桑叶多糖分离纯化、结构解析及生物活性研究

来源 :上海中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ahde2006
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目的:本论文的目的是研究桑叶多糖的结构,在此基础上探索结构特征明确的桑叶多糖是否是中药桑叶在胰岛β细胞凋亡保护和肠道菌群改善中发挥作用的功效关联活性物质,研究将为桑叶多糖的创新药物研究提供理论基础。方法:1.桑叶粗多糖的提取:采用水提醇沉法获得桑叶水提粗多糖。桑叶水提后的残渣在冰浴下用5%Na OH浸提,然后再用以95%乙醇沉淀,然后烘干沉淀物得桑叶碱提粗多糖。2.水提桑叶粗多糖的分离纯化:从桑叶这味药材中提取得到的水提粗多糖,先用DEAE Sepharose Fast Flow离子交换柱进行初步分离纯化,然后再用Sephacryl S-300 HR凝胶柱进行进一步分离纯化制备得到均一多糖。最后,利用高效凝胶渗透色谱法(High performance gel permeation chromatography,HPGPC)对各桑叶多糖进行分子量及纯度测定。3.桑叶多糖的结构特征分析:用硫酸苯酚法测定多糖的中性糖含量、用间苯基苯酚法测定多糖的糖醛酸含量、用BCA法测定用桑叶多糖的蛋白含量、用PMP(1-phenyl-3-methy-5-pyrazolone)衍生化后结合HPLC(High performance liquid chromatography)法和糖醇乙酸酯衍生法(GC法)分析单糖组成、用异硫氰酸苯酯(PITC)衍生法分析氨基酸组成、采用溴化钾压片法对多糖进行红外光谱分析、用甲基化法分析多糖中糖残基连接方式以及用β-消除法确定多糖与蛋白之间的连接方式等。4.采用caspase 3/7活性试剂盒测定不同浓度桑叶多糖对PA诱导的INS-1E细胞凋亡的保护作用;MTT法检测多糖对PA诱导的INS-1E细胞的细胞毒性影响。5.Western blot法检测不同浓度的桑叶多糖对PA诱导的INS-1E细胞凋亡cleaved caspase 3蛋白表达的影响。6.观察桑叶多糖对Bacteroides thetaiotaomicron(BT),Bacteroides ovatus(BO)和Bacteroides cellulosilyticus(BC)三种拟杆菌的生长影响,筛选活性最好的均一多糖。7.短链脂肪酸的定量分析:在一定的时间下桑叶多糖作用于菌株之后,收集菌液,离心,取上清进行萃取,然后通过GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometer)进行短链脂肪酸定量分析。结果:1.桑叶多糖分离纯化和结构表征(1)经过水提醇沉法得到桑叶水提粗多糖(命名为SY)164.75g,得率为3.30%。将经沸水提取后的药材残渣,用5%Na OH碱提获得桑叶碱提粗多糖(命名为JSY)13.33g,得率为0.26%。(2)桑叶粗多糖(SY)先经阴离子交换柱分离得到组分SY02,再经Sephacryl S-300 HR凝胶柱纯化得到组分SY02-3。然后,SY02-3再经S300凝胶柱分离得到两种均一多糖分别为SY2-3A与SY02-3B,分子量分别为3.7×10~4Da和1.03×10~4Da。SY02-3A的得率为0.23%,蛋白的含量为9.12%,糖醛酸含量为30.00%,中性糖含量为73.94%;SY02-3B的得率为0.99%,蛋白含量为73.7%,糖醛酸含量为9.57%,中性糖含量为17.93%。(3)SY经阴离子交换柱分离得到的另一个组分SY01-2再经由Sephacryl S-300HR凝胶柱进一步分离纯化得到均一多糖SY01-23,其得率为1.76%,糖醛酸含量为29.84%,中性糖含量为34.75%,蛋白含量为11.11%,。(4)SY02-3A是一种蛋白含量较低的酸性肽聚糖,单糖组成为鼠李糖(Rha)、半乳糖醛酸(Gal A)、半乳糖(Gal)、木糖(Xyl)、阿拉伯糖(Ara),其摩尔比为23.97:33.85:11.73:5.04:25.41。而SY02-3B是一种蛋白含量较高的蛋白聚糖,由Rha、Gal A、葡萄糖(Glc)、Gal、Xyl与Ara组成,其摩尔比为19.83:10.34:45.42:9.01:2.23:13.17。而SY02-3B的蛋白部分是由14种氨基酸组成。经甲基化分析结果表明SY02-3主要含T-Rha(7.18%)、1,2-Rha(7.10%)、T-Ara(7.42%)、1,3,5-Ara(6.13%)、T-Gal(10.09%)、1,3,6-Gal(16.30%)以及T-Xyl(15.98%)等残基。SY01-23为一种均一的酸性果胶类多糖并且含有少量的蛋白,由Rha、Glc A(葡萄糖醛酸)、Gal A、Glc、Gal、Xyl以及Ara组成,其摩尔比为18.64:8.46:23.75:5.65:15.67:2.38:25.45。SY01-23由T-Ara(24.52%)、1,5-Ara(24.58%)、1,3,5-Ara(12.61%)、T-Rha(7.20%)、1,3,4-Rha(8.70%)、T-Gal(6.81%)、1,3,4-Gal(10.70%)等糖残基组成,且初步推测SY01-23中存在1,4-Gal A、1,6-Gal A、1,4-Glc A、T-Gal A以及1,3,4-Gal A残基。2.桑叶多糖生物活性(1)SY02-3能够呈剂量依赖性地抑制caspase 3活性,对棕榈酸(PA)诱导的细胞凋亡具有保护作用,且在其达到1 mg/m L浓度时,SY02-3的活性最佳。与此同时,SY02-3能够通过下调cleaved caspase 3蛋白表达来抑制PA诱导的INS-1E细胞凋亡。(2)桑叶多糖SY01-23对卵形拟杆菌BO和解纤维拟杆菌BC两种菌的生长作用明显优于SY01-21和SY01-22。且进一步证实,SY01-23在浓度为2.5 mg/m L和5 mg/m L时均可以促进BO和BC的生长。且进一步研究发现BO菌和BC菌均能利用SY01-23(5 mg/m L)产生乙酸和丙酸,其中BO菌能产生更多短链脂肪酸。结论:本课题从桑叶中提取分离纯化得到SY02-3多糖组分,SY02-3由两种均一的酸性多糖SY02-3A和SY02-3B组成。SY02-3A与SY02-3B分别为结构新颖且复杂的桑叶肽聚糖和蛋白聚糖。SY02-3A的蛋白含量较低,而SY02-3B蛋白含量高达73.7%,由14种氨基酸组成。SY02-3可以保护PA诱导的INS-1E细胞凋亡,这种作用可能与降低caspase 3活性和下调cleaved caspase 3蛋白表达有关。SY01-23在浓度为2.5 mg/m L和5 mg/m L时均可以促进卵形拟杆菌BO和解纤维拟杆菌BC两种菌株生长。BO与BC两种肠道拟杆菌可通过利用桑叶多糖SY01-23产生对人体有益的短链脂肪酸乙酸和丙酸。上述研究为我们发现中药桑叶多糖新的活性物质基础及其创新药物研究提供了新的理论依据。
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