鮑魚殼中活性物質(zhì)的相互作用指紋圖譜初步研究

張　紅，朱苑露，王旭瑩，劉承君，段　蓿，譚成玉，孔　亮，李　偉

（大連海洋大學(xué)，遼寧大連　116023）

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試驗(yàn)研究

鮑魚殼中活性物質(zhì)的相互作用指紋圖譜初步研究

張紅，朱苑露，王旭瑩，劉承君，段蓿，譚成玉，*孔亮，*李偉

（大連海洋大學(xué)，遼寧大連116023）

將色譜方法與光譜技術(shù)充分結(jié)合，用于對海洋藥物鮑魚殼的分析。利用傅里葉紅外變換初步分析鮑魚殼成分，進(jìn)一步利用化學(xué)法——苯酚-硫酸法測定糖含量。采用氨基柱和糖分析柱分析了鮑魚殼粗提取物，分別得到14種組分和37種組分。通過微超濾-HPLC相互作用指紋譜，篩選出其中至少有5種成分與DNA和7種成分與HSA有相互作用的活性成分。

天然藥物；微超濾-HPLC；相互作用指紋圖譜；鮑魚殼

0　引言

鮑魚殼是一種來自海洋的常用傳統(tǒng)中藥，又名石決明，經(jīng)過洗凈、烘干、敲碎、研磨后可入藥，具有清熱平肝、滋陰壯陽的作用。另外，對目障、翳痛、青光眼、夜盲等癥都能起到良好的治療作用。研究表明，其中CaCO3含量占90%以上，其他成分包括蛋白質(zhì)、微量元素和多糖類成分等［1-3］。海洋多糖類作為天然高分子化合物同蛋白質(zhì)、核酸一樣，是維持機(jī)體正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要組成部分，同時具有特殊的藥理活性［4-7］。

包括海洋藥物在內(nèi)的天然藥物均具有成分復(fù)雜、組分物化性質(zhì)差異大、干擾成分多等特點(diǎn)，而高效液相色譜具有高效、快速、適應(yīng)面廣的優(yōu)點(diǎn)，這種分析手段克服了天然藥物成分多樣復(fù)雜、分析難度大的問題，在天然藥物活性成分的篩選分析和品質(zhì)控制等方面得到了迅速的發(fā)展。作為高效分離工具，色譜及其聯(lián)用技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜樣品的分析中［8-9］。然而，常規(guī)的液相色譜雖有著卓越的分離能力，但不能提供藥物與生物分子相互作用的生物活性信息。生物指紋圖譜基于藥物與生物分子識別原理，將藥物與生物大分子的相互作用和色譜分析相結(jié)合，通過比較藥物與生物大分子作用前后色譜圖的變化，即可鑒別出具有生物活性的物質(zhì)，而這些物質(zhì)很有可能是潛在的藥物先導(dǎo)化合物［10-11］。

本文以鮑魚殼為分析對象，利用了微超濾-HPLC篩選和分析其中的糖類活性成分，在色譜分析之前，將藥物提取物與生物大分子（人血清白蛋白、ct-DNA） 混合，使二者充分進(jìn)行相互作用，通過比較樣品與靶點(diǎn)作用前后色譜圖的變化，獲得具有相互作用信息的生物指紋圖譜。

1　試驗(yàn)部分

1.1材料和儀器

1.1.1試劑與材料

鮑魚殼，大連獐子島漁業(yè)集團(tuán)產(chǎn)品；乙腈（色譜純）、100%乙醇（分析純），山東禹王實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；苯酚（分析純），天津科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心產(chǎn)品［80%苯酚（80 g苯酚中加入20 g水，使之溶解）］，［5%苯酚（臨用前以80%苯酚配制，每次測定均需現(xiàn)配）］；葡萄糖（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠產(chǎn)品；其余試劑均為分析純；試驗(yàn)用水，均為經(jīng)Milli-Q水處理系統(tǒng)（Millipore，USA）純化的超純水。

