文章信息
- 魏琦, 姚曦, 孙嘏, 荀航, 岳永德, 汤锋
- Wei Qi, Yao Xi, Sun Jia, Xun Hang, Yue Yongde, Tang Feng
- 苦竹叶化学成分对细菌及3种肿瘤细胞的抑制活性
- Inhibitive Activity of Chemical Constituents from Leaves of Pleioblastus amarus against Bacteria and 3 Kinds of Tumor Cells
- 林业科学, 2015, 51(5): 87-94
- Scientia Silvae Sinicae, 2015, 51(5): 87-94.
- DOI: 10.11707/j.1001-7488.20150510
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文章历史
- 收稿日期:2013-12-31
- 修回日期:2014-04-21
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作者相关文章
苦竹(Pleioblastus amarus)为禾本科(Gramineae)竹亚科(Bambusoideae)苦竹属植物,广泛分布于我国长江流域以南地区(易同培等,2008)。苦竹叶是中医药典籍中收载的常用中草药,具有清心、利尿明目、解毒等功效,主治热病烦渴、失眠、小便短赤、口疮、目痛、失音、烫火伤(国家中医药管理局《中华本草》编委会,1999;中国药材公司,1994)。苦竹叶的化学成分是其药理活性的基础。苦竹叶化学成分的活性已有一些研究,据报道,苦竹乙醚提取物对萝卜蚜(Lipaphis erysimi)拒食活性较强,24 h AFC50(拒食中浓度)为2.555 g·L-1(操海群等,2003),对淡色库蚊(Culex pipiens pallens)幼虫24 h LC50为54.49 mg·L-1(Cao et al., 2004)。以小鼠巨噬细胞分泌IL-1、IL-6、TNF-a为抗炎模型,研究发现苦竹30%乙醇组分对3种因子均有较强抑制作用,抑制率在22.68%~42.15%之间(姚曦等,2010)。研究表明,苦竹提取物对金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)、大肠杆菌(Escherichia coli)和变异链球菌(Streptococcus mutans)的最小抑菌浓度(MIC)分别为3.125,6.25,12.5 mg·mL-1(王慧霞等,2010)。章晴等(2010)评价了苦竹叶提取物的杀虫活性,发现石油醚组分的第2组分(F2)具有显著的杀虫活性,在2.0 g·L-1浓度下对蚜虫的24 h和48 h校正死亡率为77.61%和93.24%。Wang等(2004)从苦竹叶中提取分离出了3种具有免疫调节活性的新黄酮类化合物pleiosides A-C。笔者从苦竹叶中分离并鉴定出木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷(魏琦,2013),该化合物由Guo等(2008)首次从铺地竹竹(Sasa argenteistriatus)叶中分离得到,但其活性研究迄今未见报道。
苦竹叶化学成分的活性研究中,对苦竹叶有机溶剂粗提物的活性研究较多,对粗提物细分后的组分及分离得到的单体化合物的活性研究较少;苦竹叶化学成分抑菌及抑制肿瘤活性报道也较少。本文采用抑菌圈法对苦竹叶乙醇提取物的各组分及分离得到的单体化合物进行了离体抑菌活性研究,并利用MTT法和小鼠H22肝癌细胞腹水瘤模型测定乙酸乙酯相Fr.7组分中分离得到的木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷的体内体外抗肿瘤活性,以期为苦竹叶的化学利用提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料苦竹叶采自四川省长宁县。供试菌种金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和大肠杆菌均购于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。宫颈癌细胞株(Hela)、肝癌细胞株(HepG2)和结肠癌细胞株(HT-29)为北京中医药大学中药学院生物制药系提供。H22鼠肉瘤细胞株,由北京大学医学部提供。ICR小鼠,SPF/VAF级,雌性,体质量(24±2)g,由北京大学医学部实验动物科学部提供,饲料由北京科澳协力饲料有限公司提供。
