DEL 1 Antioxidation og cytobeskyttelse af akteosid og dets derivater: sammenligning og mekanistisk kemi

Xican Li 1,2,*,† ID, Yulu Xie 1,2,†, Ke Li 3,4, Aichi Wu 1,2,*, Hong Xie 1,2, Qian Guo 1,5, Penghui Xue 1, Yerkingul Maleshibek 1, Wei Zhao 6, Jiasong Guo 7 og Dongfeng Chen 3,4

1 School of Chinese Herbal Medicine, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510006, Kina;

2 Innovativt forsknings- og udviklingslaboratorium ved TCM, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510006, Kina

3 School of Basic Medical Science, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510006, Kina;

4 The Research Center of Basic Integrative Medicine, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510006, Kina

5 School of Basic Medical Science, Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou 510007, Kina

6 Zhongshan School of Medicine, Sun Yat-sen University, nr. 74 Zhongshan Road. 2, Guangzhou 510080, Kina;

7 Institut for Histologi og Embryologi, Southern Medical University, Guangzhou 510515, Kina;

Modtaget: 24. januar 2018; Accepteret: 20. februar 2018; Udgivet: 23. februar 2018

Abstrakt:Undersøgelsen forsøgte at udforske rollen af ​​sukkerrester og mekanismer af phenoliske phenylpropanoid antioxidanter.Acteosidsammen med dets modsatte forsythoside B og rhamnoside podium side, blev sammenlignende undersøgt ved hjælp af forskellige antioxidantassays. I tre elektronoverførsel (ET)-baserede assays (FRAP, CUPRAC, PTIO*-opfangning ved pH 4,5) regerede de relative antioxidantniveauer groft som somakteosid>forsythoside B > poliumosid. En sådan rækkefølge blev også observeret i H^plus-transfer-involveret PTIO*-scavenging assay ved pH 7,4 og i tre multiple pathway-involverede radikal-scavenging assays, dvs. ABTS plus •-scavenging, DPPH• -scavenging og • O2 - -scavenging. I UV-vis spektre udviste hver af dem et rødt skift ved 335-364 nm og to svage toppe (480 og 719 nm), når de blev blandet med Fe^{2 plus}; imidlertid,akteosidgav den svageste absorption. I Ultra-performance væskekromatografi kombineret med elektrospray-ioniserings-quadrupol time-of-flight tandem massespektrometri (UPLC—ESI—Q-TOF—MS/MS)-analyse, blev der ikke fundet nogen top for radikal adduktdannelse (RAF). MTT-assay afslørede, at poliumosid udviste den højeste levedygtighed af oxidativt stressede knoglemarvs-afledte mesenkymale stamceller. Afslutningsvis,akteosid, forsythosid B og poliumosid kan være involveret i flere veje til at udøve antioxidantvirkningen, herunder ET, H^plus-overførsel eller Fe^{2 plus}-chelaterende, men ikke RAF. ET og H plus overførslenkan være hindret af rhamnosyl- og apiosyldele; dog Fe^{2 plus}-chelaterende potentiale kan forstærkes af to sukkerrester (især rhamnosyldel). Den generelle virkning af rhamnosyl- og apiosyl-dele er at forbedre antioxidant- eller cytobeskyttende virkninger.

Nøgleord:akteosid; apiosyl; forsythoside B; phenylpropanoid glycosider; poliumosid; rhamnosyl

For mere information kontakt venligst:Joanna.jia@wecistanche.com

Cistanche deserticola har mange effekter, klik her for at vide mere

1. Introduktion

For nylig,akteosid(verbascoside, figur 1, et phenolisk phenylpropanoid glycosid, der forekommer i vervain og andre planter, viste sig at forbedre effektiviteten af ​​hundes somatisk cellekerneoverførsel (SCNT) under hundekloningsprocessen.akteosidkunne beskytte humane neuroblastom SH-SY5Y-celler mod p-amyloid-induceret skade og humane hudfibroblaster mod røntgen-induceret skade. Dets modsatte forsythoside B (figur 1) er også fordelt i planter og er blevet observeret at udøve potente neurobeskyttende virkninger med et gunstigt terapeutisk tidsvindue. Disse gavnlige virkninger på celler og væv menes at være forbundet med beskyttelsen af ​​nogle biomolekyler, såsom lipider og DNA. Faktisk,akteosidog dens analogeczstanosideFhar vist sig at hæmme mitochondriel lipidperoxidation hos rotter. Lipidperoxidation er kendt for at være et resultat af cellulært oxidativt stress og i sidste ende fra reaktive oxygenarter (ROS).

