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编号:10278925
卡介苗素抗哮喘有效成分的分离及其药理作用研究
http://www.100md.com 《药物生物技术》 1999年第4期
     作者:刘 煜 盛海林 吴梧桐 吴文俊

    单位:刘煜 吴梧桐 吴文俊(中国药科大学生物制药学院,南京210009);盛海林(中国药科大学数学教研室,南京210009)

    关键词:卡介苗素,卡介菌多糖,分离纯化,药理活性

    摘 要 卡介苗素具有平喘作用

    摘 要 卡介苗素具有平喘作用,主要含多糖和核酸两种组分,为明确其有效成分,将卡介苗素经核酸酶酶解,去除其中的核酸组成后,经Sephadex G-100柱层析分离纯化,得到一种白色粉末状多糖——卡介菌多糖(BCG-PSA)。该多糖经聚丙烯酰胺凝胶电泳,Sephadex G-200柱层析证实为均一成分。对BCG-PSA的化学组成分析表明,该多糖的分子量为1.705×105,不含硫酸基和糖醛酸。经纸层析、薄层层析及气相层析确证,其单糖组成仅为D-葡萄糖,属均一多糖类。对BCG-PSA的药理研究表明,该多糖具有明显的免疫调节功能和平喘作用,且毒性很小,是卡介苗素抗哮喘的有效成分。
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    Isolation and Purification of Antiasthma Composition

    from BCG-PSN and Study on Its Pharmacological Properties

    Liu Yu, Sheng Hailin1, Wu Wutong, Wu Wenjun

    (Biopharmaceutics College, China Pharmaceutical University , Nanjing 210009 ;1Department of mathematics, China Pharmaceutical University , Nanji ng 210009)

    Abstract The purification of BCG-polysaccharide-nucleic aci d (BCG-PSN) was described in this paper. Nucleic acid and protein composition was removed with nuclease an d trichloroacetic acid-butanol respectively. A white powder was got by Sephadex G -100 column chromatography. This white powder was BCG-polysaccharide (BCG-PS A). Examined with polyacrylamide gelelectrophoresis and Sephadex G-200 column chroma tography, the BCG-PSA was homogeneous. The analysis in BCG-PSA's chemical com position showed that its molecular weight was 1.705×105. Its monosaccharide compos ition was D-glucose only confirmed by paper chromatography, TLC and gas chromat ography.
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    Key Words BCG-PSN, BCG-PSA, Separation, Pharmacological activity

    卡介苗素即卡介菌多糖核酸(BCG-PSN),是由卡介菌中分离提取得到的一种生物活性物质,主要含多糖和核酸两种组分,其中多糖占75%以上。作为一种免疫调节剂其注射剂早在1985年已被列入《生物制品试行规程》,但其进一步的纯化研究工作国内外尚未报道。

    多糖类药物如研究较多的香菇多糖[1,2],褚苓多糖[3],银耳多糖等在免疫调节,抗凝,降血脂,抗肿瘤,抗辐射等方面都具有显著的药理活性,而对一些细菌多糖的研究还较少。卡介苗素是一种免疫调节物质,能提高T细胞的免疫功能并通过激活T细胞,促进白细胞介素(IL-1,2)等的生成以及产生多种免疫调节的淋巴因子,并能增强巨噬细胞的功能,提高机体免疫细胞杀伤细菌、病毒等病原体的能力及提高溶菌酶活力,发挥重要的抗感染作用,在临床上用于防治感冒、哮喘、慢支等,有效率达96.49%。本文研究了卡介苗素的分离纯化及其多糖组分的药理活性,旨在从卡介苗素中分离出一种均一的抗哮喘有效成分。
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    1 仪器与试剂

    1.1 试剂

    卡介苗素(BCG-PSA)由长沙九芝堂提供(商品名“斯奇康”);核糖核酸酶为中国科学院上海生物化学研究所产品;脱氧核糖核酸酶为包头市生物化学制药厂产品;SephadexG-100,SephadexG-200为进口分装;基础液,氧化液,还原液,阿利新蓝染色液:(以上四种溶液按文献[5]配制);蓝色葡聚糖,标准分子量的Dextran为进口分装;