1.2 苦竹叶提取物及其化合物的制备苦竹叶自然阴干后剪碎,用95%乙醇按料液比1∶10浸泡,置于密封提取罐中在80 ℃下提取1.5 h,减压浓缩提取液,待近干时收集。重复提取2次。合并2次收集的提取液,减压浓缩后得浸膏。浸膏用水悬浮后,依次用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇萃取,得石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相和水相。将乙酸乙酯相上硅胶柱,以石油醚-丙酮梯度洗脱(石油醚∶丙酮=100∶1,50∶1,30∶1,20∶1,15∶1,10∶1,5∶1,4∶1,3∶1,2∶1,1∶1),最后以甲醇洗脱,按洗脱溶剂极性由小到大分得8段组分(Fr.1-8)。经反复上Sephadex LH-20凝胶柱层析(甲醇洗脱)、室温重结晶及高压制备HPLC,得到单体化合物。其中对羟基苯甲醛从Fr.1中分得;7-羟基-香豆素从Fr.2中分得;反式香豆酸从Fr.4中分得;苜蓿素及Demethyltorosaflavone从Fr.5中分得;6-反式-(2″-O-α-鼠李糖基)乙烯基-5,7,3′,4′-四羟基黄酮从Fr.6中分得;木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷、苜蓿素-7-O-葡萄糖苷及苜蓿素-4′-O-葡萄糖苷从Fr.7中分得。将供试样品用不同比例的甲醇及水配制成系列浓度的溶液备用。
1.3 抑菌活性测定方法采用抑菌圈法。将直径6.0 mm的滤纸圆片干热灭菌。用无菌水制备菌悬液,稀释到合适浓度。在超净台里将牛肉膏蛋白胨培养基(蛋白胨10.0 g、牛肉膏3.0 g、氯化钠5.0 g、琼脂13.0 g、蒸馏水1 000 mL,pH7.0~7.4)倒入平板,每板15 mL,凝固后取0.2 mL菌悬液注入平板,用三角耙涂布均匀,每种菌设置3个重复平板。制备含药纸碟时,样品溶液点样量为20 μL;无菌水配制的氨苄青霉素钠溶液为阳性对照,点样量为10 μL;甲醇及无菌水为阴性对照。将含药纸碟放在涂布菌悬液培养基的培养皿上展平,培养皿倒置放入培养箱中37 ℃下培养。培养24 h后观察有无抑菌圈。采用抗生素测定仪测量抑菌圈大小。
1.4 抗肿瘤活性测定方法 1.4.1 体外抗肿瘤细胞活性试验方法采用MTT法测定乙酸乙酯相Fr.7组分中分离得到的木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷对宫颈癌细胞Hela、肝癌细胞HepG2和结肠癌HT-29细胞的增殖抑制作用。3种肿瘤细胞培养于含10%FBS的RPMI1640培养基,于37 ℃、5%CO2条件下培养,冻存于-80 ℃超低温冰箱。取对数生长期细胞,离心收集细胞,用完全培养基(含10%FBS、100 U·mL-1双抗)调整至一定密度(5万个·mL-1)。取96孔板,将细胞悬液摇匀后,每孔加入100 μL,同时设置空白对照(只加100 μL培养液),而后置于含5%CO2的37 ℃恒温箱中培养。4 h后,轻轻吸取上层培养液并弃去。用完全培养基配制不同浓度的样品,各取100 μL加入各样品测试孔中,空白对照和阴性对照孔只加100 μL完全培养基,每测试孔均设置4个平行,将96孔板置于培养箱继续温育24 h。取出96孔板,倒出旧培养基,每孔加入100 μL MTT,温育4 h。轻吸上清液,每孔加150 μL DMSO,振摇,孔底的蓝色甲瓒溶解,于450 nm处测定每孔吸光度。计算细胞生长抑制率及IC50值: ΔA(%)=[(A0-A)/A0]×100%,A和A0分别是加样组和阴性对照组平均吸光度;lgIC50=Xm-I [P-(3- P <m-P <n)/4],Xm=lg最大剂量,I=lg(最大剂量/相邻剂量),P=阳性反应率之和,P <m为最大阳性反应率,P <n=最小阳性反应率。
1.4.2 体内抗肿瘤细胞活性试验方法采用小鼠H22肝癌细胞腹水瘤模型进行木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷的体内抑瘤试验。ICR小鼠饲养于SPF级动物实验室,室温24℃±1℃,相对湿度为55%±15%。无菌条件下抽取肝癌小鼠腹水中的H22细胞,用无菌PBS将收集到的肿瘤细胞浓度调整为1×106个·mL-1,于BALB/C小鼠左下腹部进行无菌皮下接种,每只小鼠接种0.2 mL细胞悬液。小鼠接种后24 h称体质量并分组,随机分为样品高、中、低剂量(20,10,5 mg·kg-1)组,环磷酰胺(CTX,5 mg·kg-1)组为阳性对照组,另设阴性对照组,给以等量5%羧甲基纤维素钠溶液。各组均灌胃给药,每只0.2 mL,每日1次,连续10天。每日观察小鼠活动、皮毛等生理指标,每日灌胃前称质量。于接种后第12天处死,取肿瘤、肝脏、脾脏、胸腺称质量,计算抑瘤率和肝指数、脾指数及胸腺指数。肿瘤抑制率(%)=(C-T)/C×100%,C为对照组平均瘤质量,T为给药组平均瘤质量。脏器指数=脏器质量(mg)/体质量(g)。
