牛蒡苷元的制備及其抗腫瘤作用機制.pdf

1、惡性腫瘤是嚴重威脅人類健康的的主要疾病之一，全球平均每8個死亡病例中就有1人死于癌癥。目前，大多數(shù)的抗腫瘤藥物雖然具有一定療效，但仍然存在著副作用大、價格昂貴等諸多劣勢。因此，尋找新型、高效、低毒的抗腫瘤藥物是我們面臨的巨大挑戰(zhàn)。我國的傳統(tǒng)醫(yī)學在治療腫瘤方面有著悠久的歷史，中草藥中含有多種具有很強抗腫瘤作用的植物單體，如何將其分離提取出來并進行合理的開發(fā)利用，成為了世界醫(yī)學面臨的重要課題?，F(xiàn)代藥理學研究證明，中藥牛蒡子具有抗炎、抗病毒、

2、抗腫瘤等多種生物活性。其主要有效成分牛蒡苷(Arctiin，ARC)在人體內生物利用度低，需經(jīng)腸道微生物酶解轉化為牛蒡苷元(Arctigenin，ARG)方能吸收入血液，發(fā)揮藥效。目前，藥學研究用ARG多為實驗室自制，其制備方法都或多或少存在著一些不足之處，如提取效率低、步驟繁雜、對實驗室設備要求高等。本研究采用微生物發(fā)酵法和硅膠柱層析法從牛蒡子粉中分離純化ARG，成功建立了一種簡便高效的提取方法。此外，據(jù)相關報道，ARG可以抑制多種惡

3、性腫瘤細胞的生長，但對于其抗腫瘤作用的分子機制卻知之甚少。本研究選取人肝細胞癌作為研究對象，對ARG體內外抗腫瘤機制進行了深入探討。
　　ARG的制備:本研究采用微生物發(fā)酵法，篩選出泡盛曲霉變種和里氏木霉作為發(fā)酵菌種，利用兩株霉菌所產生的生物酶對牛蒡子粉進行炮制，將牛蒡子粉中的牛蒡苷轉化為牛蒡苷元。并且通過對發(fā)酵過程中碳源、氮源、發(fā)酵時間、pH、裝液量、接種量、發(fā)酵底物固液比、碳氮比等諸多因素進行優(yōu)化，制定出一套牛蒡子粉最佳發(fā)酵工

4、藝，可使牛蒡苷轉化率達97.8％，產物溶出率達95.7％，損失率低至4.3％。最后采用硅膠柱層析法純化牛蒡子發(fā)酵粗提物，牛蒡苷元純化產物為白色晶體，純度可達到99％以上。
　　ARG體外抗腫瘤機制研究:通過MTT比色法檢測ARG在體外對腫瘤細胞株和正常細胞株的增殖抑制活性，結果表明ARG具有良好的廣譜抗癌活性，但對正常細胞卻沒有明顯的抑制作用。為進一步研究ARG的抗腫瘤機制，本研究選擇人肝細胞癌作為研究對象，通過AnnexinⅤ-

5、FITC/PI雙染法、透射電鏡觀察、線粒體跨膜電位檢測、和Hoechst33342/免疫熒光染色等試驗方法從細胞形態(tài)學和分子生物學角度說明ARG可以誘導Hep G2和SMMC7721細胞的凋亡。而后，采用qPCR、流式細胞儀和Western blot等試驗技術檢測細胞凋亡信號通路及凋亡相關因子。結果發(fā)現(xiàn)，當ARG作用于Hep G2細胞時，首先會破壞細胞線粒體的氧化還原功能，同時使NADPH酶和細胞色素P450酶參與的代謝過程發(fā)生異常，從

6、而導致細胞中ROS水平升高。在ROS的影響下，MAPK信號通路中JNK和p38被激活，兩者共同促進了Hep G2細胞內源性凋亡途徑的活化，于此同時，p38參與激活其外源性凋亡途徑并上調p53的表達。最終，在兩條凋亡途徑共同作用下，細胞中的caspase蛋白群被激活，從而介導了Hep G2凋亡的發(fā)生。此外，ARG還可以抑制Hep G2細胞中NF-κB的核轉移和PI3K/Akt信號通路的激活。上述結果表明ARG是一種“多靶點”化合物，它可以

7、通過調節(jié)細胞中的多種信號轉導來誘導細胞的凋亡。
　　ARG體內抗腫瘤機制研究:在對裸鼠人肝癌移植瘤進行體內抑癌作用研究中發(fā)現(xiàn)，ARG對人肝癌移植瘤具有顯著的抑制作用，20 mg/kg ARG對Hep G2移植瘤抑瘤率可達44.55％。并且?guī)缀醪粫闪鲂∈蟮囊话銧顟B(tài)及肝、肺、腎等主要臟器產生不良影響。進一步研究發(fā)現(xiàn)，ARG在體內抑制腫瘤組織的生長是通過誘導腫瘤細胞凋亡來實現(xiàn)的。其主要作用機制是通過上調p-JNK、p-p38、Bax

8、以及TNF-α的表達介導細胞凋亡的發(fā)生。ARG體內抗腫瘤研究說明ARG不僅可以抑制腫瘤的生長，同時具有低毒的作用特點，此研究結果為ARG的進一步開發(fā)奠定了試驗基礎。
　　綜上所述，本研究發(fā)明建立了一種簡便高效的ARG提取方法，適合于實驗室自行提取制備ARG，并且此方法具有成本低廉、提取純度高、污染少等諸多優(yōu)點。在此基礎之上，本研究對ARG的抗腫瘤作用及其體內外作用機制進行了深入探索。研究結果表明，ARG在體內外均具有良好的抗腫瘤作