    1.2 仪器

    恒温水浴;721分光光度计;BS423型稳流稳压电泳仪;循环水泵;日本岛津(Shimadzu)GC-9A气相层析仪,记录仪为岛津(Shimadzu)C-R3A。

    1.3 动物

, 百拇医药     昆明种小鼠、豚鼠由中国药科大学动物房提供

    2 实验方法

    2.1 卡介菌多糖半纯品的提取分离

    取卡介苗素1g,以蒸馏水溶解定容至200ml,加Dnase、Rnase各5mg,于35.5℃保温20h,加入氯仿和正丁醇,振摇10min去蛋白,流水透析48h,80℃浓缩,加入预冷的95%乙醇,搅拌均匀,置4℃冰箱过夜,真空干燥得淡黄色粉末0.765g,即为半纯品。

    2.2 卡介菌多糖的纯化

    SephadexG-100层析柱(1.5×40cm)预先用0.02mol/LNaCl溶液平衡。取上述半纯品50mg,溶于2ml0.02mol/LNaCl溶液中,离心除去不溶物,上柱,用0.02mol/LNaCl溶液洗脱,分部收集,每管收集5ml,流速0.5ml/min。用蒽酮试剂比色法测定各管多糖含量[4],一直洗到多糖呈阴性反应。合并含糖部分,透析除盐,浓缩,乙醇沉淀,经无水乙醇、丙酮、乙醚洗涤,真空干燥得卡介菌多糖组分(BCG-PSA)。
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    2.3 卡介菌多糖的纯度检查

    2.3.1 凝胶柱层析 SephadexG-200层析柱(1.5×40cm),预先以0.02mol/LNaCl溶液平衡。取经SephadexG-100纯化所得多糖样品40mg,溶于1ml0.02mol/LNaCl溶液中,离心取上清,如前法收集多糖组分,绘制洗脱曲线。

    2.3.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳 胶浓为6%,缓冲液为0.025MpH9.0的硼砂液。样品为2mg/ml,每管进样20ul,电压110伏,每管电流量约2mA,电泳4小时,按文献[5]方法以阿利新蓝染色。

    2.4 卡介菌多糖的Mr测定

    SephadexG-200层析柱(1.5×40cm),预先用0.02mol/LNaCl溶液平衡。取卡介菌多糖样品15mg,溶于1ml0.02mol/LNaCl溶液中,加入柱顶,用0.02mol/LNaCl溶液洗脱,流速0.5ml/min,按1ml/管分部收集,以蒽酮法测各管含糖量,以测定样品的洗脱高峰体积。同时用五种已知Mr的Dextran标准品(Mr分别为10,000、40,000、70,000、100,000、500,000),用兰色葡聚糖(Mr=2,000,000)测外水体积。
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    2.5 卡介菌多糖的基团分析

    2.5.1 硫酸基的鉴定[6] 取卡介菌多糖5mg,溶于1ml6mol/LHCl中,封管水解12h,滴加氯化钡试剂,观察有无沉淀产生。

    2.5.2 糖醛酸分析 取卡介菌多糖溶液1ml(5mg/ml),按Bitter[7]的方法测定糖醛酸含量。

    2.6 组成单糖的鉴定

    2.6.1 纸层析 用慢速层析滤纸15×12cm2,层析点间距2.0cm,与相应的标准单糖样品作对照(D-葡萄糖、D-木糖、鼠李糖、L-阿拉伯糖、盐酸氨基葡萄糖),用乙酸乙酯-甲醇-乙酸-水(12∶3∶3∶2)为展开剂,室温展开15cm左右,晾干后用苯胺-邻苯二甲酸显色[8]

