牡丹花蕊醇提物對H2O2誘導HUVEC細胞

羅 磊 關寧寧 向進樂 朱文學

(1. 河南科技大學食品與生物工程學院，河南 洛陽 471023； 2. 河南省農產品干燥裝備工程技術研究中心，河南 洛陽 471023)

牡丹是中國最重要的觀賞花卉之一，同時具有較高的食用價值，自古就有牡丹花茶、牡丹花酒和牡丹花脯等產品，2011年3月衛生部認定鳳丹牡丹為新資源食品[1]。牡丹花蕊是牡丹花的精華部分，具有很高的營養價值，周明遠等[2]研究表明牡丹花蕊可提取牡丹花蕊油，其中亞油酸和亞麻酸含量遠高于其他常見食用油。李朝蘋等[3]研究表明牡丹花蕊水體液在體外具有較強的抗氧化性。但是目前對牡丹花蕊醇提物抗氧化作用及主要功效成分缺乏深入研究。

血管內皮細胞參與機體免疫活動，其損傷與動脈粥樣硬化[4]、腦卒中、高血壓[5]、冠心病和糖尿病[6-7]等疾病的發生發展有著緊密的關系。而氧化應激是造成細胞損傷的重要因素之一，所以采用H2O2誘導內皮細胞是研究抗氧化作用的重要手段之一[8-10]。傅茂潤等[11]對牡丹花蕊進行了提取工藝研究，李朝蘋等[3]研究了牡丹花蕊提取液的體外抗氧化功效，但關于牡丹花蕊提取物在細胞水平上的功效研究卻鮮有報道。試驗擬在高效液相分析其功效成分的基礎上，采用H2O2誘導人臍靜脈血管內皮細胞(HUVEC細胞)損傷來檢測牡丹花蕊醇提物在細胞中抗氧化作用，以期為牡丹在牡丹花蕊方向上的綜合利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牡丹花：品種為鳳丹白，采摘地點為洛陽洛龍區牡丹園；

蘆丁、槲皮素、山奈酚、芹菜素、芍藥苷和木犀草素標準品：純度均≥98%，上海源葉生物科技有限公司；

人臍靜脈內皮細胞：上海名勁科技有限公司；

高糖培養基：美國Hyclone公司；

噻唑藍：美國Sigma公司；

雙抗、胰蛋白酶(250 NFU/mg)：美國Gibco公司；

四季青胎牛血清：杭州四季青生物工程材料有限公司；

纖維素酶：50 U/mg，上海源葉生物科技有限公司；

SOD、GPX、MDA、GSH和BCA測定試劑盒：南京建成生物工程公司；

其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

高效液相色譜儀：1260Infinity型，安捷倫科技有限公司；

雙人單面凈化工作臺：SW-CJ-2FD型，濟南啟科儀器設備有限公司；

倒置顯微鏡：CKX41型，日本Olympus公司；

全自動酶標儀：680型，美國Bio-Rad公司；

CO2細胞培養箱：E191IR型，美國金西盟公司；

數控超聲波清洗器：KQ-500DE型，南京曉曉儀器設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 牡丹花蕊醇提物的制備 采用纖維素酶—超聲輔助乙醇提取法，條件：乙醇濃度70%，料液比1∶40 (g/mL)，加酶量0.3%，酶解pH 5，酶解時間30 min，50 ℃ 條件下酶解后沸水浴10 min滅活，超聲功率300 W，超聲時間30 min，超聲溫度45 ℃，提取后旋蒸濃縮。牡丹花蕊提取液配置成濃度為2.0 mg/mL的上樣液，以1.50 mL/min 上樣流速進行D-101樹脂的吸附過程，先以3.0 BV的蒸餾水以1.5 mL/min流速洗脫除雜，再以體積分數95%乙醇溶液以3.0 mL/min流速洗脫，收集乙醇洗脫液，旋蒸(溫度60 ℃)至總體積的5%，真空冷凍干燥(溫度約-40 ℃，冷凍時間24 h)后置于4 ℃冰箱中保存，備用。

1.3.2 牡丹花蕊醇提物的紫外光譜掃描 稱取凍干后的牡丹花蕊醇提物粉末5 mg，用70%無水乙醇定容至100 mL，在波長200～700 nm的范圍內，用紫外分光光度計進行光譜掃描。

