0 引 言
猕猴桃根来源于猕猴桃科(Actinidiaceae)植物中华猕猴桃(
Actinidia chinensis Planch.)的根或根皮,又名阳桃根、羊桃根、藤梨根,具有活血消肿、祛风利湿、清热利尿、散热止血的功效
[1]。其含有的三萜类成分目前已被证实具有明显的抗肿瘤活性,含有猕猴桃根的复方制剂胃康颗粒在临床上也用于治疗结直肠癌、胃癌等消化道肿瘤
[2~4]。但在猕猴桃根抗肿瘤研究的报道中,大多是以猕猴桃根所含三萜类成分为研究基础,其中包括以制备含三萜的猕猴桃根提取物进行细胞活性评价,也有经提取分离得到单体化合物再进行活性评价的报道。但这些研究只阐明了猕猴桃根的某种提取物具有抗肿瘤作用,或者所含某些单体成分具有抗肿瘤作用,并未对猕猴桃根不同极性提取物的抗肿瘤作用进行比较。这些研究针对的肿瘤也多只选择了具体的某一种细胞株进行测试,或对某些单一细胞的抑制作用进行研究,暂未见猕猴桃根对同种恶性肿瘤的多种细胞株的抗肿瘤作用研究。
由于结肠癌是严重危害人类健康的常见恶性肿瘤之一,位居女性第2、男性第3
[5]。猕猴桃根的复方制剂在临床上也用于消化道肿瘤的治疗。此外,我国猕猴桃种植面积和产量均居世界第一
[6],猕猴桃根资源来源也极为丰富,进一步挖掘猕猴桃根的药用价值可提升该植物的应用价值。因此,本文采用系统溶剂提取制备不同极性的猕猴桃根提取物,以多种结肠癌细胞为载体,评价不同极性提取物的体外抗肿瘤作用,再借助液质联用技术对具有最佳抑制作用的提取物进行成分分析,为猕猴桃根在结肠癌防治方面的应用进一步提供研究基础。
1 材料与方法
1.1 仪器与材料
① U3000⁃Q Exactive Focus型超高效液相色谱⁃高分辨质谱联用仪(Thermo Fisher公司);311型二氧化碳培养箱(Thermo Fisher公司);Multiskan FC型酶标仪(Thermo Fisher公司);RV3型旋转蒸发仪(IKA仪器);BGZ⁃246型电热鼓风干燥箱(上海博讯)。石油醚(60~90 ℃)、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇等均为市售分析纯试剂;MTT检测试剂盒(杭州诺扬生物有限公司)。
② 人结肠癌细胞(SW480、HCT⁃116)、人结肠癌5⁃氟尿嘧啶耐药株(HCT⁃116/5⁃FU)由武汉华研生物科技有限公司提供;人结肠癌紫杉醇耐药株(HCT⁃15/Taxol)、人结肠癌长春新碱耐药株(HCT⁃8/V)由北京北纳创联生物技术研究院提供;正常人结肠上皮细胞(FHC)由上海富衡生物科技有限公司提供。
③ 猕猴桃根药材于2022年4月委托药农收集于贵州省毕节市纳雍县维新镇,药材经遵义医药高等专科学校梁光平副教授鉴定为猕猴桃科植物猕猴桃的干燥根。液质联用数据由贵州省中科院天然产物化学重点实验室分析测试与品质评价中心提供。
1.2 实验方法
1.2.1 猕猴桃根提取物的制备
取猕猴桃根粗粉50 g于容量瓶中,按文献[
7]的系统溶剂提取法依次制得石油醚(60~90 ℃)提取物(PE,0.15 g)、二氯甲烷提取物(DE,0.11 g)、乙酸乙酯提取物(EE,0.55 g)、正丁醇提取物(NE,0.29 g)、水提取物(WE,0.74 g)。
1.2.2 细胞活性测试
5种猕猴桃根提取物分别设置10,50,100,500,1 000,5 000 μg/mL等浓度梯度,按文献[
7]方法采用MTT法评价5种提取物对SW480、HCT⁃116、HCT⁃15/Taxol、HCT⁃8/V、HCT⁃116/5⁃FU、FHC细胞48 h的体外抑制作用,按下式计算抑制率后,再采用Graphpad Prism软件函数计算其IC
50值。
由于化疗药物缺乏选择性是制约其使用的主要因素
[8],而药物选择性通常采用选择指数(selection index,SI)作为判断药物效果安全范围的指标,选择指数大于1.00为有效,指数越大安全范围越大。为进一步确定猕猴桃根不同提取物的安全性以指导后期化学成分分离工作,本研究按下式计算了5种猕猴桃根提取物对所选细胞株的选择指数:
1.2.3 UPLC⁃ESI⁃HRMSn鉴定提取物的化学成分
①供试液制备:基于以上研究结果,取猕猴桃根石油醚(60~90 ℃)提取物约4.7 mg,加入二氯甲烷2 mL溶解完全,0.45 μm微孔滤膜过滤,即为供试液。
③ 数据处理:通过液质联用技术采集到猕猴桃根石油醚提取物的数据后,结合Thermo Scientific Compound Discoverer 3.0软件内的化合物数据库、相关文献报道的数据以及化学成分类型的一般质谱裂解规律进行成分的推测和鉴定。
2 结果与分析
2.1 提取物体外抗肿瘤活性筛选结果
猕猴桃根5种提取物抗肿瘤活性结果如
表1所示。5种猕猴桃根提取物对6种细胞均具有不同程度的抑制作用。其中,PE提取物对SW480的抑制作用最突出,IC
50达(16.13±1.22) μg/mL;NE提取物对HCT⁃116/5⁃FU的抑制作用最弱,IC
50为(346.77±0.98) μg/mL。PE提取物对FHC细胞的抑制强度最弱,表明其毒性最低。此外,虽然WE提取物对SW480、HCT⁃116、HCT⁃15/Taxol细胞的抑制作用在5种提取物中最弱,但它对HCT⁃8/V细胞的抑制作用却优于其他4种提取物,IC
50达(29.91±1.53) μg/mL。WE提取物对HCT⁃8/V细胞是否具有更好的选择性或敏感性还需进一步研究。
5种猕猴桃根提取物对所选细胞株的选择指数如
图1所示。WE、NE提取物分别只对HCT⁃8/V、SW480细胞的选择指数大于1,对所选其他肿瘤细胞的选择指数小于1。换言之,WE、NE提取物对多种所选结直肠癌细胞具有较好抑制作用时的选择性并不好,仅WE提取物对HCT⁃8/V细胞的选择指数较高(SI=6.74)。相较WE、NE提取物而言,PE、DE、EE三种提取物对5种结肠癌细胞的选择指数都大于1,尤以PE提取物对SW480、HCT⁃8/V细胞的选择指数最突出,分别为16.93、12.64。由此可见,PE提取物对所选结肠癌细胞有良好抑制作用时,还具有更好的安全性,具有进一步研究价值。
2.2 液质联用技术分析猕猴桃根石油醚提取物的化学成分
2.2.1 分析鉴定结果
为进一步分析猕猴桃根石油醚提取物的化学成分,且前期已采用气质联用技术分析了相同基源的猕猴桃根石油醚提取物
[1]。因此,本研究继续采用液质联用技术对其石油醚提取物进行化学成分分析,结合数据库检索以及文献报道的相关数据,从中鉴定出31种成分,其中包括萜类20种,香豆素5种,有机酸6种,进一步丰富了猕猴桃根化学成分研究的内容。猕猴桃根石油醚提取物的正负总离子流图见
图2、图3。化合物保留时间、相对分子质量、准分子离子峰、二级质谱碎片等信息详见
表2。
2.2.2 化学成分的质谱分析
(1)萜类化合物1的准分子离子峰为
m/z233.1149[M+H]
-,继续裂解形成的碎片离子
m/z215.1432、105.0701、91.0548与文献[
10]报道梣酮MS/MS碎片信息基本一致,故将化合物1鉴定为梣酮;化合物2的准分子离子峰为
m/z249.1461[M+H]
-,丢失-OH后形成碎片离子
m/z231.1355,继续丢失-CH
3、-CO
2、-CH
2后分别形成碎片离子
m/z219.0659、189.0551、177.0544,同时在二级质谱中还有
m/z109.0646、93.0703、79.0549等连续丢失-CH
2形成的碎片离子,结合文献[
11]报道的白术内酯Ⅲ的MS/MS碎片信息,故将化合物2鉴定为白术内酯Ⅲ;化合物3的准分子离子峰为
m/z219.1745[M+H]
-,继续裂解形成碎片离子
m/z201.1637、
m/z159.1169、
m/z133.1013、
m/z105.0703、
m/z81.0706、
m/z69.0707与文献[