    2.6.2 薄层层析 以硅胶GF254按常规方法铺板(15×20cm2),105℃活化30min备用,层析点间距为1.5cm,同样以上述各标准单糖样品作对照,展开剂、显色剂同纸层析。
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    2.6.3 气相层析 按文献[9]方法,将多糖水解物和标准单糖制成还原乙酰化衍生物,进行气相层析。填充柱为5%OV-225/AW-DMCS-ChromosorbW80-100目,1.0×0.3mmid,柱温210℃,载气N240ml/min,氢火焰检测器,测定各样品的滞留时间。

    2.7 卡介菌多糖的药理作用研究

    2.7.1 平喘试验 取经测定引喘潜伏期合格[10]的幼年豚鼠(体重≤200g)24只,雌雄各半,随机分成4组,连续口服给药10d,于d10给药后1h,按文献[10]方法测豚鼠的引喘潜伏期,用t值法对结果进行统计学处理。

    2.7.2 溶血素测定 取18~22g小鼠40只,雌雄各半,随机分成4组,按文献[11]的方法测定半数溶血值HC50
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    2.7.3 二硝基氟苯诱导小鼠迟发型变态反应(DTH) 取18~22g小鼠40只,雌雄各半,随机分成4组,按文献[12]的方法致敏、攻击,测鼠耳肿胀度、脾指数和胸腺指数,观察各组差异。

    3 实验结果

    3.1 卡介菌多糖的纯化

    SephadexG-100柱层析洗脱曲线见图1。将卡介菌多糖组分经紫外扫描(400~200nm),260nm、280nm处均无特征吸收,表明核酸、蛋白组分已基本去除,结果见图2。224-1.gif (3292 字节)

    (1)BCG-ΡSA (2)Nucleic acid component
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    Fig 1 Separation of BCA-PSA on Sephadex G-100 column224-2.gif (2204 字节)

    Fig 2 Separation of BCA-PSA on Sephadex G-200 column

    3.2 卡介菌多糖的纯度检查

    3.2.1 凝胶柱层析 Sephadex G-200柱层析洗脱结果见图2,为一左右对称的单峰,表明该多糖为单一组分。

    3.2.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳 卡介菌多糖呈单一区带。

    3.3 卡介菌多糖的Mr测定结果
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    外水体积V0=18ml;五种已知Mr的Dextran标准品的洗脱高峰体积Ve分别为44ml,33ml,28ml,25ml,9ml,样品的洗脱高峰体积Ve为21ml。线性回归得回归方程为:Y=118.99-18.73X(r=0.9993)

    由方程得样品的平均Mr为1.705×105

    3.4 卡介菌多糖的基团分析

    3.4.1 硫酸基的鉴定 无白色沉淀产生,表明不含硫酸基。

    3.4.2 糖醛酸分析 按该法测定不含糖醛酸,属中性多糖。

    3.5 组成单糖的鉴定

    3.5.1 纸层析和薄层层析 由两层析图谱可见,样品呈一个点,其Rf值与葡萄糖标准品及L-阿拉伯糖标准品的相近。
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    3.5.2 气相层析 样品水解物的还原乙酰化衍生物仅出一个峰,滞留时间为12.07min,葡萄糖标准品的滞留时间为12.63min,L-阿拉伯糖的滞留时间为4.35min。因此,卡介菌多糖的单糖组成仅为D-葡萄糖。气相图谱见图3。224-3.gif (3611 字节)

    (1)D-glucose and L-arabinase

    a. D-glucose b. L-arabinase

    (2) BCG-PSA

    Fig 3 The gas chromatography of BCG-PSA

    3.6 卡介菌多糖的药理作用研究
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    3.6.1 平喘试验结果 平喘试验结果见表1。

    Tab 1 The effect of BCG-PSA on prolonging asthmatic latency period

    Group

    Dose

    (mg/kg)

    Animal

    Number

    Latency period

    (min)

    Control

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    6

    0.964±0.166

    BCG-PSN

    50(i.g)

    6

    4.583±2.200***

    BCG-PSA

    50(i.g)

    6

    4.855±1.876***

    BCG-PSN
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    injection

    25(i.p)

