胡芦巴化学成分制备及其对3T3-L1脂肪细胞糖脂代谢作用机制研究

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糖尿病(diabetes mellitus,DM)是一种严重危害人类健康的慢性代谢性疾病,研究发现糖尿病的发生与胰岛素抵抗具有十分密切的联系。胡芦巴(Trigonellafoenum-graecum L.)为豆科胡芦巴属一年生草本植物,具有悠久的食用和药用历史。近年来,国内外学者发现胡芦巴具有降血糖、降血脂功效。为了寻找胡芦巴所含降血糖、降血脂的物质基础、探讨其作用机制,本学位论文对胡芦巴种子的成分及其活性进行了较为全面、系统和深入的研究,取得了以下重要研究结果和结论。  1、通过单因素实验筛选出料液比、提取时间、提取温度三个主要因素,以胡芦巴种子多糖提取得率为响应值进行Box-Behnken中心组合试验设计。响应面分析结果表明,当料液比为1∶28(g∶mL),提取时间1.2h,提取温度85℃时,胡芦巴种子多糖最大提取得率为19.89%,接近于模型预测值20.24%。结果表明,采用响应面法优化胡芦巴种子多糖的提取工艺条件,得到的多糖提取工艺流程具有实际应用价值。  2、首先将胡芦巴种子采用75%乙醇提取,分别用石油醚、乙酸乙酯和水饱和正丁醇对乙醇提取物浸膏依次萃取,然后通过优化溶剂系统,采用二次高速逆流色谱法对胡芦巴乙酸乙酯萃取部位进行分离制备。最终优化条件为:第一步采用正己烷∶乙酸乙酯∶甲醇∶水(1∶5∶1∶5,v/v/v/v)为两相溶剂系统,流动相流速1.5mL/min,第二次分离采用乙酸乙酯∶水(1∶1,v/v)为溶剂系统,流动相流速2.0rnL/min,两次分离过程中,主机转速和分离温度均为900rpm,30℃。采用两次高速逆流分离,得到脱氧土大黄苷、丹叶大黄素、荭草素、牡荆素、异牡荆素和土大黄苷等6种化合物。  3、采用大孔吸附树脂对胡芦巴正丁醇萃取部位进行了纯化,再通过优选高速逆流色谱最佳分离条件,建立了连续进样高速逆流色谱分离模式。实验结果表明∶选择2.0g HPD300型大孔树脂(柱体积约为5mL)进行湿法装柱,以25.0mL pH5.0的样液上柱,流速0.5mL/min;充分吸附后用3BV去离子水洗柱,再用27.0mL50%的乙醇溶液以流速0.6mL/min进行解吸,目标化合物平均回收率为91.76%,总含量达56.94%,约为纯化前总含量的4倍。以纯化后的萃取物作为样品,选择正己烷∶乙酸乙酯∶甲醇∶水(1∶4∶2∶6,v/v/v/v)为溶剂系统,流动相流速为2.2mL/min,通过4次高速逆流色谱连续进样,每次120mg,分离得到146.4mg土大黄苷和174.8mg丹叶大黄素。  4、以3T3-L1脂肪细胞为受试对象,考察了各化合物对脂肪细胞活力的影响,选择最佳的药物作用浓度;通过油红O染色,考察各化合物对前体细胞脂质形成的影响;对分化成熟的3T3-L1脂肪细胞建立胰岛素抵抗模型,各化合物干预48h后,通过检测各化合物对脂肪细胞对葡萄糖摄取能力以及对细胞内甘油三酯的含量,考察各化合物对胰岛素抵抗的改善作用。综合分析实验结果,发现在各化合物中,荭草素在浓度低于50μg/mL时不影响3T3-L1脂肪前体细胞活力,同时,在促进3T3-L1脂肪细胞对葡萄糖摄取的同时,还促进了脂肪细胞内甘油三酯的分解。初步判断荭革素具有改善胰岛素抵抗的作用。  5、采用western blot法检测检测荭草素对脂肪细胞糖代谢相关蛋白(p-AMPK和GLUT4)表达的影响;同时,采用共聚焦显微镜观察葡萄糖转运蛋白GLUT4在细胞膜表面的转移和聚集。综合探讨荭草素影响脂肪细胞糖代谢和改善胰岛素抵抗的作用机制。结果发现,荭草素对AMPK的磷酸化水平和GLUT4的表达具有促进作用,且AMPK的磷酸化水平和GLUT4的表达随着荭草素浓度的升高呈剂量依赖关系,当浓度达到50μg/mL时,对AMPK的磷酸化表现出极显著水平(P<0.01)。同时,共聚焦显微镜观察结果发现,随着荭草素浓度的升高,细胞膜表面的GLUT4的聚集也增多。  本文通过较为系统的试验研究,通过分离制备、活性筛选,从制备得到的多种成分中筛选出具有调节糖脂代谢,改善胰岛素抵抗的单体化合物荭草素,并综合探讨荭草素影响脂肪细胞糖代谢和改善胰岛素抵抗的作用机制。荭草素可能通过促进糖代谢相关蛋白AMPK的磷酸化以及葡萄糖转运因子GLUT4的表达来达到降血糖的作用和改善胰岛素抵抗的作用,本项研究明确了胡芦巴种子中的降血糖成分,这为开发胡芦巴作为治疗糖尿病的植物资源提供的实验依据。
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