12]报道吉马酮MS/MS碎片信息基本一致,故将化合物3鉴定为吉马酮;化合物4的准分子离子峰为
m/z519.3328[M-H]
-,丢失-H
2O形成碎片离子
m/z501.3238,又因准分子离子峰与文献[
13]报道雪胆乙素的准分子离子峰基本相同,故将化合物4鉴定为雪胆乙素;化合物5的准分子离子峰为
m/z151.1119[M+H]
-,继续裂解形成的碎片离子
m/z133.1013、
m/z93.0705与文献[
14]报道紫苏烯的碎片离子相同,故将化合物5鉴定为紫苏烯;化合物6的准分子离子峰为
m/z469.3315[M+H]
-,准分子离子峰丢失-OH形成碎片离子
m/z451.3216,准分子离子峰丢失-CO
2、-OH分别形成碎片离子
m/z423.3246、
m/z405.3143,且准分子离子峰
m/z469.3315以及碎片离子
m/z451.3216与文献[
15]报道光甘草内酯基本一致,故将化合物6鉴定为光甘草内酯;化合物7的准分子离子峰为
m/z487.3431[M-H]
-,与文献[
15]报道积雪草酸的准分子离子峰基本一致,且分子离子峰丢失一个-COOH、2个-OH形成碎片离子
m/z409.3121,继续丢失一个-OH、一个CH
2形成碎片离子
m/z391.2978、
m/z379.3000,故将化合物7鉴定为积雪草酸;化合物8的准分子离子峰为
m/z471.3492[M+H]
-,依次丢失-OH、-COOH形成碎片离子
m/z453.3368、
m/z407.3313,且碎片离子
m/z425.3408、
m/z119.0860、
m/z107.0859与文献[
14]报道18
β⁃甘草次酸基本一致,故将化合物8鉴定为18
β⁃甘草次酸;化合物9的准分子离子峰为
m/z457.3677[M+H]
-,丢失-OH形成碎片离子
m/z439.3294,且碎片离子
m/z411.3259、
m/z203.1793、
m/z189.1637、
m/z121.1014、
m/z107.0859与文献[
14]报道熊果酸基本一致,故将化合物9鉴定为熊果酸;化合物10的准分子离子峰为
m/z501.3225[M-H]
-,与文献[
16]报道苜蓿酸的准分子离子峰基本一致,且分子离子峰丢失一个-OH、-COOH分别形成碎片离子
m/z483.3118、
m/z457.3321,
m/z457.3321连续丢失-OH、-COOH分别形成碎片离子
m/z439.3217、
m/z423.2906、
m/z377.2853,
m/z457.3321丢失-COOH分形成碎片离子
m/z413.3422,故将化合物10鉴定为苜蓿酸;化合物11的准分子离子峰为
m/z455.2036[M+H]
-,继续裂解产生的碎片离子
m/z175.1208、
m/z133.1011均与文献[
10]报道黄柏酮的信息基本一致,故将化合物11鉴定为黄柏酮;化合物12的准分子离子峰为
m/z485.3272[M-H]
-,依次丢失-OH、-COOH形成碎片离子
m/z467.3169、
m/z423.3283,或准分子离子峰丢失-CH
2O、-COOH形成碎片离子
m/z455.3213、
m/z441.2951,继续丢失-OH、-CO形成碎片离子
m/z375.3084,或准分子离子峰丢失-COOH、-OH、-CO形成碎片离子393.3172,准分子离子峰和裂解规律与文献[
17]报道皂皮酸的基本一致,故将化合物12鉴定为皂皮酸;化合物13的准分子离子峰为
m/z455.3519[M+H]
-,丢失一个-OH形成碎片离子
m/z437.3421,继续形成的碎片离子
m/z409.3465、
m/z205.1588、
m/z107.0860与文献[
14]报道熊果酮酸基本一致,故将化合物13鉴定为熊果酮酸;化合物14的准分子离子峰为
m/z471.3479[M-H]
-,与文献[
