玉米芯木聚糖硫酸酯的制備及其抗炎活性研究.pdf

1、木聚糖屬于半纖維素，是自然界中最為廣泛存在的多糖之一，幾乎所有的植物中都有木聚糖的存在。木聚糖本身具有多種生物活性，如提高免疫力、抗腫瘤、抗氧化等，其硫酸酯衍生物因具有更好的水溶性和更廣泛的生物活性而受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注和重視。
　　 櫸木木聚糖硫酸酯具有抗炎、抗腫瘤、抗病毒、抗凝等生物活性，尤其是抗炎活性已得到廣泛認(rèn)可，且已有櫸木木聚糖硫酸酯為主成分的抗炎藥——木聚硫鈉(pentosan polysulfate sodium

2、，PPS)上市。PPS是由吡喃木糖經(jīng)β-1，4糖苷鍵連接形成木糖主鏈，其側(cè)鏈羥基均被硫酸基取代的一種多糖，具有抗間質(zhì)性膀胱炎和抗骨關(guān)節(jié)炎的作用。但櫸木木材來源有限價(jià)格昂貴，有報(bào)道稱廉價(jià)易得的玉米芯中也含有大量的木聚糖。
　　 基于此，本課題以玉米芯為原料堿法提取木聚糖，選擇合適的酯化體系，磺化修飾制備木聚糖硫酸酯；篩選出較高活性產(chǎn)物的制備方法，分析結(jié)構(gòu)特征，并初步驗(yàn)證玉米芯木聚糖硫酸酯的抗炎活性。
　　 本課題取得的研究

3、結(jié)果和結(jié)論主要有以下幾個(gè)方面：
　　 1玉米芯木聚糖提取條件的優(yōu)化及分離鑒定
　　 通過對(duì)提取條件的摸索，確定了堿法提取玉米芯木聚糖的最佳條件為：提取前先在沸水中處理，然后以15倍體積的濃度15％的NaOH溶液，在80℃條件下提取2h。根據(jù)在水中溶解性能的不同，木聚糖分水溶性木聚糖和水不溶性木聚糖，分別采用水沉法和醇沉法分離得到這兩種多糖，二者比例約為2.4∶1。紫外全波長(zhǎng)掃描顯示，水不溶性木聚糖中蛋白質(zhì)和果膠色素等雜質(zhì)

4、較少，反復(fù)用蒸餾水洗即能除去；水溶性木聚糖含較多雜質(zhì)，確定了用木瓜蛋白酶-Sevage法去除水溶性玉米芯木聚糖中的蛋白效果較好。薄層層析和氣象色譜證實(shí)，水不溶性玉米芯木聚糖單糖組成中幾乎只含有木糖和阿拉伯糖，水溶性玉米芯木聚糖單糖組分較復(fù)雜，除木糖和阿拉伯糖外，還有葡萄糖和半乳糖；此外，由GC圖譜推測(cè)水不溶性玉米芯木聚糖木糖和阿拉伯糖比例約為4∶1。
　　 2玉米芯木聚糖硫酸酯制備和活性篩選
　　 從以氯磺酸/甲酰胺、氯

5、磺酸/吡啶、三氧化硫吡啶復(fù)合物/吡啶、三氧化硫吡啶復(fù)合物/N,N-二甲基甲酰胺搭配組成的四種酯化體系對(duì)玉米芯木聚糖進(jìn)行酯化反應(yīng)，比較各體系對(duì)玉米芯木聚糖的反應(yīng)性能，并結(jié)合酯化產(chǎn)物產(chǎn)率和硫酸根取代度結(jié)果確定了最適于水不溶性玉米芯木聚糖的酯化體系為三氧化硫吡啶復(fù)合物/N,N-二甲基甲酰胺體系。為研究木聚糖硫酸根取代度與活性間的關(guān)系，分別用1、3、5倍于木聚糖的三氧化硫吡啶復(fù)合物與木聚糖進(jìn)行反應(yīng)，制備三種酯化產(chǎn)物，測(cè)得其硫酸根取代度分別為0.

6、354、0.887、0.370，以MTT法檢測(cè)這三種酯化產(chǎn)物對(duì)大鼠巨噬細(xì)胞活力影響，規(guī)律為：硫酸基取代越高者對(duì)巨噬細(xì)胞活力抑制作用越強(qiáng)，且藥品濃度越大，作用時(shí)間越久，效果越好。
　　 3玉米芯木聚糖硫酸酯的結(jié)構(gòu)研究
　　 通過對(duì)酯化反應(yīng)主要影響因素的考察，確定了制備高活性木聚糖硫酸酯的最佳工藝條件為：木聚糖與5倍質(zhì)量的三氧化硫吡啶復(fù)合物在70℃條件下反應(yīng)6h以上，在此條件下酯化產(chǎn)物經(jīng)離子柱和凝膠柱層析得到較純凈的玉米芯木

7、聚糖硫酸酯，測(cè)得其旋光度值為-73.2°，硫酸根取代度為1.571，分子量為26.424kDa。利用紫外掃描光譜(UV)、紅外光譜(IR)、核磁共振光譜(1H-NMR、13C-NMR)分析結(jié)果，輔以旋光度值和氣相色譜結(jié)果可以大體確定水不溶性玉米芯木聚糖硫酸酯的分子結(jié)構(gòu)。UV結(jié)果顯示，產(chǎn)物中確有硫酸基團(tuán)，且不含核酸、蛋白等雜質(zhì)；IR結(jié)果進(jìn)一步證明了分子結(jié)構(gòu)中含有硫酸基團(tuán)取代的木聚糖，對(duì)NMR圖譜進(jìn)行分析，結(jié)合文獻(xiàn)可大體對(duì)其進(jìn)行信號(hào)歸屬。<

8、br>　　 4玉米芯木聚糖硫酸酯抗炎活性
　　 水不溶性玉米芯木聚糖硫酸酯在多種急慢性炎癥模型中均有明顯的抗炎作用，且抗炎作用具有劑量依賴性。其中25mg/kg、50mg/kg、100mg/kg的給藥劑量對(duì)鼠耳腫脹模型均有明顯的抑制作用，與模型組相比抑制率分別為(44.793±0.079)％、(51.407±0.324)％、(57.466±0.292)％。各給藥劑量對(duì)血管通透性有明顯抑制作用，與模型組的伊文思藍(lán)滲出濃度(2.6

9、78±0.053)μg/mL相比，各劑量組對(duì)應(yīng)值(2.441±0.051)μg/mL、(2.382±0.044)μg/mL、(1.890±0.041)μg/mL均顯著降低。100mg/kg的給藥劑量對(duì)肉芽腫的抑制率為(37.463±9.757)％，25mg/kg和50mg/kg的給藥劑量對(duì)抑制肉芽腫生成作用不明顯。三個(gè)劑量組的TNFα含量分別為(401.72±63.61)pg/mL、(191.79±47.67)pg/mL、(148.67

10、±30.00)pg/mL，與模型組的對(duì)應(yīng)值(838.67±93.34)pg/mL相比均有顯著性差異。三個(gè)劑量組的IL-iβ含量分別為(58.68±31.34)pg/mL、(53.08±26.78)pg/mL、(35.48±12.40)pg/mL，僅高劑量組與模型組對(duì)應(yīng)值(71.48±12.81)pg/mL相比有顯著性差異。三個(gè)劑量組的NO含量分別為(31.64±0.57)μmol/L、(30.13±0.76)μmol/L、(26.92±