小牛胸腺DNA（ct-DNA）購于Sigma（St.Louis，USA），經(jīng)氯仿/異戊醇抽提并除去蛋白后，溶于PBES（6 mmol/L Na2HPO4，2 mmol/L NaH2PO4，1 mmol/L EDTA，185 mM NaCl，pH值為7.0）緩沖液中，每次使用前新鮮配制；人血清白蛋白HSA購于Sigma（St.Louis，USA），準(zhǔn)確稱量0.019 9 g HSA（分子量為66 478 Da），將其溶于1 mL pH值7.4的磷酸鹽緩沖溶液中，得到的HSA濃度為0.3 mmol/L，每次使用時新鮮配制；超濾管（截流分子量10 kDa，Millipore，USA）。

1.1.2儀器設(shè)備

（1）液相色譜系統(tǒng)1是由2臺LC-10ATvp型泵（Shimadzu，Japan），7725i型進(jìn)樣閥帶有20 μL或10 μL的定量環(huán)，Waters 996型二極管陣列檢測器（Waters，USA），Millennium32型色譜工作站（Waters，USA） 組成。色譜柱（分析型，250 mm×4.6 mm I.D.），填充5 μm Hypersil-NH2的色譜填料，大連依利特分析儀器有限公司產(chǎn)品。

（2）液相色譜系統(tǒng)2是由Waters 1525型二元梯度泵（Waters，USA），Waters2707型自動進(jìn)樣器（Waters，USA），Waters 2998型二極管矩陣檢測器（Waters，USA），Waters 2414型示差檢測器（Waters，USA），Breeze 2型色譜工作站（Waters，USA） 組成。色譜柱（分析型，300 mm×7.8 mm I.D.），填充9 μm聚苯乙烯二乙烯苯樹脂的色譜填料（BIORAD，USA）。

（3）MALDI-TOF檢測都在在線正離子模式下進(jìn)行。延遲時間90 ns，萃取電壓20 kV。以DHB（10 mg/mL，含10 mmol/L NaCl的50%ACN-H2O）溶液作為分析多糖的基質(zhì)。點(diǎn)靶體積是0.5 μL，室溫下?lián)]發(fā)至干。

（4） FT-IR系統(tǒng)（Spectrum GX，Perkin Elmer，USA），DTGS檢測器（England）。

（5）紫外分光光度計(jì)（OPTIZN2120 UV，MECASYS，Korea）。

（6）離心機(jī)（Beckman，AllegraTM64R Centrifuge，USA）。

1.2試驗(yàn)條件與方法

1.2.1色譜條件

（1） 色譜柱1為250 mm×4.6 mm I.D.，填充5 μm Hypersil-NH2的色譜填料；流動相為梯度洗脫0～30 min、80%～40%乙腈/水（V/V），30～60 min、40%～20%乙腈/水（V/V）；流速為1.0 mL/min；柱溫為室溫；檢測器為二極管陣列檢測器。

（2） 色譜柱2為300 mm×7.8 mm I.D.，填充9 μm聚苯乙烯二乙烯苯樹脂的色譜填料；流動相為等梯度洗脫的0.01 mol/L H2SO4；流速為0.6 mL/min；柱溫為35℃；檢測器為示差檢測器。

1.2.2鮑魚殼中糖類提取物溶液的制備

（1）粗提取物的制備。鮑魚殼經(jīng)清洗晾干、粉碎過篩后，以水為溶劑進(jìn)行索氏提取6 h，提取液經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾，經(jīng)減壓濃縮，冷凍干燥至粉末狀，于-20℃條件下貯藏，作為粗提取物備用。

（2）初級分離物的制備。上述濾液經(jīng)大孔樹脂吸附后，依次用100%水、20%乙醇/水、40%乙醇/水、60%乙醇/水（V/V）洗脫，得到4個分級組分，旋轉(zhuǎn)冷凍濃縮至粉末狀，于-20℃條件下貯藏，作為初級分離物備用。

準(zhǔn)確稱取10 mg上述粉末，加入0.5 mL水，充分溶解后，在離心力為18 000×g下離心10 min，取上清液進(jìn)樣分析，進(jìn)樣體積為20 μL。

1.2.3紅外光譜分析

參照文獻(xiàn)［12-13］進(jìn)行。取嚴(yán)格脫水的供試品微量，采用KBr研磨壓片后，在4 000～400 cm-1紅外波數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。