1.3.3 牡丹花蕊醇提物的高效液相色譜分析

(1) 色譜條件：采用Kromasil 100-5C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)色譜柱進行分析，以乙腈(A)和水(B)為流動相進行梯度洗脫，0～30 min，30% A→60% A，檢測波長230 nm，流速0.8 mL/min，柱溫30 ℃，進樣量10 μL。

(2) 制作標準曲線：參考有關牡丹相關文獻[12-13]，試驗選擇6種主要的標準品作為參照，即蘆丁、槲皮素、山奈酚、芹菜素、芍藥苷和木犀草素。參考王金艷等[14]的方法稍作修改，配置標準混合溶液繪制標準曲線。

(3) 稱取牡丹花蕊醇提物粉末4 mg，甲醇溶液定容至10 mL，超聲5 min后過0.22 μm濾膜過濾，按1.3.3(1)的色譜條件進行分析。

1.3.4 牡丹花蕊醇提物的細胞試驗

(1) HUVEC細胞培養：參考劉竹青等[15]的方法配置DMEM培養基，在CO2的細胞培養箱中培養細胞，并定時更換培養液。

(2) HUVEC氧化損傷模型的建立：參考羅磊等[16]的方法并稍作調整，將細胞密度為2.0×105個/mL的HUVEC細胞接種于細胞培養板。配置不同濃度梯度的H2O2溶液(0～1 mmol/L)作用于HUVEC細胞，采用MTT法檢測細胞存活率。依據式(1)計算細胞存活率。

(1)

式中：

A——細胞存活率，%；

A0——空白組的吸光度均值；

A1——不同濃度H2O2組的吸光度均值。

(3) 藥物濃度劑量的篩選：篩選過程同氧化損傷模型建立過程相似，配置不同濃度的牡丹花蕊醇提物培養液(0～1 mg/L)作用于HUVEC細胞，采用MTT法[17]檢測并計算細胞存活率。

(4) HUVEC細胞內抗氧化物酶的測定：參考卞夢瑤等[17]的方法并稍作調整，將細胞接種于6孔板中，每孔2.0 mL，培養24 h貼壁后，吸棄細胞培養液。空白組和模型組加入2.0 mL培養基；低、中、高組分別加入2.0 mL不同質量濃度的牡丹花蕊醇提液(100，300，500 μg/mL)；對照組加入2.0 mL濃度為500 mg/mL的 VC培養液，置于培養箱中培養。24 h后吸棄上清液，每孔加入800 mmol/L 的H2O2溶液2.0 mL，置于培養箱中培養4 h 后將細胞和細胞培養液分離。參照SOD、GPX、GSH、MDA和BCA試劑盒的操作說明，以BCA試劑盒檢測結果為基礎，測定細胞及細胞培養液中SOD和GPX活性以及GSH和MDA的含量。

1.4 數據統計

2 結果與分析

2.1 牡丹花蕊醇提物的成分分析

2.1.1 紫外光譜掃描結果 大多數黃酮類化合物的紫外吸收光譜中有兩個特征吸收峰帶，300～400 nm的吸收帶為帶Ⅰ，240～280 nm的吸收帶為帶Ⅱ[18]。如圖1所示，牡丹花蕊醇提物溶液經過紫外光譜掃描之后在277 nm處出現了特征峰帶Ⅱ，在365 nm處出現了特征峰帶Ⅰ。說明牡丹花蕊醇提物的紫外光譜掃描結果符合黃酮類化合物的特征光譜反應。

圖1 牡丹花蕊醇提物的紫外可見吸收光譜

2.1.2 HPLC分析 表1為6種標準品的標準曲線，且在0.05～0.40 mg/mL時與峰面積呈良好的線性關系。圖2為黃酮混合標準溶液與牡丹花蕊醇提物溶液的HPLC圖。圖2(b)中出現的3個較為明顯的色譜峰，分別為峰1、峰2和峰4，且與圖2(a)中的峰1、峰2和峰4相對應，保留時間基本相同。圖2(b)中保留時間在7.31 min 的峰以及保留時間在11.66 min的峰在圖2(a)中無對應保留時間的峰。經分析，牡丹花蕊醇提物中主要含有蘆丁、槲皮素和芍藥苷3種單體，且含量分別為44.25%，17.00%，15.50%，所以純化后的牡丹花蕊醇提物的濃度約為76.75%。

