当前位置: 首页 > 中医药 > 中药专业 > 中草药汇编 > 中药大典 > 根类 > 黄芩
编号:10501279
黄芩黄酮对自由基引起的大鼠脑线粒体损伤的保护作用
http://www.100md.com 《中国药理学通报》 2000年第1期
     高中洪 黄开勋 卞曙光 徐辉碧

    摘 要 目的 探讨黄芩中主要四种黄酮-黄芩素、黄芩苷、汉黄芩素和汉黄芩苷对脑线粒体氧化损伤的保护作用。方法 运用抗坏血酸-Fe2+、2,2-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride (AAPH)及NADPH三种不同损伤体系诱导大鼠大脑皮质线粒体脂质过氧化,研究黄芩中四种主要黄酮在不同体系中的保护作用。结果 四种黄酮在10 μmol.L-1下对NADPH诱导的脂质过氧化都具有保护作用,而只有黄芩素和黄芩苷在前二体系中效果显著;四种黄酮对抗坏血酸-Fe2+体系诱发的线粒体肿胀和膜的流动性降低都有一定的保护作用。结论 黄芩黄酮能抑制不同体系诱导的线粒体氧化损伤,黄芩素在各项测定中效果最好。

    关键词:黄芩 黄酮 线粒体 自由基 脂质过氧化

, 百拇医药     大量事实证明活性氧自由基导致衰老及其它神经退行性病变如帕金森病、肌萎缩性脊髓侧索硬化和阿尔采末病。寻找有效的脑氧化损伤保护剂对于防治这些疾病具有重要意义。 近年来,黄酮类抗氧化活性受到人们的重视,有关黄酮类化合物对脑的保护作用的研究常见 诸报道,最突出的是有关银杏黄酮和茶多酚的研究[1,2]。黄芩(Scutellaria ba icalensis Georgi)为常用中药,有清热燥湿,泻火解毒、止血、安胎等作用[3] ,其有效成分为黄酮类,在正品黄芩中含量约为18%,其中主要的四种黄酮为黄芩苷(baical in, Bai)及其苷元黄芩素(biacalein, Ba)、汉黄芩苷(wogonoside, Ws)及其苷元汉黄芩素( wogonin, W),含量分别为11%、1.5%、4%和1.2%[4],都具有消炎作用。黄芩素 的抗氧化作用已经得到证实[5],然而对其它黄芩黄酮成分的抗氧化活性特别是用 于保护大脑的研究较少。本文研究了黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷和汉黄芩素对不同体系诱导 的大鼠大脑皮质线粒体氧化损伤的保护作用。
, http://www.100md.com
    1 材料和方法

    1.1 材料 黄芩素、汉黄芩素、黄芩苷、汉黄芩苷由本实验室提取,经聚酰胺薄层层析,紫外可见光谱证实为纯品;1,6-Diphe nyl-1,3,5 hexatriene (DPH)、还原型辅酶Ⅱ(NADPH)购自Sigma 公司,2,2-Azobis(2-a midinopropane) hydrochloride (AAPH)购自Wako 公司,芦丁(rutin, R)和槲皮素(quercet in, Q)购自中国药品生物制品检定所;其他试剂为国产分析纯;Wister 大鼠购自广州军区 武汉陆军总医院。

    1.2 方法

    1.2.1 Fe2+-抗坏血酸(Fe2+-AA)体系诱导的线粒体脂质过氧化的产生 大鼠大脑皮质线粒体用差速离心法提取,改良Lowry法[6]测蛋白。含0.75 g.L-1蛋白的线粒体悬液与10 μmol.L-1的药物于37℃温育10 min后,加入50 μmol.L-1抗坏血 酸及25 μmol.L-1 Fe2+于37℃温育30 min,按文献测TBARS。
, http://www.100md.com
    1.2.2 烷过氧自由基诱导的线粒体脂质过氧化的产生 含0.75 g.L-1蛋白的鼠脑线粒体悬液与10 μmol.L-1的药物37℃温育10 min后,加入12.5 mmol.L-1的AAPH于37℃温育1 h,按文献测定TBARS。

    1.2.3 NADPH诱导的线粒体脂质过氧化的产生 含1.0 g.L-1蛋白的鼠脑线粒体悬液与10 μmol.L-1的药物37℃温育10 min后,加入50 μmol.L-1 NADPH,37℃温育1 h,按文献[2]测定TBARS。

    1.2.4 膜流动性的测定 含1.0 g.L-1蛋白的鼠脑线粒体悬液与10 μmol.L-1的药物37℃温育10 min后,加入与1.2.1项中相同的损伤体系及1 μmol.L-1的DPH,37℃温育30 min后按文献计算膜的微粘度η。
, 百拇医药
    1.2.5 线粒体肿胀度的测定 含0.5 g.L-1蛋白的脑线粒体悬液与10 μmol.L-1的药物,50 μmol.L-1抗坏血酸及25 μmol.L-1 Fe2+于37℃恒温水浴条件下观察30 min内520 nm处吸收值的变化。