    6

    4.986±1.327***

    *** P<0.01 (vs control group)

    由表1可见:卡介菌多糖能显著地延长乙酰胆碱所致豚鼠支气管痉挛的潜伏期,有明显的平喘作用。

    3.6.2 溶血素测定结果 溶血素测定结果见表2。

    Tab 2 The effect of BCG-PSA on raising serum haemolysin

    Group
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    Does

    (mg/kg)

    HC50

    (x±s)

    Control

    /

    153.77±9.77

    BCG-PSN

    50(i.g)

    179.56±21.17***

    BCG-PSA

    50(i.g)
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    186.47±15.91***

    BCG-PSN injection

    25(i.p)

    203.04±21.56***

    ***P<0.01 (vs control group)

    由表2可见:卡介菌多糖能有效地提高免疫小鼠血清中溶血素的含量,能增强小鼠的特异性体液免疫功能。

    3.6.3 二硝基氟苯诱导小鼠迟发型变态反应结果 二硝基氟苯诱导小鼠迟发型变态反应结果见表3。

    Tab 3 The effect of BCG-PSA on mice's delayed allergy induced by DNFB
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    Group

    Dose

    (mg/kg)

    Swelling level

    (mg)

    Spleen index

    (mg/kg)

    Thymus index

    (mg/kg)

    Control

    /

    5.61±2.37
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    59.25±16.51

    23.76±7.74

    BCG-PSN

    50(i.g)

    2.69±1.10***

    59.68±16.54

    20.74±4.49

    BCG-PSA

    50(i.g)

    2.81±0.88***

    58.22±17.23
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    28.75±7.50

    Antigen control

    25(i.p)

    -0.1±1.2***

    56.80±10.30

    30.60±2.70

    *** P<0.01(vs control group )

    由表3可见:卡介菌多糖能显著降低小鼠右耳的肿胀度,减轻迟发型变态反应所致水肿。

    4 结论与讨论

    经对实验条件诸如温度、时间等的数学优化处理后的纯化条件,精制纯化得一白色粉末状物质,对硫酸-蒽酮试剂呈阳性反应,260nm、280nm紫外扫描无特征吸收,SephadexG-200呈单一洗脱峰,表明该样品为均一的多糖组分,其中的核酸组分已基本去除。对该多糖组分的化学研究结果表明,该多糖组分为均一组分,Mr约170000,其单糖组成仅为D-葡萄糖一种,属均多糖类。对其药理研究结果表明,该多糖具有免疫调节功能,能明显提高小鼠单核巨噬细胞系统的吞噬功能;能显著降低二硝基氟苯所致小鼠右耳肿胀度,减轻迟发型变态反应所致水肿,能有效提高免疫小鼠血清中溶血素的含量,增强小鼠特异性体液免疫功能。该多糖能显著延长乙酰胆碱所致豚鼠支气管痉挛的潜伏期,具有明显的平喘作用。据文献报道,由黄芪、褚苓中提取出的多糖组分中也有仅含葡萄糖组分的,其作用机理还有待于进一步研究探讨。
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    参考文献

    1 沙静妹,毛洪奎.香菇菌多糖.中国药学杂志,1989,24(2):116

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    3 杨模坤.中草药的高分子活性成分.药学通报,1981,16(11):29

    4 徐秀兰主编.生物化学实验与指导.北京:中国医药科技出版社,1994,231

    5 吴梧桐,余品华,夏尔宁,等.银耳孢子多糖TF-A、TF-B、TF-C的分离、纯化及组成单糖的鉴定.生物化学与生物物理学报,1984,16(4):393

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    9 吴梧桐,陈琼华,徐碧如.银耳孢子多糖的分离和分析.真菌学报,1982,1(2):119

    10 中国卫生部药政司,新药临床前研究指导原则汇编,1993,80

    11 中国卫生部药政司,新药临床前研究指导原则汇编,1993,132

    12 中国卫生部药政司,新药临床前研究指导原则汇编,1993,135

    收稿日期:1999-03-16, 百拇医药