.21±41.85)mg/L,陽(yáng)性藥物維生素C清除DPPH自由基的IC50為(0.73±0.02)mg/L,兩者之間的差異非常顯著(P< 0.01)。

        3.2 連艾煎清除ABTS自由基試驗(yàn) 在一定的濃度范圍內(nèi),連艾煎對(duì)ABTS自由基具有一定的清除能力,隨著濃度的增加,對(duì)ABTS自由基的清除率也逐步增加。連艾煎清除ABTS自由基的IC50為(240.96±4.66)mg/L,陽(yáng)性藥物維生素C清除ABTS自由基的IC50為(1.14±0.04)mg/L,兩者之間的差異非常顯著(P<0.01),結(jié)果見表2。

        3.3 連艾煎對(duì)RAW264.7細(xì)胞ROS水平的影響試驗(yàn) 如圖1所示,空白組的細(xì)胞沒有檢測(cè)出ROS熒光,LPS組和ROS陽(yáng)性組都檢測(cè)出明顯的ROS亮斑,而ROS抑制劑NAC則抑制了LPS引起的ROS升高。從圖1.e可以看出,連艾煎沒有抑制LPS誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞的ROS產(chǎn)生,反而增加了其生成,在LPS+連艾煎(1.5g/L)的ROS熒光比之前4組都要高。從圖1.f可以看出,單用連艾煎刺激RAW264.7細(xì)胞也產(chǎn)生了類似的結(jié)果。使用ImageJ軟件對(duì)ROS熒光進(jìn)行灰度分析(圖2),可知Rosup組和LPS組的ROS熒光都比空白組高,且差異非常顯著(P< 0.01),LPS+連艾煎組ROS熒光比LPS組高,且差異具有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.01),而連艾煎自身對(duì)照組ROS熒光則比空白組和LPS組都要高,且差異顯著(P< 0.05),說明連艾煎自身可以引起細(xì)胞ROS升高。

        4 討論

        4.1 連艾煎方 出《松峰說疫》卷二,其處方包括黃連及艾葉,具有調(diào)中下氣,清腸開噤之功效,主治噤口痢,下痢赤白,腹中疼痛,里急后重,得食則吐者[1,17]。推測(cè)其解腸胃熱毒功能可能與其

        抗氧化能力有關(guān),故對(duì)其抗氧化能力作初步測(cè)試[18]。連艾煎體外抗氧化實(shí)驗(yàn)研究表明,連艾煎對(duì)DPPH及ABTS自由基具有一定的清除作用,雖然清除活性不如維生素C,但在一定范圍內(nèi)其抗氧化作用與濃度也能呈現(xiàn)良好的量效關(guān)系。為了進(jìn)一步探究連艾煎的抗氧化能力,我們使用了RAW264.7細(xì)胞模型檢測(cè)連艾煎對(duì)細(xì)胞ROS的影響。在細(xì)胞ROS實(shí)驗(yàn)中,可以明顯看出ROS陽(yáng)性對(duì)照(Rosup)、LPS都對(duì)細(xì)胞ROS熒光有顯著升高作用(P< 0.01),同時(shí),ROS抑制劑NAC顯著抑制了LPS引起的ROS升高(P< 0.01),說明細(xì)胞ROS模型成功建立。LPS+連艾煎組顯示出比LPS組更強(qiáng)的熒光(P< 0.01),說明連艾煎并不會(huì)抑制LPS引起的ROS升高,而相比空白組,連艾煎自身對(duì)照組顯著地增強(qiáng)了細(xì)胞ROS熒光(P< 0.01),說明連艾煎自身會(huì)對(duì)細(xì)胞ROS產(chǎn)生有促進(jìn)作用。與普通的抗氧化劑不同的是連艾煎在理化實(shí)驗(yàn)中顯示出較強(qiáng)抗氧化活性,而在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中則可以升高ROS水平,這個(gè)現(xiàn)象是值得深入研究的。