18]报道刺囊酸的准分子离子峰基本一致,且分子离子峰连续丢失-OH、-CO形成碎片依次离子
m/z441.2651、
m/z423.3276、
m/z393.3188,故将化合物14鉴定为刺囊酸;化合物15的准分子离子峰为
m/z513.3584[M-H]
-,与文献[
19]报道3⁃O⁃乙酰基⁃16α⁃羟基⁃氢化松苓酸的准分子离子峰基本一致,且准分子离子峰依次丢失-OH、-CH
3CO、-COOH形成碎片离子
m/z495.3472、
m/z453.3378、
m/z393.3171,故将化合物15鉴定为3⁃O⁃乙酰基⁃16α⁃羟基⁃氢化松苓酸;化合物16的准分子离子峰为
m/z329.1759[M-H]
-,与文献[
20]报道鼠尾草酚的准分子离子峰基本一致,且准分子离子峰丢失-COO后形成基峰碎片离子
m/z285.1863,继续裂解形成
m/z171.1016、
m/z128.0117等碎片离子,故将化合物16鉴定为鼠尾草酚;化合物17的准分子离子峰为
m/z513.3574[M+H]
-,与文献[
21]报道3
β⁃乙酰基⁃11⁃酮基⁃乳香酸的准分子离子峰基本一致,且分子离子峰依次丢失-CH
3CO、-OH、COOH形成碎片离子
m/z467.3518、
m/z407.3323,故将化合物17鉴定为3
β⁃乙酰基⁃11⁃酮基⁃乳香酸;化合物18的准分子离子峰为
m/z441.3727[M+H]
-,丢失-OH形成碎片离子
m/z423.3617,且二级碎片离子
m/z107.0859、
m/z95.0860与文献[
14]报道栎樱酸的碎片离子基本一致,故将化合物18鉴定为栎樱酸;化合物19的准分子离子峰为
m/z497.3622[M+Na]
-,连续丢失二个-OH形成碎片离子
m/z437.3411,该碎片离子甾体母核裂解形成碎片离子
m/z247.1682,
m/z247.1682丢失-CO形成碎片离子
m/z219.1735,继续丢失多个-CH
2形成碎片离子
m/z121.1013,且碎片离子
m/z217.1597、
m/z175.1484与文献[
22]报道泻根甜苷元的碎片离子相似,故将化合物19鉴定为泻根甜苷元;化合物20的准分子离子峰为
m/z497.3637[M-H]
-,与文献[
19]报道Tsugaric acid A的准分子离子峰基本一致,且准分子离子峰丢失-CH
3CO、-OH后形成碎片离子
m/z437.3429,故将化合物20鉴定为Tsugaric acid A。
(2)香豆素类化合物21的准分子离子峰为
m/z177.0185[M-H]
-,二级碎片离子
m/z149.0232、
m/z133.0284、
m/z121.0284、
m/z105.0334、
m/z93.0333、
m/z89.0383均与文献[
23]报道秦皮乙素的裂解规律一致,故将化合物21鉴定为秦皮乙素;化合物22的准分子离子峰为
m/z209.0447[M+H]
-,二级碎片离子
m/z194.0210、
m/z163.0389、
m/z149.0233、
m/z135.0441均与文献[
24,
25]报道秦皮素的裂解碎片一致,故将化合物22鉴定为秦皮素;化合物23的准分子离子峰为
m/z161.0235[M-H]
-,与文献[
24]报道7⁃羟基香豆素的准分子离子峰基本一致,且准分子离子峰裂解形成的二级碎片离子
m/z133.0284、
m/z123.0439、
m/z117.0332、
m/z92.9267的规律与化合物21相似,故将化合物23鉴定为7-羟基香豆素;化合物24的准分子离子峰为
m/z193.0498[M+H]
-,二级碎片离子
m/z178.0260、
m/z150.0313与文献[
14]报道东莨菪内酯的碎片离子信息基本一致,
m/z133.0284与文献[
25]报道东莨菪内酯的碎片信息基本一致,故将化合物24鉴定为东莨菪内酯;化合物25的准分子离子峰为
m/z223.0602[M+H]
-,二级碎片离子