2 结果与分析 2.1 苦竹叶化学成分的抑菌作用 2.1.1 苦竹叶提取物对细菌的抑制作用苦竹叶乙醇提取物的石油醚相、正丁醇相和水相对3种细菌的抑菌效果见表 1。由表 1看出,样品对3种细菌的体外抑制作用随剂量的增加而不同程度的增强。水相对金黄色葡萄球菌及枯草芽孢杆菌抑制效果不明显,只在高浓度25 mg·mL-1对大肠杆菌有较小的抑制作用,抑菌圈为8.93 mm。
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行中方差分析表明,25 mg·mL-1浓度下,石油醚相对3种细菌的抑菌效果无显著差异,正丁醇相亦同。列中方差分析表明,25 mg·mL-1浓度下,石油醚相与正丁醇相对3种细菌的抑制效果均无显著差异,石油醚相对大肠杆菌及枯草芽孢杆菌的抑菌圈较大,分别为10.48和10.57 mm,正丁醇相对金黄色葡萄球菌的抑菌圈较大,为10.54 mm。样品的抑菌作用均不及阳性对照氨苄青霉素钠,且与其差异显著(P <0.05)。
2.1.2 苦竹叶提取物乙酸乙酯相组分对细菌的抑制作用苦竹叶乙醇提取物乙酸乙酯相8个组分对3种细菌的抑菌效果见表 2。由表 2看出,不同浓度的乙酸乙酯相8个组分对3种细菌均有不同程度的抑制作用,且随样品剂量的增加而不同程度的增强。
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行中方差分析表明,25 mg·mL-1浓度下,Fr.2对3种细菌的抑菌效果无显著差异,Fr.5、Fr.6、 Fr.7及Fr.8亦同;Fr.3对枯草芽孢杆菌的抑制作用强于其他2种细菌且差异显著(P <0.05),抑菌圈直径为21.05 mm。10 mg·mL-1浓度下,Fr.1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用强于枯草芽孢杆菌且差异显著(P <0.05);Fr.4对3种细菌的抑菌效果无显著差异。
10 mg·mL-1浓度下测定的乙酸乙酯相8个组分中,Fr.3对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑制作用最强,抑菌圈直径为13.40及12.33 mm;Fr.2对金黄色葡萄球菌的抑制作用最强,抑菌圈直径为12.29 mm;Fr.7对3种细菌的抑制作用最小,抑菌圈分别为9.66,8.89及9.40 mm。列中方差分析表明,25 mg·mL-1浓度下测定的乙酸乙酯相6个组分中,Fr.3对3种细菌的抑制作用最强,抑菌圈分别为18.88,18.20及21.05 mm;Fr.7对3种细菌的抑制作用最小,抑菌圈分别为11.49,10.28及11.76 mm。样品的抑菌作用均不及阳性对照氨苄青霉素钠,且与其差异显著(P <0.05)。
2.1.3 苦竹叶主要成分对细菌的抑制作用苦竹叶分离得到的单体化合物对3种细菌的抑菌效果见表 3。由表 3看出,不同浓度的对羟基苯甲醛、7-羟基-香豆素、反式香豆酸、苜蓿素及6-反式-(2″-O-α-鼠李糖基)乙烯基-5,7,3′,4′-四羟基黄酮对3种细菌均有不同程度的抑制作用,且随样品剂量的增加而不同程度的增强。Demethyltorosaflavone、木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷、苜蓿素-7-O-葡萄糖苷及苜蓿素-4′-O-葡萄糖苷在试验浓度下抑菌效果不明显。
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行中方差分析表明,25 mg·mL-1浓度下,对羟基苯甲醛对枯草芽孢杆菌的抑制作用强于其他2种细菌且差异显著(P <0.05),抑菌圈直径为14.28 mm;反式香豆酸对大肠杆菌的抑制作用强于其他2种细菌且差异显著(P <0.05),抑菌圈直径为20.23 mm。15 mg·mL-1浓度下,7-羟基-香豆素对3种细菌的抑菌效果无显著差异。1.25 mg·mL-1浓度下,6-反式-(2″-O-α-鼠李糖基)乙烯基-5,7,3′,4′-四羟基黄酮对3种细菌的抑菌效果无显著差异。
1.25 mg·mL-1浓度下测定的5个单体化合物中,7-羟基-香豆素对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌、苜蓿素对枯草芽孢杆菌的抑制效果不明显;反式香豆酸对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑制作用最大;苜蓿素及反式香豆酸对金黄色葡萄球菌的抑制作用较大,抑菌圈直径为10.12和9.3 mm。25 mg·mL-1浓度下测定的2个单体化合物中,反式香豆酸对3种细菌的抑制作用均大于对羟基苯甲醛,抑菌圈分别为20.23,18.35及19.20 mm。列中方差分析表明,15 mg·mL-1浓度下测定的3个单体化合物中,反式香豆酸对3种细菌的抑制作用最强且与其他2个单体化合物差异显著(P <0.05),抑菌圈分别为19.97,17.42和17.17 mm;7-羟基香豆素对3种细菌的抑制作用最小。样品的抑菌作用均不及阳性对照氨苄青霉素钠,且与其差异显著(P <0.05)。