1.2.4提取物中總糖含量的測定

苯酚-硫酸法是利用多糖在硫酸的作用下先水解成單糖，并迅速脫水生成糖醛衍生物，然后與苯酚生成橙黃色化合物，再以比色法測定。

（1） 工作曲線的繪制。準(zhǔn)確稱取標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖20 mg于500 mL容量瓶中，加水至刻度，分別吸取0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6，1.8 mL，各以蒸餾水補(bǔ)至2.0 mL，然后加入5%苯酚1.0 mL及濃硫酸5.0 mL，搖勻冷卻，室溫放置20 min后于490 nm處測定吸光度。以2.0 mL水按同樣顯色操作為空白，平行3組，橫坐標(biāo)為多糖含量、縱坐標(biāo)為吸光度，制作工作曲線。

（2）供試品中總糖含量的測定。精確稱取所有供試品10 mg，加入1.0 mL水，充分溶解后，在離心力為18 000×g下離心10 min，取上清液進(jìn)行測定。方法同上。

1.2.5藥物與DNA結(jié)合率的測定

移取鮑魚殼粗提物溶液60 μL，加入300 μL PBES緩沖溶液配制成與DNA作用之前的樣品溶液。同時，取同上述相同體積的鮑魚殼粗提物溶液，加入300 μL溶解有DNA的PBES緩沖溶液，將混合物置于37℃的恒溫水浴鍋中溫浴10 min，溫浴后將其移至超濾管中，然后置于離心機(jī)中，在離心力為5 000×g下離心10 min。取離心后超濾液連續(xù)進(jìn)樣3次，測定其中生物堿類化合物的色譜峰面積，并計(jì)算RSD。藥物與DNA結(jié)合率計(jì)算式如下：

式中：Aa——藥物與DNA結(jié)合的混合溶液中游離藥物的峰面積；

Ab——混合物與DNA反應(yīng)之前的峰面積。

1.2.6藥物與HSA結(jié)合率的測定

方法同上，將上述DNA溶液替換為HSA溶液。

2　結(jié)果與討論

2.1傅里葉變換紅外光譜儀對供試品的成分分析

在本文中，利用傅里葉變換紅外光譜儀對從鮑魚殼中提取的糖類成分結(jié)構(gòu)初步進(jìn)行了分析。

鮑魚殼提取物的紅外光譜圖比較見圖1，鮑魚殼粗提物的紅外光譜見圖2。

由圖1可知，這5個提取物在關(guān)鍵區(qū)域都有出峰，且極為相似，可以鑒定這5個供試品中都含有相同類的物質(zhì)。

由圖1和圖2紅外光譜顯示，鮑魚殼提取物經(jīng)紅外光譜分析在3 500～3 200，3 000～2 800，1 400～1 200，1 200～1 000 cm-1處均有多糖特征吸收峰。3 423.7 cm-1處有寬展圓滑的強(qiáng)吸收峰為O-H鍵的伸縮振動，表明多糖存在分子內(nèi)和分子間的氫鍵；2 935.5 cm-1處的吸收峰是C-H（CH，CH2和CH3）伸縮振動引起的，這個吸收峰常常被O-H伸縮振動引起的寬峰所掩蓋；1 440.5 cm-1處的吸收峰屬C-H的彎曲振動；1 603.2 cm-1處為C=0鍵的伸縮振動吸收峰；1 200～1 000 cm-1的吸收峰為吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)C-O的吸收蜂；880.8 cm-1吸收峰表明多糖分析結(jié)構(gòu)中存在β2糖苷鍵結(jié)構(gòu)。

通過紅外光譜的結(jié)構(gòu)鑒定，可以看出試驗(yàn)中提取的鮑魚殼粗提物和經(jīng)層析分離的4種組分均為多糖類化合物。

2.2苯酚-硫酸法測定提取物中總糖含量

為進(jìn)一步明確上述多糖類提取物中的總糖含量，采用苯酚-硫酸法測定提取物中糖含量。

（1） 工作曲線的繪制。按照1.2.4（1） 所示方法，于490 nm處測定不同質(zhì)量濃度葡萄糖的吸光度值，以吸光度對多糖微克數(shù)進(jìn)行線性回歸，獲得葡萄糖的工作曲線方程。