    2 结果

    2.1 黄芩黄酮对羟自由基引起的大鼠大脑皮质线粒体脂质过氧化的抑制作用 抗坏血酸-Fe2+系统能显著提高温育的鼠脑线粒体中TBARS量,黄芩素、黄芩苷、汉黄芩素、槲皮素和芦丁在10 μmol.L-1浓度下有保护作用,其中以黄芩素效果最好,略好于对照的槲皮素 (表1)。

    Tab 1 Effects of different flavonoids on AA-Fe2+ induced increase
, http://www.100md.com
    of TBARS production in rat cerebral mitochondria(n=3)

    TBARS/μg.g-1 protein

    Blank

    1.26±0.05

    Control

    12.15±0.20

    Baicalein

    1.87±0.05**

    Baicalin

    7.48±0.34**
, 百拇医药
    Wogonin

    9.63±0.31**

    Wogonoside

    12.18±0.44

    Quercetin

    2.55±0.13**

    Rutin

    7.52±0.10**

    **P< 0.01 vs control

    2.2 黄酮对烷过氧自由基诱导的大鼠大脑皮质线粒体脂质过氧化的抑制作用 AAPH在水中水解产物与空气中的氧反应产生有机烷过氧自由基,能对膜产生 脂质过氧化作用,为一种新的脂质过氧化产生体系,用于评价水溶性抗氧化剂效果[8]。表2显示,经AAPH作用鼠脑线粒体1 h后,体系中TBARS量显著上升,10 μmol.L -1的黄芩素、黄芩苷有一定的抑制作用,但效果分别低于槲皮素和芦丁。汉黄芩素、汉黄 芩苷在本实验浓度下无作用。
, 百拇医药
    Tab 2 Effects of different flavonoids on AAPH induced increase

    of TBARS production in rat cerebral mitochondria(n=3)

    TBARS/μg.g-1 protein

    Blank

    1.61±0.05

    Control

    5.24±0.20

    Baicalein

    3.08±0.05**
, 百拇医药
    Baicalin

    4.02±0.33**

    Wogonin

    5.26±0.13

    Wogonoside

    5.30±0.25

    Quercetin

    2.00±0.09**

    Rutin

    2.38±0.05**

    **P<0.01 vs control
, http://www.100md.com
    2.3 黄酮对NADPH诱导的线粒体脂质过氧化的影响 NADPH诱导的脂质过氧化需要有关的酶参与,其机制尚不完全清楚。研究表明48 μmol.L-1以上的NADPH即达到其最大诱导程度的脂质过氧化损伤[9],该体系中如有铁的存在,将大大促进脂质过氧化的产生。为避免外加铁的干扰,本文采用50 μmol.L-1的NADPH诱发线粒体产生脂质过氧化损伤,四种黄芩黄酮在10 μmol.L-1浓度下都具有一定的保护作用,其保护作用依次为黄芩素>黄芩苷>汉黄芩素>汉黄芩苷,结果见表3。

    Tab 3 Effects of different flavonoids on NADPH induced increase

    of TBARS production in rat cerebral mitochondria(n =3)
, http://www.100md.com
    TBARS/μg.g-1 protein

    Blank

    0.88±0.05

    Control

    4.49±0.22

    Baicalein

    0.78±0.02**

    Baicalin

    1.17±0.05**

    Wogonin

, 百拇医药     1.92±0.02**

    Wogonoside

    3.32±0.16**

    Quercetin

    0.98±0.13**

    **P<0.01 vs control

    2.4 黄酮对线粒体肿胀度的影响 线粒体氧化损伤后发生肿胀,其悬液混浊度下降,在520 nm处的吸收值降低[10]。四种黄酮在10 μmol.L-1浓度下不同程度地抑制Fe2+-抗坏血酸引起的线粒体肿胀,结果见Fig 1, 其中以黄芩素效果最好,在本试验浓度下能完全抑制氧化损伤导致的线粒体肿胀。
, 百拇医药
    Fig 1 Effects of different flavonoids on rat cerebral mitochondria swelling induced by AA-Fe2+. The decrease of absorption value at 520nm indicates the swelling of mitochondria

    -○-:blank;-■-:control;-▲-:Baicalein;-×-:Quercetin;-□-:Wog onin;-●-:Baicalin;-+-:Wogonoside

    2.5 黄酮对Fe2+-抗坏血酸引起线粒体膜流动性降低的影响

    膜脂区的微粘度越大,膜的流动性越小。氧化损伤导致膜的流动性显著降低, 10 μmol.L-1的不同黄酮对氧化导致的线粒体膜流动性降低有一定的抑制作用,但仅黄芩素 和斛皮素的结果具有统计学意义。见表4,黄芩素效果较好。
, 百拇医药
    Tab 4 Effect of different flavonoids on AA-Fe2+ induced change

    of membrane fluidity of rat cerebral mitochondria.(n=3)