表1 6種標準品的標準曲線

2.2 牡丹花蕊醇提物的細胞抗氧化試驗

2.2.1 H2O2濃度的篩選 由圖3可知，H2O2濃度在0～600 μmol/L時，對HUVEC 無明顯的抑制作用(P>0.05)。當H2O2濃度為800 μmol/L時，HUVEC細胞存活率為52.05%。H2O2濃度過高可能會導致細胞過量死亡，而濃度過低又會因細胞代數不同等因素而不能對細胞產生明顯的抑制作用，故H2O2濃度選擇800 μmol/L 為宜。

1. 蘆丁 2. 芍藥苷 3. 木犀草素 4. 槲皮素 5. 芹菜素 6. 山奈酚

圖2 混合黃酮標準品和樣品的HPLC圖

Figure 2 HPLC chromatogram of the mixture of flavone standards and sample

小寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

2.2.2 牡丹花蕊醇提物濃度選擇 如圖4所示，濃度在100～500 μg/mL時牡丹花蕊醇提物對HUVEC細胞的生長無顯著影響(P>0.05)。濃度>500 μg/mL時，顯著抑制增殖(P<0.05)。研究[19]表明當血管內皮細胞受損時會增加動脈硬化的可能性，所以，選擇牡丹花蕊醇提物劑量為100，300，500 μg/mL來進行下一步試驗。

腫瘤的生長和轉移與血管生成關系密切，所以抑制血管生成是研究抗腫瘤的重要機制之一。圖4表明，當牡丹花蕊醇提物濃度>500 μg/mL時對HUVEC細胞有抑制作用，說明牡丹花蕊醇提物中可能含有某種血管生成抑制因子。

小寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

2.2.3 牡丹花蕊醇提物對HUVEC細胞及培養液中SOD活性的影響 超氧化物歧化酶是機體內重要的自由基清除劑，能夠清除胞內過量ROS從而維持細胞內的穩定性[20]。圖5表明，細胞中模型組SOD含量為156.5 U/mg，劑量組SOD含量均顯著提高(P<0.05)，均在200.0 U/mg以上。說明當細胞受損時，細胞內的自由基含量增加，SOD含量下降，而牡丹花蕊醇提物能夠提高細胞抗自由基攻擊的能力，提高細胞內SOD水平。

高劑量組含量為269.5 U/mg，對照組含量為275.9 U/mg，兩者差異無統計學意義(P>0.05)。說明高劑量的牡丹花蕊醇提物的抗氧化性可達到VC水平。細胞培養液中SOD含量變化與細胞一致，中、低劑量組之間的差異無統計學意義(P>0.05)。

小寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

2.2.4 牡丹花蕊醇提物對HUVEC細胞及培養液中GSH含量的影響 谷胱甘肽能夠清除O2-和H2O2，能夠與自由基等有害物質相結合轉為無害物質排出體外，減少機體氧化損傷[21]。圖6表明，細胞中模型組的濃度為5.90 mg/g，劑量組GSH含量分別為10.70，21.01，36.80 mg/g，含量顯著升高。說明牡丹花蕊醇提物能夠提高細胞內GSH的含量，從而降低自由基的含量，避免細胞損傷。高劑量組的GSH含量與對照組相比，差異不顯著(P>0.05)，說明高劑量的牡丹花蕊醇提物在細胞內具有很強的抗氧化性。培養液與細胞中GSH的含量變化一致，細胞及培養液中的低、中、高劑量組間均有顯著差異，說明抗氧化能力與濃度存在劑量依賴效應。

