香茅醇接枝壳寡糖衍生物的制备、性质及抗炎活性研究

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壳寡糖(COS)是自然界中唯一带有正电荷的碱性氨基低聚糖,生物相容性好、水溶性好、安全性高且易被人体吸收。此外,还具有抗炎、抗氧化和抑菌等生物活性。而壳寡糖的抗炎活性有限,用具有抗炎活性的分子对其进行化学修饰是提高壳寡糖抗炎活性的有效手段,以期提升壳寡糖的应用价值。植物精油作为一种天然植物提取物,具有抗炎、抗氧化、免疫调节等多种功能活性,但其难溶于水的特点,限制了其在实际中的应用。本课题选取精油中具有高反应活性的链状萜烯醇类化合物,使用香茅醇对壳寡糖进行N-烷基化修饰,制备得到新型的壳寡糖衍生物,提高壳寡糖的抗炎活性并改善香茅醇的水溶性,探究壳寡糖衍生物对角叉菜胶诱导足肿胀模型大鼠的抗炎作用及其机制,主要研究内容和结果如下:1.壳寡糖衍生物的制备、表征及性质研究。经过溴化反应活化香茅醇的醇羟基得到溴化产物,在三乙胺的催化下,与壳寡糖发生取代反应得到目标产物壳寡糖-g-香茅醇(COS-g-Cit)。采用紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振波谱等手段进行表征,结果表明香茅醇被成功接枝到壳寡糖上。通过改变溴化物与壳寡糖的摩尔比(溴化物:壳寡糖=2:1,4:1,6:1),得到取代度分别为0.167、0.200和0.182的壳寡糖衍生物(COS-g-Cit1-3)。采用热重分析法、X-射线衍射法、浊度法分别研究COS-g-Cit1-3的热稳定性、结晶性和溶解性,结果表明COS-g-Cit1-3的热稳定性优于原料壳寡糖,水溶性优于原料香茅醇。2.壳寡糖衍生物的安全性及抗炎活性研究。采用上-下法限量试验研究COS-g-Cit1-3的安全性,单次灌胃KM小鼠COS-g-Cit1-3(2000 mg/kg)。实验结果表明,COS-g-Cit1-3对小鼠的经口急性毒性耐受剂量(LD50)均大于2000 mg/kg,小鼠没有出现异常行为和死亡;相比于对照组,COS-g-Cit1-3组的体重增加、血液生化学指标、大部分脏器系数没有显著性差异(p>0.05);病理切片分析结果显示,肾脏和肝脏中炎性细胞的浸润均未出现明显的聚集灶。选用角叉菜胶(Carr)诱导SD大鼠急性炎症模型研究COS-g-Cit1-3的抗炎活性,结果表明,三种不同取代度的壳寡糖衍生物干预后,能显著抑制Carr诱导大鼠足肿胀度和炎性细胞浸润;提高大鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性,升高谷胱甘肽(GSH)的含量,降低丙二醛(MDA)和一氧化氮(NO)的含量。上述结果表明COS-g-Cit1-3(100 mg/kg)的抗炎活性强于原料壳寡糖及壳寡糖与香茅醇复配组,且具有取代度依赖性。3.壳寡糖衍生物的抗炎机制研究。采用ELISA法检测大鼠足组织中细胞因子的含量,结果表明,三种不同取代度的壳寡糖衍生物干预后,可通过提升抗炎因子白介素-4(IL-4)和白介素-10(IL-10)的含量,降低促炎因子肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的含量。采用q RT-PCR法检测炎性因子m RNA的表达水平,结果表明,COS-g-Cit1-3干预后,可通过上调白介素-33(IL-33)m RNA的表达水平,下调白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、诱导型一氧化氮合酶(i NOS)、环氧化酶(COX-2)和前列腺素E2(PGE2)m RNA的表达水平。通过Western blot法测定NF-κB通路相关蛋白表达水平,结果表明,COS-g-Cit1-3可通过抑制NF-κB p65、IκBα和IKKβ蛋白的磷酸化以及IκBα和IKKβ的降解,抑制NF-κB信号通路的活化。以上结果表明,三种不同取代度的壳寡糖衍生物可通过抑制炎症介质表达,抑制NF-κB信号通路缓解Carr诱导大鼠炎症反应。综上所述,制备得到的三种不同取代度的壳寡糖衍生物的抗炎活性和热稳定性均优于壳寡糖,且具有取代度依赖性,水溶性优于原料香茅醇,为精油接枝壳寡糖及其在各领域的广泛应用奠定坚实的理论基础。
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