    η

    Blank

    1.53±0.05

    Control

    2.07±0.15

    Baicalein

    1.66±0.08*
, 百拇医药
    Baicalin

    1.83±0.10

    Wogonin

    1.88±0.15

    Wogonoside

    1.91±0.10

    Quercetin

    1.74±0.13*

    *P<0.05 vs control 3 讨论

    黄酮类化合物是除维生素E、抗坏血酸和类胡萝卜素外的另一类天然强抗氧化剂,很多黄酮的抗氧化活性大于维生素E,槲皮素更是达到维生素E类似物trolox的4.72倍[11]。本实验采用抗坏血酸-Fe2+体系、AAPH及NADPH作为氧化损伤体系对大鼠脑线粒体产生氧化损伤,研究黄芩中的主要黄酮对不同体系导致的脑线粒体损伤的保护作用。以上三种体系分别代表Fenton体系、有机烷过氧自由基体系和NADPH依赖的脂质过氧化产生体系。黄芩素对三种体系诱导的氧化损伤均表现出最强的保护活性。汉黄芩素与汉黄芩苷在本实验浓度下仅对NADPH诱导的脂质过氧化损伤有一定的保护作用,说明这两种黄酮能够抑制NADPH诱导脂质过氧化所需的酶,从而抑制脂质过氧化作用,而对非酶参与的其他两体系影响较小。黄芩中四种黄酮对抗坏血酸-Fe2+诱导的脂质过氧化损伤的保护作用强弱关系,与对该体系导致的膜 流动性降低的保护作用强弱关系是一致性的。
, http://www.100md.com
    黄酮的抗氧化作用与其结构中游离的酚羟基数量及结构有关[11]。由于黄芩素和黄芩苷分子中含邻二酚结构,而汉黄芩素及汉黄芩苷分子中无此结构,因此,前者的抑制脂质过氧化能力强于后者。与槲皮素相比,黄芩素不含与清除自由基关系密切的B环邻二酚羟基结构,因此对于纯粹由自由基引起的线粒体损伤(AAPH体系)保护作用不如槲皮素,但对于抗坏血酸-Fe2+体系和NADPH体系诱导的线粒体损伤却有较好的保护作用。本文结果表明黄芩黄酮能抑制不同体系诱导的线粒体氧化损伤,特别是黄芩素和黄芩苷,显示出较强的效果。由于这两种黄酮在黄芩黄酮中占绝大多数,因此对黄芩总黄酮的抗氧化活性有很大贡献。黄芩黄酮是否具有保护脑细胞免受氧化损伤的研究值得进一步探讨。

    作者简介:高中洪,男,30岁,博士生;

    徐辉碧,女,65岁,教授,博士生导师,华中理工大学生命科学与技术学院院长

    高中洪(华中理工大学药物研究所,武汉 430074)
, http://www.100md.com
    黄开勋(华中理工大学药物研究所,武汉 430074)

    卞曙光(华中理工大学药物研究所,武汉 430074)

    徐辉碧(华中理工大学药物研究所,武汉 430074)

    参考文献

    1,倪玉成,赵保路,侯京武,忻文娟.银杏叶提取物对自由基所致 脑神经细胞损伤的保护作用研究.生物物理学报,1997;13(3):495

    2,Guo Q, Zhao BL, Li MF et al. Studies on protective mechanisms of four components of green tea polyphenols against lipid peroxidation in synapt osomes. Biochimica et Biophysica Acta,1996;1304:210
, http://www.100md.com
    3,中华人民共和国药典一部. 1995年版, 广东: 广东科技出版社, 1995:414

    4,于留荣, 刘美兰, 章育中. 黄芩中黄芩苷和汉黄芩苷的薄层扫描测定法.药物分析杂志, 1983;3(1): 18~20

    5,Gao D, Sakurai K, Katoh M et al. Inhibition of microsomal lipi d peroxidation by baicalein: a possible formation of an iron-baicalein complex. Biochem Mol Biol Int,1996;39(2): 215

    6,Peterson GL. A simplication of the protein assay method of Lowry et al, which is more generally applicable. Anal Biochem, 1977;83: 346
, 百拇医药
    7,林克春,聂松青,薄惠卿,乔玉兰.用荧光探剂DPH研究腹水癌细胞膜脂流动 性.生物化学与生物物理学报.1981; 6:31

    8,Niki E, Kawakami A, Saito M et al. Effect of phytyl side chain of vitamin E on its antioxidant activity. J Biol Chem, 1985;260: 2191

    9,Wills ED. Lipid peroxide formation in microsomes--The role of non-haem iron.Biochem J,1969;113:325

    10,Hunter FE. Swelling and lysis of rat liver mitochondria induced by ferrous ions.J Biol Chem,1963; 238:828

    11,Rice-Evans CA, Miller NJ,Paganga G. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Radical Biol Med, 1996;20(7): 933, 百拇医药


    参见:首页 > 中医药 > 中药专业 > 中草药汇编 > 中药大典 > 根类 > 黄芩