芜菁多糖与玛咖多糖的化学结构及其抗疲劳作用比较研究
发布时间：2019-11-28 16:56
【摘要】：本文所选用的芜菁(Brassica rapa L.)和玛咖(Lepidium meyenii Walp.)植物材料均来自西藏地区。玛咖最初于2003年从南美秘鲁引进至中国云南,并于2010年前后引种至西藏地区,而西藏芜菁(俗称芫根)则是青藏高原地区传统的药、食、饲三用作物,具有悠久的种植历史。目前,国内外关于玛咖生物学功能的研究较多,主要集中在提高性功能、促进生育能力、抗疲劳等方面,而对西藏芜菁的研究相对较少。多糖是这两种高原作物次生代谢产物的重要组成部分,目前被认为是其发挥生物学功效的主要物质基础之一。本文采用传统的水提醇沉法从芜菁和玛咖块茎中获得粗多糖,进一步分离纯化得到芜菁多糖和玛咖多糖样品。采用高分辨凝胶渗透色谱(HPGPC)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等技术手段对两种多糖的物理特性进行比较研究;采用糖基组成分析、甲基化分析、红外光谱、气质联用(GC-MS)和核磁共振(NMR)等手段对其化学结构进行比较研究。同时,采用小鼠负重游泳试验模型评价和比较其抗疲劳生物学功效。此外,构建H2O2诱导的PC12细胞体外抗氧化评价模型,比较两者的抗氧化能力;并采用蛋白免疫印迹和细胞免疫荧光技术,考察其对特异蛋白Bax和Bcl-2表达水平的影响。主要研究内容与结果如下:(1)采用常规技术、在相同条件下获得精制的芜菁多糖和玛咖多糖,试样纯度分别为94.61%和99.20%(以试样干基计),得率分别为0.94%和1.06%(以原料干基计)。芜菁多糖的重均分子量(Mw)为193.18 kDa,玛咖多糖的Mw为 793.5 kDa。(2)糖基组成分析结果表明,芜菁多糖和玛咖多糖均为富含半乳糖醛酸(D-GalA)的酸性多糖。芜菁多糖中检出7种糖基,其摩尔百分比(moL,%)为,半乳糖醛酸(D-GalA):甘露糖(D-Man):阿拉伯糖(L-Ara):半乳糖(D-Gal):葡萄糖(D-Glc):鼠李糖(L-Rha):葡萄糖醛酸(D-GlcA)=67.73:17.19:10.20:3.19:1.11:0.34:0.23;玛咖多糖中检出6种糖基,其摩尔百分比(moL,%)为,D-GalA:D-Glc:L-Ara:D-Man:D-Gal:L-Rha= 35.07:29.98:16.98:13.01:4.21:0.75。芜菁多糖中D-GalA含量(67.73%)几乎是玛咖多糖(35.07%)的两倍,但D-Glc含量很低(1.11%);而玛咖多糖中D-Glc含量高达29.98%,但未检出D-GlcA。甲基化分析、GC-MS以及NMR等研究结果表明,芜菁多糖主要通过β-1,3,6-GalpA和β-1,3-Galp(A)通过1,3糖苷键连接形成化学骨架,而玛咖多糖则主要通过β-1,3-Galp/GalpA、β-1,3-Glcp和α-1,3-Manp通过1,3糖苷键连接形成化学骨架。(3)芜菁多糖与玛咖多糖在所试剂量范围内均表现出良好的抗疲劳活性。小鼠负重游泳试验数据显示,与正常组(前5 min平均游泳速率为10.31 ±4.54 cm/s,游泳总时长为46.56±29.67min)相比,芜菁多糖中剂量(50mg/kg.bw/d)效果不显著(p0.05),高剂量(100 mg/kg.bw/d)能显著提高平均游泳速率(15.15±3.25cm/s,p0.05),并显著延长游泳总时长(106.10±42.00min,p0.05)。玛咖多糖的抗疲劳活性强于芜菁多糖,中剂量即表现出显著效果(p0.05),高剂量极显著地提高了平均游泳速率(17.21±5.21 cm/s,p0.01)和游泳总时长(171.67±69.68 min,p0.01)。