m/z208.0364、
m/z190.0259、
m/z162.0310、
m/z134.0362、
m/z107.0495与文献[
26]报道异嗪皮啶的碎片离子信息基本一致,故将化合物25鉴定为异嗪皮啶。
(3)有机酸类化合物26的准分子离子峰为
m/z191.0554[M-H]
-,丢失-OH后形成碎片离子
m/z173.0449,继续裂解形成的碎片离子
m/z111.0439、
m/z87.0076、
m/z85.0282均与文献[
14]报道右旋奎宁酸的裂解规律一致,故将化合物26鉴定为右旋奎宁酸;化合物27的准分子离子峰为
m/z191.0189[M-H]
-,二级碎片离子
m/z111.0439、
m/z87.0076、
m/z85.0282均与文献[
14]报道柠檬酸的碎片离子基本一致,故将化合物27鉴定为柠檬酸;化合物28的准分子离子峰为
m/z153.0548[M+H]
-,二级碎片离子
m/z129.9786、
m/z125.0599、
m/z111.0445、
m/z93.0341、
m/z65.0394均与文献[
14]报道香兰素的碎片离子基本一致,故将化合物28鉴定为香兰素;化合物29的准分子离子峰为
m/z187.0969[M-H]
-,二级碎片离子
m/z125.0961、
m/z97.0646均与文献[
14]报道壬二酸的碎片离子基本一致,故将化合物29鉴定为壬二酸;化合物30的准分子离子峰为
m/z315.2540[M+HCOO]
-,通过与文献[
27]报道饱和脂肪酸经麦氏重排、α断裂相同方式以及连续丢失-CH
2后形成
m/z297.2435、
m/z279.2336、
m/z155.1064、
m/z141.1274、
m/z127.1118等多个碎片离子,故将化合物30鉴定为棕榈酸甲酯;化合物31的准分子离子峰为
m/z279.2319[M+H]
-,丢失-OH形成碎片离子
m/z261.2218,再通过与文献[
27]报道的多饱和脂肪酸经α断裂以及连续丢失-CH
2后形成碎片离子
m/z149.1323、
m/z123.1170、
m/z95.0860、
m/z81.0705、
m/z67.0550对比,且
m/z149.1323、
m/z95.0860、
m/z81.0705、
m/z67.0550等碎片离子与文献[
14]报道
α⁃亚麻酸的碎片离子基本一致,故将化合物31鉴定为
α⁃亚麻酸。
2.2.3 鉴定成分与提取物细胞活性的关系
据文献报道,积雪草酸
[28]、熊果酸
[29]、18
β⁃甘草次酸
[30]、栎樱酸
[31]、白术内酯Ⅲ
[32]、鼠尾草酚
[33]等萜类成分对本研究选取的SW480或HCT⁃116细胞以及其他多种未选取的结直肠癌细胞具有显著的抑制作用。雪胆乙素
[34]对结直肠癌SW620、COLO205细胞具有抑制作用。同时,鉴定出的秦皮乙素
[35]、东莨菪内酯
[36]等香豆素类成分对HCT⁃116细胞具有显著抑制作用,异嗪皮啶
[37]、
α⁃亚麻酸
[38]等香豆素和有机酸类成分对SW480细胞具有显著抑制作用。从猕猴桃根石油醚提取物中鉴定出的梣酮、Tsugaric acid A、刺囊酸、右旋奎宁酸、柠檬酸、壬二酸等多种萜类和有机酸成分对本研究所选结直肠癌及其耐药细胞的抑制作用尚未见直接的研究报道。因此,可初步判断猕猴桃根提取物中所含有的萜类、香豆素类成分可能是其具有结直肠癌抑制作用的主要药效物质基础,但还需通过进一步的成分分离、活性评价、谱效关系等研究工作才能确定。
3 结 论
本文采用系统溶剂提取法制备了猕猴桃根不同极性的提取物,体外活性评价发现猕猴桃根不同极性的提取物对多种结肠癌细胞均具有抑制作用,尤以石油醚提取物对SW480、HCT⁃8/V细胞的抑制作用最突出,且具有较高的选择指数。借助液质联用技术从中也分析鉴定出了31种成分,包括萜类20种,香豆素5种,有机酸6种,进一步丰富了猕猴桃根化学成分研究的内容。