葡萄糖的工作曲線見表1。

表1　葡萄糖的工作曲線

（2）提取物中總糖含量的測定。按照1.2.4（2）所示方法，對鮑魚殼的粗提取物和初級分離物進(jìn)行了總糖含量的測定。

供試品中總糖含量考察（n=3）見表2。

圖1　鮑魚殼提取物的紅外光譜圖比較

圖2　鮑魚殼粗提物的紅外光譜

表2　供試品中總糖含量考察（n=3）

由表2可知，在20%乙醇/水洗脫的分離物中含糖量較多。

2.3色譜條件的考察

色譜柱為250 mm×4.6 mm I.D.，填充5 μm Hypersil-NH2的色譜填料，在確定乙腈/水（V/V）為流動相的基礎(chǔ)上，考察了不同的梯度洗脫條件，梯度條件如下：

梯度洗脫條件1：0～60 min，80%～20%乙腈/水（V/V）；

梯度洗脫條件2：0～30 min，80%～40%乙腈/水（V/V）；30～60 min，40%～20%乙腈/水（V/V）；

梯度洗脫條件3：0～60 min，80%～40%乙腈/水（V/V）；

梯度洗脫條件4：0～60 min，60%乙腈/水（V/V）；

梯度洗脫條件5：0～30 min，70%～30%乙腈/水（V/V）；30～60 min，30%～20%乙腈/水（V/V）；

梯度洗脫條件6：0～20 min，80%～70%乙腈/水（V/V）；20～40 min，70%～50%乙腈/水（V/V）；40～60 min，50%～20%乙腈/水（V/V）。

6種洗脫條件下鮑魚殼提取物的分離色譜見圖3。

圖3　6種洗脫條件下鮑魚殼提取物的分離色譜

由圖3可知，通過色譜分析，在6種梯度洗脫條件下獲得的餾分中均含有較多的組分，其中梯度洗脫條件2下分離的色譜峰更多，同時分析時間適中，比較適合用于指紋譜分析，因此選擇梯度洗脫條件2作為接下來色譜分析中的色譜條件。

2.4鮑魚殼中粗提取物、初級分離物中活性成分的分析

由于鮑魚殼粗提取物中的組分主要是糖類化合物，因此除了采用氨基柱以外，還采用糖分析柱對提取的組分進(jìn)行分離分析，作為對氨基柱分析的補(bǔ)充。同時，糖類化合物在紫外可見光下檢測靈敏度較低，因此試驗(yàn)采用2種檢測器對提取物進(jìn)行檢測。使用的檢測器分別是示差折光檢測器和二極管陣列檢測器，其中示差折光檢測器用于糖分析柱分離，二極管陣列檢測器用于氨基柱分離。在試驗(yàn)中，采用2種模式分別對粗提取物、初級分離物的溶液進(jìn)行色譜分析。

鮑魚殼粗提取物和分離組分的色譜圖比較見圖4。

由圖4可知，提取物中成分種類多，色譜峰分布較為均勻，滿足隨后的指紋譜分析要求。

由圖4（a）可知，在此色譜條件下，從圖中可以看到粗提取物中至少有14種成分得到較好的分離，進(jìn)一步說明供試品中含有糖類物質(zhì)等極性組分。

圖4　鮑魚殼粗提取物和分離組分的色譜圖比較

由圖4（b）可知，在粗提取物的分離譜圖中至少檢測到37種成分，較為復(fù)雜，由于氨基柱對極性化合物的選擇性不強(qiáng)，因此其中分離出的組分可能含有非糖類的極性化合物。上述的分離譜圖，可以作為相互作用指紋圖譜的依據(jù)。

2.5微超濾-高效液相色譜法用于鮑魚殼提取物相互作用指紋圖譜分析

由于采用氨基柱分離鮑魚殼粗提取物時，分離的色譜峰數(shù)量較多，有利于在相互作用指紋圖譜分析中獲得更多的信息，因此按照1.2.5、1.2.6所述方法，在一定色譜條件下（見1.2.1），采用離心微超濾-氨基高效液相色譜柱對提取物與生物大分子之間的相互作用進(jìn)行表征，分別測定了鮑魚殼中活性成分與小牛胸腺DNA和人血清白蛋白HSA的結(jié)合率。

鮑魚殼粗提取物與DNA相互作用前后圖譜比較見圖5。

由圖5中鮑魚殼粗提取物與ct-DNA作用前后的譜圖比較可以看到，在5～37 min范圍內(nèi)有至少5個組分的色譜峰面積有明顯變化。

鮑魚殼粗提取物與ct-DNA結(jié)合率的測定結(jié)果（n=3）見表3。

由表3可知，提取物中有5種組分與ct-DNA發(fā)生了不同程度的相互作用，這5種組分的分離譜圖如圖5所示。峰1～峰5的結(jié)合率分別為19.13%，7.44%，2.79%，45.71%，16.74%，其中峰4的結(jié)合率最高。