小鼠血生化分析结果表明,与正常组小鼠相比,芜菁多糖高剂量能显著提高GSH-Px活力(p0.05);玛咖多糖中、高剂量组能显著(p0.05)和极显著(p0.01)地提高GSH-Px活力。而两种多糖对SOD酶活力的影响未表现出统计学上的差异(p0.05)。芜菁多糖和玛咖多糖均具有降低小鼠血清乳酸脱氢酶(LDH)活力的作用,与正常组相比,芜菁多糖高剂量极显著地降低了小鼠血清LDH活力(p0.01);玛咖多糖中剂量显著降低LDH活力(p0.05),高剂量极显著降低LDH活力(p0.01)。此外,两种多糖均能显著降低小鼠血清中乳酸(LA)、尿素氮(BUN)和丙二醛(MDA)等代谢废物的水平,其中,芜菁多糖表现出优于玛咖多糖的降LA效果,但降BUN的效果不如玛咖多糖,降MDA的作用相近。对能量物质的影响,与正常组相比,各给药组小鼠的肌糖原含量差异不明显,肝糖原含量随着多糖剂量增大呈下降趋势(p0.05)。(4)在H_2O_2诱导的PC12氧化损伤细胞模型中,高浓度(10～80 μg/mL)的芜菁多糖和玛咖多糖对细胞均表现明显的增殖抑制作用,而低浓度(0.001～1.0μg/mL)时则表现出一定的保护作用。在相同浓度范围(0.001～1.0 μg/mL)内,玛咖多糖对PC12细胞的保护作用强于芜菁多糖。在此体外评价的细胞模型中,还观察到两种多糖均可上调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。综上研究表明,芜菁多糖和玛咖多糖在糖基组成和化学骨架上存在一定差异,均在整体动物试验中表现出良好的抗疲劳作用,并在细胞试验中表现出良好的抗氧化生物活性。总体而言,玛咖多糖的抗疲劳功效略优于芜菁多糖。
【图文】：
原子力显微镜是一种精度能够达到原子级别的表面结构分析手段ｆｉＭｉ。借助逡逑原子为显微镜可レNB非常直观地反应《糖样本巧化部特征。电子扫描显微镜观察到逡逑的宪菁多糖外部结构为泡膜状，表面多孔疏松（图２－２Ａ）。同时，原子力显微逡逑镜表明宪菁多糖的分子链长较小，在对应的３Ｄ结构困中表现为若干不规则的西逡逑起，最高的田起不崣过９．５邋ｎｍ邋（图２－３Ａ２）。而玛咖多糖的化形成簇状，表面光逡逑洁，在空间上形成网状结构（图２－２Ｂ），可能与其含有３１４０ｋＤａ的超大分子量逡逑多糖有关。这一点在原子力显微镜中也得到了验证，玛姗■多糖在原子为显微图中逡逑的光亮点即为大分子量的玛伽多糖（图２－３Ｂ１），对应的３Ｄ结构图中则表现为逡逑若干不规则的山峰状凸起，其最大高度可达７２ｎｍ。表明相同制备条件和手段下逡逑获得的玛如多糖具有显著大于宪菁多糖的分子链长。逡逑２９逡逑
３．２．１宪菁多糖和玛咖多糖的红外光谱逡逑采用红外光谱对宪菁多糖和玛伽＃糖的送基、缓基等主要化学基团进行初步逡逑分析。图３－１Ａ和图３－１Ｂ是多糖甲基化之前的红外图谱，两种多糖的红外图谱整逡逑体上具有高度的相化性，并具有多楚基踏糖的典型特征。对比文献的数据，３３８４逡逑ｃｍｆｉ邋（３４０４邋ｃｍ－ｉ）处的信号代表了宪菁多糖（玛吻１多糖）的爱基伸缩振动吸收峰；逡逑２９３４邋ｃｍ－ｉ邋（２９３１邋ｃｍ－ｉ）处较弱的肩峰代表了宪菁多糖（玛伽多糖）的Ｃ－Ｈ伸缩逡逑与弯曲振动；１０７４邋ｃｍ—ｉ邋（１０７８邋ｃｍ－ｉ）处的强吸收代表了宪菁多糖（巧＃多糖）逡逑Ｃ－０的伸缩振动，同时两者在１６３４？１７３８邋ｃｍ＾ｉ处有Ｃ＝０非对称伸缩振动，这表逡逑明它们都具有较高的糖醒酸含量。逡逑Ａ逦Ｒ逡逑Ｍｆｍ逦２（ｍ逦＊卿逦y睈T逦２邋s6逦ｌｅｅｅ逡逑Ｗａｖｅｎａｍｂｅｒｓ邋（ｃ脚Ｉ）逦Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ邋脚ａ邋）逡逑图３－１宪菁多糖（Ａ）和玛＃多糖（Ｂ）甲基化前（下）后（上）的红外吸收光谱逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋ＦＩＴ民邋ｓｐｅｃ化ａ邋ｏｆ邋ＴＰ邋（Ａ）邋ａｎｄ邋ＭＰ邋（Ｂ）邋ｂｅｆｏｒｅ邋（ｂｅｌｏｗ）邋ａｎｄ邋ａｆｔｅｒ邋（ａｂｏｖｅ）邋ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ逡逑３．