由于一些组分和单体化合物在有机溶剂和水中溶解度低,故未对其高浓度的抑菌活性进行测定。所有样品在低于试验浓度时对3种细菌的抑制作用均不明显。甲醇及无菌水空白对照未观测到抑菌作用,表明甲醇及无菌水不影响试验结果。
综上所述,综合20种样品试验浓度下对3种细菌的离体抑菌作用,乙酸乙酯相组分的抑制作用整体强于石油醚相和正丁醇相,水相抑菌作用不明显;Fr.3的抑菌作用在乙酸乙酯相8个组分中最强;Fr.4中分得的反式香豆酸的抑制作用最强。
2.2 木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷的抑制肿瘤作用 2.2.1 木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′- O-葡萄糖苷的体外抑制肿瘤作用以MTT法研究乙酸乙酯相Fr.7组分中分离得到的木犀草素-6- C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷对3种肿瘤细胞的增殖抑制作用,结果见表 4。结果表明,样品对子宫颈癌HeLa细胞、肝癌HepG2细胞及结肠癌HT-29细胞有体外增殖抑制作用,其IC50值分别为592,2 058和1 712 mg·L-1。据报道,5氟尿嘧啶对Hela细胞、HepG2细胞和HT-29细胞体外增殖抑制作用的IC50值分别为10.5,95.5和135.2 mg·L-1(王瑞廷等,2005;王宁等,2007;杜伯雨等,2005),而样品对3种肿瘤细胞体外抑制作用的IC50值偏高。
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木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷对H22荷瘤小鼠肝、脾和胸腺的影响见表 5。经口给入样品后,荷瘤小鼠的生存质量没有明显改善,毛色比较光滑,活动比较正常。由表 5可看出,木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷高、中及低剂量的肝指数、脾指数和胸腺指数较阴性对照无显著差异,但阳性对照与阴性对照差异显著(P <0.05),说明木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷对小鼠肝、脾和胸腺等重要免疫器官的质量无影响。
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木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷对H22荷瘤鼠肝肿瘤的影响见表 6。由表 6可以看出,低剂量和中剂量样品对H22荷瘤鼠肝肿瘤有抑制作用,抑制率分别为2.9%和20.0%,高剂量样品则对肝肿瘤有一定促进作用,抑制率为-13.7%。
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在试验浓度下,苦竹叶化学成分对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及枯草芽孢杆菌具有一定的抑菌作用,其中中等极性的乙酸乙酯相组分整体抑菌作用强于极性较低的石油醚相和极性较高的正丁醇相,极性最大的水相抑菌作用不明显;乙酸乙酯相8个组分中中等极性的组分Fr.3的抑菌作用强于其他组分;从乙酸乙酯相中等极性组分Fr.4分离得到的化合物反式香豆酸的抑菌作用在参试各组分和化合物中最强。由此推测,对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及枯草芽孢杆菌,苦竹叶中具有抑菌活性的化学成分可能集中在中等极性化合物中,极性较高或较低的化合物抑菌活性较弱,极性很高的水相部分中的化合物基本无抑菌活性。相同浓度下(10 mg·mL-1),Fr.4分离得到反式香豆酸对3种细菌的抑制作用均高于Fr.4,反式香豆酸可能是Fr.4组分中的抑菌活性成分之一。
乙酸乙酯相Fr.7组分中分离得到的木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷对子宫颈癌HeLa细胞、肝癌HepG2细胞及结肠癌HT-29细胞有体外增殖抑制作用,其IC50值均偏高。木犀草素-6-C-洋地黄毒糖苷-4′-O-葡萄糖苷对小鼠肝、脾和胸腺等重要免疫器官的质量无影响,但中低剂量样品对H22荷瘤鼠肝肿瘤有抑制作用,可能由于免疫系统抗肿瘤作用的发挥还与其他多种因素有关,诸如致癌因子、体内代谢和基因改变等(陆再英等,2008)。
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