基于Caco-2细胞的大黄-甘草药对活性成分在线筛选及其肠吸收过程研究

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目的:大黄为临床常用药材,药理作用广泛,其中蒽醌类是其主要的有效成分。但同时研究发现这类成分对机体有毒性作用,特别是肝肾毒性。所以临床上大黄一般都经过炮制或者配伍后使用。大黄-甘草为临床常用配伍形式,是经典的泻下药对,配伍甘草能够缓和大黄的烈性,降低大黄的毒性。本课题通过Caco-2脂筏色谱对大黄-甘草主要有效成分进行在线筛选,应用分子对接技术验证筛选出的有效成分与外排转运体之间的相互作用关系,考察甘草中主要活性成分对P-糖蛋白功能及BCRP、MRP2外排蛋白表达的影响,最后建立Caco-2细胞吸收转运模型,研究甘草主要有效成分对大黄酸、大黄素吸收转运的影响,以期从药物吸收转运的角度为甘草解毒提供新的依据。方法:首先构建Caco-2细胞脂筏亲和色谱,并对其专属性进行考察,将成功构建的脂筏色谱应用于甘草及大黄主要有效成分的在线筛选。结合筛选结果及文献报道,以甘草主要有效成分甘草酸、甘草次酸、甘草苷及异甘草苷作为小分子配体,以P-糖蛋白、BCRP、MRP2等外排蛋白作为大分子受体,应用分子对接进一步探讨和验证其相互作用关系。MTT实验考察大黄-甘草主要有效成分对Caco-2细胞的毒性,通过大黄-甘草成分联合给药的方式考察甘草有效成分对大黄酸、大黄素的解毒作用,罗丹明-123蓄积实验考察甘草主要有效成分对P-糖蛋白功能的影响。同时,利用Western Blot和RT-PCR实验考察甘草酸、甘草次酸、甘草苷等甘草主要有效成分对P-糖蛋白、BCRP、MRP2外排转运蛋白等表达的影响。在此基础上建立Caco-2细胞单层模型,研究甘草主要有效成分对大黄酸、大黄素吸收转运的影响。结果:课题成功构建了基于Caco-2细胞的脂筏亲和色谱识别模型,并对大黄及甘草的主要有效成分进行了在线识别。结果表明,该模型能特异性识别甘草中的甘草酸、甘草次酸、甘草苷、异甘草苷、异甘草素及光甘草定等成分,以及大黄中的大黄酸和大黄素。分子对接实验证明,甘草中的甘草酸、甘草次酸、甘草苷和异甘草苷均能与P-糖蛋白、BCRP及MRP2的多个活性氨基酸位点产生氢键作用力。细胞毒性实验表明,甘草酸(10μg/m L)、甘草次酸(5μg/m L)均能够降低大黄酸、大黄素对Caco-2细胞的生长抑制作用。在罗丹明蓄积实验中,显示甘草酸、甘草次酸、甘草苷三种成分都能促进P-糖蛋白对罗丹明-123的外排作用。同时,Western Blot和RT-PCR实验研究显示,甘草酸、甘草次酸、甘草苷均可在一定程度上诱导P-糖蛋白、BCRP、MRP2蛋白的表达,其中甘草次酸能够降低紧密连接Claudin-1蛋白的表达。大黄酸和大黄素的双向转运实验中,成功构建了Caco-2细胞单层模型,并证实甘草酸、甘草次酸及甘草苷具有促进大黄酸、大黄素外排的作用。结论:本课题分别从脂筏色谱亲和识别、分子对接、蛋白表达和细胞单层模型等多方面进行研究,证实甘草主要有效成分甘草酸和甘草次酸能不同程度降低大黄酸、大黄素对Caco-2细胞的毒性。其中,甘草酸、甘草次酸和甘草苷对P-糖蛋白、BCRP的表达具有显著诱导作用,甘草酸的诱导作用最强。此外,甘草酸、甘草次酸及甘草苷能够增强P-糖蛋白的外排功能,促进大黄酸、大黄素的外排。推测甘草可通过促进大黄的外排而发挥减毒效果,本课题的研究结果能够从药物吸收转运的角度为甘草的解毒效应提供新的依据。
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