        研究表明ROS與很多病理過程具有密切聯(lián)系,尤其是腫瘤[19-20]。Gorrini等發(fā)現(xiàn)胰島素升高細(xì)胞內(nèi)ROS水平,后者進(jìn)一步促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[21]。Helfinger等研究顯示,高濃度的ROS可導(dǎo)致DNA損傷和突變,引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化[22]。有研究發(fā)現(xiàn),ROS介導(dǎo)的PI3K/Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過度激活利于腫瘤細(xì)胞存活以及促進(jìn)化療耐藥[23-24]。因此,傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為體內(nèi)ROS升高可促進(jìn)腫瘤形成、侵襲和轉(zhuǎn)移,并基于此尋找具有強(qiáng)抗氧化活性的天然產(chǎn)物作為開發(fā)抗腫瘤藥物的新方向[25]。

        然而,ROS在癌癥中的作用仍存在爭(zhēng)議,最新的觀點(diǎn)認(rèn)為機(jī)體低水平的ROS能夠增加癌癥風(fēng)險(xiǎn),升高ROS反而利于癌癥治療。哥德堡大學(xué)的一項(xiàng)研究指出抗氧化劑NAC和維生素E分別使肺癌小鼠的最大存活率降低了60%和50%[26-29]。此外,Lee等發(fā)現(xiàn)放射治療使機(jī)體產(chǎn)生ROS能引起DNA損傷,從而破壞癌細(xì)胞[30]。Zhen和Hu等研究顯示,在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中,ROS水平升高會(huì)導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞對(duì)電離輻射的抗性降低,從而增強(qiáng)癌細(xì)胞對(duì)放射治療的敏感性[31-32]。普通抗氧化劑有效地減少ROS的生成,從而使癌細(xì)胞的生長(zhǎng)不受干擾,詹姆斯沃森(James Dewey Watson)甚至認(rèn)為,抗氧化劑不但無助于預(yù)防癌癥,還可能引發(fā)癌癥[33-34]。

        綜上所述,關(guān)于ROS在癌癥中的作用的研究日益增多,但學(xué)術(shù)界對(duì)ROS是致癌還是抗癌目前尚未有統(tǒng)一的觀點(diǎn),ROS作為腫瘤促進(jìn)劑或抑制劑的作用都有大量證據(jù)支持,這種悖論被解釋為適應(yīng)性穩(wěn)態(tài),細(xì)胞內(nèi)存在一種平衡,可能引起細(xì)胞損傷的活性物質(zhì)也能激活保護(hù)細(xì)胞的生物途徑,這種平衡取決于活性物質(zhì)的濃度[35-36]。

        氧化應(yīng)激促進(jìn)癌癥發(fā)展和殺傷癌細(xì)胞的作用為兩種相反的癌癥治療策略提供了不同的理論基礎(chǔ)。一種方法是使用抗氧化劑提高ROS清除能力,從而消除ROS信號(hào)并抑制腫瘤生長(zhǎng),另一種相反的方法是用具有促氧化劑殺傷癌細(xì)胞,促氧化劑可增加ROS生成或消除癌細(xì)胞抗氧化系統(tǒng)[37]。連艾煎的抗氧化活性實(shí)驗(yàn)顯示出連艾煎具有較強(qiáng)的抗氧化活性,同時(shí)可以升高細(xì)胞ROS水平。通過對(duì)連艾煎抗氧化活性的研究,在一定程度上預(yù)示連艾煎可能因?yàn)樯逺OS帶來健康風(fēng)險(xiǎn),也可能成為一種避免細(xì)胞ROS減少而導(dǎo)致癌癥風(fēng)險(xiǎn)增加,甚至可以通過引起ROS升高而增加癌細(xì)胞對(duì)放射治療敏感度的抗氧化劑。連艾煎對(duì)腫瘤到底起到何種作用值得進(jìn)一步研究。

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        (收稿日期:2019-01-10 編輯:劉斌)

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