2.2.5 牡丹花蕊醇提物對HUVEC細胞及培養液中GPX活性的影響 谷胱甘肽過氧化物酶是一種能夠催化H2O2分解的酶，將H2O2還原成水，而自身轉化為氧化型谷胱甘肽，而氧化型谷胱甘肽可以在還原酶的作用下轉化為GSH，GSH通過清除過量的自由基來維持細胞活性[22-23]。如圖7所示，細胞中牡丹花蕊醇提物組將模型組中GPX的含量從57.79 mg/L提高到了150.00 mg/L 以上，培養液中，GPX的含量從6.90 mg/L提高到了15.00 mg/L 以上，差異顯著(P<0.05)。說明牡丹花蕊醇提物能夠提高細胞內GPX的活性，使其催化H2O2水解，增加GSH含量，提高細胞的抗氧化應激的能力。劑量組中GPX的活性變化也表明花蕊醇提物的抗氧化能力與濃度存在劑量依賴效應。培養液中GPX的含量與細胞中含量變化一致。

小寫不同字母表示組間差異顯著(P<0.05)

小寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

2.2.6 牡丹花蕊醇提物對HUVEC細胞及培養液中MDA含量的影響 不飽和脂肪酸因自由基攻擊發生氧化，機體的脂質過氧化產物丙二醛就會升高，丙二醛的存在會加速細胞膜的衰老[24-25]。如圖8所示，細胞中模型組的MDA含量為32.38 mol/mg，遠高于空白組的5.93 mol/mg，說明當細胞受到氧化損傷時，細胞內的脂質過氧化反應增多，細胞膜的功能性降低。與模型組相比，低、中、高劑量組顯著抑制了H2O2引起的MDA含量的增加(P<0.05)，說明牡丹花蕊醇提物能夠清除自由基，減少細胞內脂質過氧化物的產生。高劑量組的MDA含量低于對照組的，說明高劑量的牡丹花蕊醇提物對于降低細胞內MDA含量的作用，可能高于抗壞血酸。細胞液中MDA含量變化與細胞中MDA含量變化一致。

周艷峰等[26]研究表明，蘆丁在對人晶狀體上皮細胞氧化損傷的保護作用，主要與減少ROS的生成有關，其中SOD、MDA和GSH的變化情況與試驗一致。宋獻美等[27]研究表明芍藥苷對H2O2誘導的HUVEC損傷具有明顯的保護作用，可通過抑制HUVEC細胞間黏附因子ICAM-1的表達[28]，從而抑制細胞損傷。Shokoohinia等[29]和 Daubney等[30]研究表明槲皮素可通過減少ROS的形成來保護神經細胞PC12和心肌細胞H9c2。褚韋韋等[31]研究表明槲皮素夠增強細胞內的還原系統，增加GPX1、SOD2及GSH的水平，降低氧化應激所帶來的損傷。而試驗結果表明，牡丹花蕊醇提物主要成分為蘆丁、槲皮素和芍藥苷，含量分別達到44.25%，15.50%，17.00%，總含量為76.75%。蘆丁、槲皮素和芍藥對細胞內SOD和GPX等抗氧化物酶活性的提高和對細胞的保護作用，與牡丹花蕊醇提物對細胞的保護機制一致，因此，蘆丁、槲皮素和芍藥苷可能是牡丹花蕊醇提物產生較強抗氧化作用的主要成分。

小寫字母不同表示組間差異顯著(P<0.05)

3 結論

細胞抗氧化試驗表明，H2O2能夠造成細胞膜的損傷，對HUVEC細胞中的SOD和GPX等抗氧化物酶活性具有抑制作用，造成脂質過氧化物MDA含量上升，GSH含量下降。當不同濃度的牡丹花蕊醇提物作用于HUVEC細胞后，細胞中SOD和GPX活性以及GSH的含量均有不同程度的提高，而且細胞中MDA含量也顯著降低。說明牡丹花蕊醇提物能夠提高細胞中各種抗氧化物酶的活性，減少脂質過氧化反應的發生，保護HUVEC細胞完整且提高細胞抗氧化性。這一結論與馬靜靜等[25]的研究結論一致，說明通過抑制細胞間黏附因子的表達可能也是牡丹花蕊醇提物其發揮抗氧化性的途徑之一。

牡丹花蕊醇提物純化后主要所含蘆丁、槲皮素和芍藥苷3種單體，三者可能是牡丹花蕊醇提物產生較強抗氧化作用的主要成分，但3種單體成分發揮抗氧化作用的主要機制和途徑卻尚不清楚。牡丹花蕊中3種單體成分的分離純化及其功效研究將是下一步的研究方向。