Fra et DNA-beskyttelsesaspekt,akteosidog dets derivater kan hurtigt reparere DNA-radikaler, såsom 2'-deoxyadenosin-5'-monophosphat (dAMP) og 2'-deoxyguanosin-5'-monophosphat (dGMP) [8]. Disse sekundære deoxynukleotidradikaler kan yderligere oxidativt beskadige celler, hvilket fører til mutagenese og carcinogenese [9]. Det viste den biofysiske undersøgelseakteosidog dets derivater kunne docke ind i DNA mindre riller og hurtigt reparere sådanne oxidative DNA-skader [10]. Den præferencekonformationsbaserede ballstick-model foreslår (Figur 1,højre), at disse molekyler er prolate og let kan nå løkken af ​​DNA, og dermed er de i stand til hurtigt at reparere skaderne af DNA-radikaler [8].

Ud fra et biokemisynspunkt udføres reparationen dog i det væsentlige via en ROS-fjernende (dvs. antioxidant) vej. Som tidligere nævnt er dannelsen af ​​deoxynukleotidradikalnationer i sidste ende fra angrebet af ROS, herunder frie radikaler (f.eks.・OH radikal 11) og oxidantmolekyler (f.eks. H2O2 [12]). ROS-opfangning menes effektivt at sænke cellulær oxidativ status [13,14] og forbedre kvaliteten af ​​stamceller [12,15]. Derfor er det nødvendigt at studere deres antioxidantevne og yderligere diskutere mulige mekanismer.

I denne undersøgelse blev tre phenoliske phenylpropanoidglycosider (acteosid, forsythosid B og poliumosid) sammenlignet undersøgt ved hjælp af forskellige antioxidantassays, herunder 2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazolin{ {5}}oxyl-3-oxidradikal (PTIO・)-opfangende assay, FRAP-assay (ferri-ion-reducerende antioxidantkraft), CUPRAC-assay (cupri-reducerende antioxidantkapacitet), 2,2'-casino-bis({{11 }}ethylbenzen-thiazolin-6-sulfonsyreradikal (ABTS plus •) rensende assay, 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazin (DPPH・)assay og ・.{{18} }opfangningsassay samt Fe^{2 plus}-chelaterende UV-spektre analyse. Efterfølgende blev deres reaktionsprodukter med DPPH・ bestemt ved hjælp af ultra-performance væskekromatografi koblet med elektrospray ionisering quadrupol time-of-flight tandem massespektrometri (UPLC—ESI—Q-TOF—MS/MS) analyse. Endelig blev deres cytobeskyttende effekt over for knoglemarvs-afledte mesenkymale stamceller (bmMSC'er) estimeret ved hjælp af 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,{{12 }}diphenyl (MTT) assay. Som det ses i figur 1,forskellen mellem de tre phenoliske phenylpropanoidglycosider (dvs. acteosid, forsythosid B og poliumosid) er glycosidtypen: forsythosid B er en modsætning til acteosid, mens poliumosid er et rhamnosid af acteosid. Således hjælper denne sammenlignende undersøgelse også med at forstå rollerne af apiosyl og rhamnosyl i antioxidantvirkninger.

2. Resultater

2.1. Metal-reducerende analyser (FRAP & CUPRAC)

I undersøgelsen udførte vi to metalreducerende assays, dvs. FRAP assay og CUPRAC assay. Som illustreret i Suppl. 1 øgede acteosid og dets derivater den relative FRAP (eller Cu^{2 plus}-reducerende effekt) procenter ved 0-10 昭/L på en dosisafhængig måde. Deres rækkefølge af relative metalreducerende niveauer faldt groft i størrelsesordenen acteosid > forsythosid B > poliumosid (tabel 1).