圖5　鮑魚殼粗提取物與D N A相互作用前后圖譜比較

表3　鮑魚殼粗提取物與ct-D N A結(jié)合率的測定結(jié)果（n=3）

人血清白蛋白（HSA）作為血漿中的主要蛋白質(zhì)，起到營養(yǎng)與運(yùn)輸?shù)淖饔?，在藥物相互作用研究中常用作藥物作用的靶蛋白。在本試?yàn)中，采用同樣方式對鮑魚殼粗提物組分與HSA之間相互作用進(jìn)行了初步分析。

鮑魚殼粗提取物與HSA相互作用前后圖譜比較見圖6。

圖6　鮑魚殼粗提取物與H SA相互作用前后圖譜比較

由圖6可知，鮑魚殼粗提取物與HSA作用前后的譜圖比較可以看出5～15 min，18～23 min內(nèi)有至少7種組分的色譜峰峰面積明顯減小，其他色譜峰未見有顯著的變化，說明鮑魚殼中某些成分與HSA之間具有一定相互作用。其中，峰3，4在與HSA作用后明顯得到完全分離，有可能是其中某個組分化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定而引起的變化。

鮑魚殼粗提取物與HSA結(jié)合率的測定結(jié)果（n=3）見表4。

表4　鮑魚殼粗提取物與H SA結(jié)合率的測定結(jié)果（n=3）

由表4可知，鮑魚殼粗提取物與HSA結(jié)合的7種組分結(jié)合率分別為56.27%，3.30%，28.88%，48.29%，7.75%，5.76%。由于HSA往往與酸性物質(zhì)發(fā)生相互作用，因此這些數(shù)據(jù)表明粗提取物中存在與HSA結(jié)合的酸性物質(zhì)。

3　結(jié)論

本文將微超濾-色譜方法用于海洋藥物中活性成分與生物大分子相互作用研究。首先，利用紅外光譜初步確定了鮑魚殼中含有多糖類化合物，并采用苯酚-硫酸法測定了總糖含量，以HPLC進(jìn)一步確定了其中至少含有14種多糖類物質(zhì)。其次，通過HPLC考察了不同洗脫條件對鮑魚殼在氨基柱上的分離情況，確定0～30 min，80%～40%乙腈/水（V/V）；30～60 min，40%～20%乙腈/水（V/V） 為最佳洗脫條件，并與糖分析柱的分離情況進(jìn)行了比較；在最佳洗脫條件下，也檢測到了至少37種組分，并在其中發(fā)現(xiàn)了至少有5種成分與DNA有相互作用，至少有7種成分與HSA有相互作用，為海洋藥物中活性成分藥理活性分析與篩選提供了依據(jù)。

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A Preliminary Study on the Biological Fingerprinting Chromatograms for Evaluation of the Interactions of Active Components in the Shell of Ablone

ZHANG Hong，ZHU Yuanlu，WANG Xuying，LIU Chengjun，DUAN Xu，TAN Chengyu，*KONG Liang，*LI Wei

（Dalian Ocean University，Dalian，Liaoning 116023，China）

In this thesis，the methods of chromatography and spectroscopy are used to analyze components from the shell of abalone.The polysaccharide components are preliminary analyzed by FTIR，and the total sugar concentration is determined by phenol-sulfuric acid method.There are more than 14 polysaccharide components and 37 compositions from the crude extract of shell of abalone are separated by HPLC.The interaction fingerprint of CUF-HPLC indicated that five components and seven components showed the binding activities to DNA and HSA，respectively.

natural medicines；micro ultrafiltration HPLC；inteaction fingerprint；the shell of ablone.

R284.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.07.001

1671-9646（2016）07a-0001-05

2016-05-20

海洋局公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201005024-3，201205022-7）。

張紅（1990— ），女，碩士，研究方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)。

孔亮（1970— ），男，博士，教授，研究方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)。李偉（1964— ），男，博士，教授，研究方向?yàn)樯锘瘜W(xué)。