２．２宪菁多糖和玛伽多糖的糖基组成分析逡逑在前期预实验过程中，，采用１１种单糖标准品进行多糖的糖基组成分析。分逡逑别在宪菁多糖和玛咖多糖中检出７种和６种糖基。随后Ｗ鼠李糖（ＬＲｈａ）、阿逡逑拉伯糖ａ－Ａｒａ）和葡萄糖（Ｄ－Ｇｌｃ）等７种单糖作为对照肌醇为内标），宪逡逑菁多糖和巧如多糖试样经ＴＦＡ水解、s晟栈把苌笥茫牵茫停蛹觳馓腔槌
本文编号：2567095
【图文】：
原子力显微镜是一种精度能够达到原子级别的表面结构分析手段ｆｉＭｉ。借助逡逑原子为显微镜可レNB非常直观地反应《糖样本巧化部特征。电子扫描显微镜观察到逡逑的宪菁多糖外部结构为泡膜状，表面多孔疏松（图２－２Ａ）。同时，原子力显微逡逑镜表明宪菁多糖的分子链长较小，在对应的３Ｄ结构困中表现为若干不规则的西逡逑起，最高的田起不崣过９．５邋ｎｍ邋（图２－３Ａ２）。而玛咖多糖的化形成簇状，表面光逡逑洁，在空间上形成网状结构（图２－２Ｂ），可能与其含有３１４０ｋＤａ的超大分子量逡逑多糖有关。这一点在原子力显微镜中也得到了验证，玛姗■多糖在原子为显微图中逡逑的光亮点即为大分子量的玛伽多糖（图２－３Ｂ１），对应的３Ｄ结构图中则表现为逡逑若干不规则的山峰状凸起，其最大高度可达７２ｎｍ。表明相同制备条件和手段下逡逑获得的玛如多糖具有显著大于宪菁多糖的分子链长。逡逑２９逡逑
３．２．１宪菁多糖和玛咖多糖的红外光谱逡逑采用红外光谱对宪菁多糖和玛伽＃糖的送基、缓基等主要化学基团进行初步逡逑分析。图３－１Ａ和图３－１Ｂ是多糖甲基化之前的红外图谱，两种多糖的红外图谱整逡逑体上具有高度的相化性，并具有多楚基踏糖的典型特征。对比文献的数据，３３８４逡逑ｃｍｆｉ邋（３４０４邋ｃｍ－ｉ）处的信号代表了宪菁多糖（玛吻１多糖）的爱基伸缩振动吸收峰；逡逑２９３４邋ｃｍ－ｉ邋（２９３１邋ｃｍ－ｉ）处较弱的肩峰代表了宪菁多糖（玛伽多糖）的Ｃ－Ｈ伸缩逡逑与弯曲振动；１０７４邋ｃｍ—ｉ邋（１０７８邋ｃｍ－ｉ）处的强吸收代表了宪菁多糖（巧＃多糖）逡逑Ｃ－０的伸缩振动，同时两者在１６３４？１７３８邋ｃｍ＾ｉ处有Ｃ＝０非对称伸缩振动，这表逡逑明它们都具有较高的糖醒酸含量。逡逑Ａ逦Ｒ逡逑Ｍｆｍ逦２（ｍ逦＊卿逦y睈T逦２邋s6逦ｌｅｅｅ逡逑Ｗａｖｅｎａｍｂｅｒｓ邋（ｃ脚Ｉ）逦Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒｓ邋脚ａ邋）逡逑图３－１宪菁多糖（Ａ）和玛＃多糖（Ｂ）甲基化前（下）后（上）的红外吸收光谱逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋ＦＩＴ民邋ｓｐｅｃ化ａ邋ｏｆ邋ＴＰ邋（Ａ）邋ａｎｄ邋ＭＰ邋（Ｂ）邋ｂｅｆｏｒｅ邋（ｂｅｌｏｗ）邋ａｎｄ邋ａｆｔｅｒ邋（ａｂｏｖｅ）邋ｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ逡逑３．２．２宪菁多糖和玛伽多糖的糖基组成分析逡逑在前期预实验过程中，，采用１１种单糖标准品进行多糖的糖基组成分析。分逡逑别在宪菁多糖和玛咖多糖中检出７种和６种糖基。随后Ｗ鼠李糖（ＬＲｈａ）、阿逡逑拉伯糖ａ－Ａｒａ）和葡萄糖（Ｄ－Ｇｌｃ）等７种单糖作为对照肌醇为内标），宪逡逑菁多糖和巧如多糖试样经ＴＦＡ水解、s晟栈把苌笥茫牵茫停蛹觳馓腔槌
本文编号：2567095
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/2567095.html