2.2. PTIO・-Scavenging Assay

PTIO*-scavenging assayet blev for nylig udviklet af vores laboratorium [16]. Det kan bruges til at evaluere antioxidantniveauerne og til at udforske antioxidantvejene. Som vist i Suppl. 1, kunne acteosid og dets derivater med succes opfange PTIO* ved pH 4,5 og pH 7,4. Ifølge IC50-værdierne i tabel 1 var deres relative PTIO*-opfangende niveauer ved den samme pH-værdi imidlertid forskellige fra hinanden. Hvert acteosid og dets derivater udviste også forskellige PTIO•-fjernende niveauer mellem pH 4,5 og pH 7,4. Generelt var PTIO^-opfangningsniveauerne ved 7,4 højere end ved pH 4,5.

2.3. ABTSplus9- Skævging og DPPH・-Scavenging Assays

ABTS^plus—Scavenging og DPPH — Scavenging er nu meget brugt til antioxidantundersøgelser af rene forbindelser eller ekstrakter. Som det ses i Suppl. 1, øgede akteosid og dets derivater koncentrationsafhængigt ABTS plus -opfangende eller DPPH・-opfangende procenter. Men med hensyn til IC50-værdierne i tabel 1 blev deres relative ABTS plus ^-opfangende niveauer fundet i rækkefølgen af ​​acteosid > forsythosid B > poliumosid > Trolox. En lignende rækkefølge kunne også observeres i DPPH-opfangningsanalysen.

2.4. UPLC-E SI—Q-TOF—MS/MS Analyse af DPP H Reaction produkter

Reaktionsproduktet af DPPH・ med hver af tre phenylpropanoidglycosider blev undersøgt ved hjælp af UPLC—ESI—Q-TOF—MS/MS-analyse. I analysen (Suppl. 2) producerede ingen af ​​de tre phenylpropanoidglycosider RAF-produkttoppen. Til sammenligning viste det sig, at koffeinsyre gav et dimerprodukt(m/z359-360, Suppl. 2).

2.5. UV-Vis-Spectra Analyse af Fe^{2 plus}- Chelaterende produkter

Da UV-vis-spektre kan karakterisere metalkomplekser, brugte undersøgelsen således UV-vis-spektre til at analysere den mulige Fe^{2 plus}-chelaterende reaktion med tre phenylpropanoidglycosider. Som vist i figur 2,hver af dem kunne producere et badokromisk skift (335 nmT364 nm) i UV-spektrene. I mellemtiden kunne hver af dem give to svage vis-spektra-toppe i de synlige spektre (480 nm og 719 nm)og føre til et lysegrønt udseende. Imidlertid var spidsintensiteten i faldende rækkefølge af poliumosid > forsythosid B > acteosid.

akteosidicistanchekanforbedre hukommelsen

2.6. Pyrogallol autooxidationsanalyse for superoxidanion (•O2~) Oprydning

Pyrogallol-autooxidationsanalysen blev forbedret af vores laboratorium i 2012 [17]. Det blev brugt til at estimere ・O2--opfangningspotentialet i denne undersøgelse. Som det ses i Suppl. 1, kunne alt akteosid og dets derivater dosisafhængigt øge --opfangningsprocenterne. Imidlertid faldt den relative bioaktivitet i størrelsesordenen poliumosid > forsythosid B > acteosid ifølge IC50-værdierne i tabel 1.

cistanchedeserticolaakteosidfordele

2.7. Cytobeskyttende effekt mod oxidativt stressede bmMSC'er (MTT-assay)

For at vurdere de cytobeskyttende virkninger af acteosid og dets derivater udførte vi et MTT-assay. I analysen blev bmMSC'er beskadiget af oxidativt reagens H₂O₂, blev de beskadigede bmMSC'er derefter behandlet med acteosid og dets derivater. A'et_490nmværdier blev brugt til at vurdere de relative cytobeskyttende virkninger. Som det ses i tabel 2, øgede hvert acteosid og dets derivater dosisafhængigt A_490nmværdier. Imidlertid gav poliumosid ved samme koncentration de højeste A490nm-værdier.