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银杏雄球花化学成分与生物活性研究认领

作者：

莫启贵

学位授予单位：

武汉大学

摘要：

银杏（Ginkgo biloba L.）,为银杏科（Ginkgoaceae）银杏属（Ginkgo L.）植物,是地球上经历了第四纪冰川期幸存的孑遗植物之一,具有“活化石”的美称。目前人类已利用的银杏资源主要包括银杏果（白果）和银杏叶。中国拥有全世界99.8%的白果和70%的银杏叶资源。近几十年白果价格逐年下降,而人工成本却越来越高,致使许多白果都烂在树上。中国的银杏雄花资源丰富,但由于白果产业发展的停滞不前甚至倒退,严重削弱了银杏花粉的授粉意义,导致大量的银杏雄花没有得到充分利用,当然这与银杏雄花的植物化学和生物活性还没有得到充分研究密切相关。现代研究证明银杏花粉含有丰富的营养物质以及黄酮类化合物,有望在化妆品、保健品和药品行业中开发利用。为了合理利用银杏雄花这个可再生资源,本文对银杏雄花的化学物质基础以及生物活性进行了研究。1.将银杏雄花提取物用不同极性的有机溶剂进行萃取,并对4个萃取部位进行体外抗氧化、抗辐射以及抑菌活性研究。体外抗氧化活性研究表明,乙酸乙酯部位清除自由基活性和抑制脂质过氧化作用都强于其他萃取部位,正丁醇部位次之。抗辐射试验结果显示,乙酸乙酯部位及其主要成分阿福豆苷都能显著抑制线粒体损伤后MDA和LOOH含量的升高（p<0.05）,其中高剂量组乙酸乙酯部位中阿福豆苷的贡献率分别达到83.49%和51.89%。抑菌活性研究表明,石油醚部位抑菌效果明显优于其他萃取部位,对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和藤黄微球菌的最低抑菌浓度（MIC）分别为7.81μg/m L、15.63μg/m L、62.5μg/m L和125μg/m L。HPLC-MS分析结果显示,银杏酸是石油醚部位发挥抑菌作用的主要化学物质。2.先从正丁醇部位中分离得到15个化合物,分别为山奈酚4'-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（1）,异鼠李素3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（2）,异黄酮4'-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（3）,异黄酮2-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（4）,异鼠李素3-O-（6-O-trans-对香豆酰基）-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-α-L-吡喃鼠李糖苷（5）,槲皮素3-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（6）,山奈酚3-O-β-吡喃鼠李糖基-（1→6）-β-D-吡喃葡萄糖苷（7）,异鼠李素3-O-β-D-芸香糖苷（8）,山奈酚3-O-（6-O-trans-对香豆酰基）-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-α-L-吡喃鼠李糖苷（9）,山奈酚3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-α-L-吡喃鼠李糖苷（10）,槲皮素3-O-（6-O-trans-阿魏酰基）-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-α-L-吡喃鼠李糖苷（11）,槲皮素3-O-（6-O-trans-对香豆酰基）-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-α-L-吡喃鼠李糖苷（12）,槲皮素3-O-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-α-L-吡喃鼠李糖苷（13）,芦丁（14）,山奈酚3,4'-di-O-β-D-吡喃葡萄糖苷（15）。其次又从乙酸乙酯部位中分离了4个未在正丁醇部位中得到的化合物,分别为4-羟基吡啶（16）,槲皮素3-O-β-D-鼠李糖苷（17）,阿福豆苷（18）和山奈酚3-O-（6-O-cis-对香豆酰基）-β-D-吡喃葡萄糖基-（1→2）-α-L-吡喃鼠李糖苷（19）。其中化合物11和19为新化合物。根据文献,将化合物（5）、（9）、（11）、（12）和（19）分别简称为香豆酰黄酮Ⅲa、Ⅰa、阿魏酰黄酮Ⅱa、香豆酰黄酮Ⅱa、Ⅰb。3.考察了香豆酰黄酮Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅲa和阿魏酰黄酮Ⅱa抑制α-葡萄糖苷酶的活性。分子对接结果显示所有化合物都展现了较低的结合能,主要通过ASP1279和LYS 1460残基与α-葡萄糖苷酶形成氢键作用,通过TYR 1251与α-葡萄糖苷酶形成π-π作用。阿魏酰黄酮Ⅱa展现了最低的结合能以及最多的氢键结合数量。分子动态模拟进一步发现阿魏酰黄酮Ⅱa可以和α-葡萄糖苷酶形成稳定的构象。体外α-葡萄糖苷酶的抑制实验显示,阿魏酰黄酮Ⅱa抑制活性与阿卡波糖相当,动力学分析显示5个化合物与α-葡萄糖苷酶的作用方式均为混合抑制。4.动物实验表明,香豆酰黄酮Ⅱa对Ⅱ型糖尿病小鼠口服葡萄糖后的血糖水平有良好的调控作用,除微增血清中胰岛素的含量外,显著降低了血清中TC和TG的含量（p<0.05）。此外,还显示出对游离脂肪酸的代谢紊乱有较好的修复作用（p<0.01）,并能逆转CAT和SOD等抗氧化酶水平的下降趋势和脂质过氧化产物MDA含量的升高趋势（p<0.05）。细胞实验表明,香豆酰黄酮Ⅱa对3T3-L1脂肪前体细胞的毒性较小,能诱导3T3-L1脂肪前体细胞的分化,并促进分化后3T3-L1脂肪细胞的脂肪累积和葡萄糖的消耗p<0.05)。初步研究表明香豆酰黄酮Ⅱa通过PI3K/AKT信号通路来调节和改善胰岛素抵抗状态,通过上调p-GLUT4/GLUT4的表达来促进脂肪细胞对葡萄糖的摄取。总之,本文分离了银杏雄花中的黄酮类物质,并针对香豆酰基或阿魏酰基黄酮进行α-葡萄糖苷酶抑制活性以及体内治疗Ⅱ型糖尿病功效与机制的研究,为开发银杏雄花系列产品提供了实验数据和科学依据,有利于促进银杏产业的可持续发展。

摘要译文

关键词：

银杏; 雄球花; 黄酮类物质; α-葡萄糖苷酶; Ⅱ型糖尿病

学位年度：

2022

学位类型：

博士

学科专业：

生物化学与分子生物学

导师：

王有为

中图分类号：

R284.1[化学分析与鉴定]

学科分类号：

1005[中医学];100803[中药鉴定学];100804[中药化学];100805[中药分析学]

D O I：

10.27379/d.cnki.gwhdu.2022.002259