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黄酮类化合物是色原酮或色原烷的衍生物,广泛分布于自然界中,有文献报道约有20%的中草药中含有黄酮,可见其资源之丰富。黄酮是人们日常饮食的重要组成部分,具有抗菌、抗病毒、抗感染、抗肿瘤和保护心脑血管等多种药理作用,尤其是对心脑血管的保护作用更受广大研究者的关注。黄酮类化合物既含脂溶性较低的物质如葛根素、芦丁、橙皮苷,也含有脂溶性较高的物质如异甘草素、芹菜素等。之前大量研究表明,脂溶性不同的黄酮在物质代谢、转运、药效学方面都存在一定的差异。本文分别系统地阐述具有心脑保护作用的黄酮药物的脂水分布系数,药物对大鼠脑微血管细胞(RBMECs)的毒性评价,药物在体外细胞和组织模型中的转运、吸收差异,药物对血管的舒张活性,以及这些差异与化合物自身的结构、脂水分布系数的相关性研究。从而为黄酮药物在临床能被更好地利用提供药理学依据。
1.HPLC测定黄酮药物的脂水分布系数
以甲醇为溶剂,将已知log P的对苯二酚、苯酚、甲基苯、萘和待测黄酮类化合物配成0.1 mg/ml的溶液。在一定色谱条件下进样得保留时间tR,以NaNO2测得时间t0,计算容量因子K。以参照物log P为纵坐标,log K为横坐标进行线性回归。得:log P=1.459 log K+0.767(n=4,R=0.982)。结果表明,参照物logP和log K之间呈现良好的线性关系。将实验测得黄酮的容量因子代入方程,即可推算出其log P值。最后根据log P值与各物质跨膜转运时的表观渗透系数(Papp)的关系、舒血管的舒张百分比来推断物质结构对于细胞转运、血管舒张活性的影响。
2.黄酮药物在Caco-2细胞单层模型中的转运比较
取生长状态良好的40-49代Caco-2(human colon adenocarcinoma cell lines)细胞,接种于12孔板对应的transwell小插件内,密度为6×104~8×104个/孔,培养21天,待紧密、完整的单细胞层形成后,然后在细胞顶端面(AP)加入相应剂量的葛根素、芦丁、橙皮苷、槲皮素、染料木黄酮、山萘酚、芹菜素和异甘草素。1)并在90 min时从细胞基底端侧(BL)取100μl,同时加入同等体积的甲醇后进样测定各药物跨过Caco-2细胞模型的药物含量。结果表明,与阳性药维拉帕米相比,黄酮药物的Papp值从大到小依次是染料木黄酮>异甘草素>山萘酚>芹菜素>橙皮苷>槲皮素>葛根素>芦丁。但当芦丁和维拉帕米联合给药时,芦丁的Papp值是相同浓度下单独给药时Papp的25倍。2)并分别在15、30、60、90、120及180 min时从BL面取100μl,同时加入同等体积的甲醇后进样测定跨过Caco-2细胞单层模型的药物渗透率和时间的关系。其中仍以染料木黄酮的转运速率最高,这与染料木黄酮的转运结果Papp值是一致的。
3.黄酮混合物在体外肠囊翻转实验中的转运
将制备好的肠囊装置置于5 ml孵育液Tryode中,然后往孵育液中加入相应剂量的葛根素、芦丁、橙皮苷、槲皮素、染料木黄酮、山萘酚、芹菜素和异甘草素混合溶液,1)并在90 min时从肠囊浆膜面取50μl,同时加入同等体积的甲醇后进样测定各药物跨过该模型的药物含量以及药物之间的相互作用。结果表明,橙皮苷在共同给药情况下,通过体外肠囊翻转实验Papp值明显增加,为4.46×10-6 cm/s,槲皮素仍然保持极低的 Papp值为0.23×10-6 cm/s。然而当橙皮苷同等浓度单独给药时Papp值为1.42×10-6cm/s,表明黄酮混合物能促进橙皮苷的转运,即混合物之间是存在相互作用的。2)并分别在15、30、60、90、120及180 min时从肠囊浆膜面取50μl,同时加入同等体积的甲醇后进样测定跨过该模型药物渗透率与时间的关系。其中以橙皮苷的转运速率最高,这与橙皮苷在此模型中的转运结果Papp值是一致的,但与橙皮苷在Caco-2细胞单层中单独给药的转运速率相比有明显增大,故更好地说明黄酮混合物能促进橙皮苷的转运。
4.黄酮药物在血脑屏障细胞模型中的转运比较
原代培养RBMECs和星形胶质细胞,并采用免疫荧光染色法对两种原代培养的细胞进行纯度鉴定,纯度高达95%以上。取生长状态甚好的2代RBMECs进行药物的MTT毒性浓度检验。最终根据溶解度与药物安全性浓度选择合适浓度进行转运试验。取生长状态甚好的2代RBMECs和星形胶质细胞接种于24孔板对应的 transwell小插件中进行共培养以建立体外血脑屏障(Blood-brainbarrier,BBB)模型,培养7-10天待RBMECs的紧密连接形成后,在AP面加入相应剂量的葛根素、芦丁、橙皮苷、槲皮素、染料木黄酮、山萘酚、芹菜素和异甘草素。1)并在90 min时从BL面取60μl,同时加入同等体积的甲醇后进样测定各药物跨过BBB模型的药物含量。结果表明,与阳性药氯霉素、阴性药酮康唑相比,黄酮药物的Papp值从大到小依次是染料木黄酮>异甘草素>芹菜素>葛根素>山萘酚>橙皮苷>芦丁>槲皮素。当槲皮素和维拉帕米联合给药时,槲皮素的Papp与相同浓度下单独给药时Papp的差别没有统计学意义。2)并分别在15、30、60、90、120及180 min时从BL面取60μl,同时加入同等体积的甲醇后进样测定跨过BBB细胞模型的药物渗透率和时间的关系。其中仍以染料木黄酮的转运速率最高,这与染料木黄酮在BBB模型中转运结果Papp值是一致的。
5.黄酮药物对大鼠胸主动脉血管的舒张活性及其与脂水分布系数关系
取大鼠离体胸主动脉制备成环后迅速悬挂至离体灌流装置中,以Powerlab生物信号处理系统记录血管环张力,记录张力随时间变化曲线,至舒张反应达最大,计算舒张百分率(Rex%)。结果表明:黄酮类化合物对胸主动脉的血管舒张活性存在显著差别,且药物的舒血管活性与其脂水分布系数存在一定的正相关性。其中山萘酚、芹菜素和异甘草素的舒张百分率较高均达60%以上,且其舒张率与药物浓度之间的量效关系有良好的线性关系。