Arabian J Chem.｜海南大學(xué)汪瑞敏教授研究團(tuán)隊(duì)成果：雞矢藤葉XO抑制劑篩選獲突破，天然藥物開發(fā)迎來新曙光！
文章標(biāo)題：Bioaffinity ultrafiltration combined with UPLC-ESI-QTrap-MS/MS for screening of xanthine oxidase inhibitors from Paederia foetida L. leaves
發(fā)表期刊：Arabian Journal of Chemistry
合作產(chǎn)品：PRM精準(zhǔn)植物廣靶
影響因子：5.2
研究背景
當(dāng)前臨床高尿酸血癥治療面臨兩大主要挑戰(zhàn)：其一，化學(xué)藥物的使用存在顯著局限性，例如常用的黃嘌呤氧化酶(Xanthine Oxidase, XO)抑制劑如別嘌醇，雖能有效降低血尿酸水平，但可能引發(fā)嚴(yán)重的過敏反應(yīng)及肝毒性等不良反應(yīng)；其二，天然產(chǎn)物的藥用開發(fā)仍存在瓶頸，植物來源提取物中活性成分尚不明確，作用機(jī)制亦缺乏系統(tǒng)解析。
雞矢藤葉(Paederia foetida L.)作為傳統(tǒng)抗高尿酸藥用植物，其具體的活性成分及降尿酸作用機(jī)制仍未被全面闡明。近日，海南大學(xué)汪瑞敏副教授在Arabian Journal of Chemistry期刊發(fā)表題為“Bioaffinity ultrafiltration combined with UPLC-ESI-QTrap-MS/MS for screening of xanthine oxidase inhibitors from Paederia foetida L. leaves”的研究論文。該研究采用生物親和超濾結(jié)合超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)(UPLC-ESI-QTrap-MS/MS)，從雞矢藤葉中高效篩選并鑒定出具有XO抑制活性的關(guān)鍵成分，解析其分子互作機(jī)制。研究結(jié)果為雞矢藤在高尿酸血癥防治中的藥理基礎(chǔ)提供了重要科學(xué)依據(jù)，并為開發(fā)安全、高效的天然抗高尿酸藥物提供了新策略與技術(shù)路徑。
技術(shù)路線
研究結(jié)果
PFL提取物中黃酮類化合物的提取與純化
該研究表明，不同濃度乙醇對(duì)雞矢藤葉(PFL)中黃酮類物質(zhì)的提取效率存在顯著差異，其中60%乙醇可實(shí)現(xiàn)黃酮類成分的最優(yōu)富集（圖1）。
圖1. PFL提取物的總酚含量(TPC)與總黃酮含量(TFC)
PFL黃酮類成分的鑒定與定量分析
該研究通過UPLC-ESI-QTrap-MS/MS和HPLC對(duì)純化后的PFL提取物進(jìn)行定性與定量分析，鑒定出15種化合物，其中黃酮類為主要成分。定量結(jié)果顯示，(-)-表沒食子兒茶素、飛燕草素-3-O-葡萄糖苷和蘆丁等為主要活性成分（表1）。
表1. 基于UPLC-ESI-QTrap-MS/MS的PFL提取物主要化學(xué)成分鑒定與定量分析
生物活性分析
為進(jìn)一步富集活性成分，該研究采用AB-8大孔吸附樹脂對(duì)PFL提取物進(jìn)行純化，總黃酮含量提升至760.33 mg RE/g DW，占提取物的76.03%，較未純化樣品提高25.49倍。純化后提取物表現(xiàn)出顯著抗氧化活性，并對(duì)XO表現(xiàn)出較強(qiáng)抑制作用(IC??=253.40 μg/mL)，優(yōu)于多種藥用植物提取物，顯示出良好的天然XO抑制劑開發(fā)潛力（圖2）。
圖2. 純化PFL提取物的化學(xué)成分鑒定及其抗氧化和XO抑制活性
基于超濾-UPLC-ESI-QTrap-MS/MS技術(shù)的XO抑制劑鑒定
通過體外酶抑制實(shí)驗(yàn)初篩后，該研究通過超濾-UPLC-ESI-QTrap-MS/MS技術(shù)，從純化PFL提取物中鑒定出7種XO抑制劑：(-)-表沒食子兒茶素、山奈酚-3-O-蕓香糖苷、紫云英苷、二氫楊梅素、木犀草素-7-O-葡萄糖苷、矢車菊素-3-O-蕓香糖苷和槲皮苷（圖3B）。這些化合物與XO的生物親和度(BD%)存在顯著差異，其中木犀草素-7-O-葡萄糖苷結(jié)合力最強(qiáng)（圖3C）。黃酮類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性是導(dǎo)致結(jié)合差異的關(guān)鍵因素，該發(fā)現(xiàn)為靶向XO抑制劑的開發(fā)提供了分子機(jī)制依據(jù)。
XO抑制劑單體活性驗(yàn)證
為驗(yàn)證親和超濾-UPLC-ESI-QTrap-MS/MS篩選結(jié)果，該研究測(cè)定了7種黃酮單體的XO抑制活性。結(jié)果顯示，木犀草素-7-O-葡萄糖苷、紫云英苷和槲皮苷抑制效果優(yōu)于PFL提取物，證實(shí)該技術(shù)篩選天然XO抑制劑的有效性，并突顯PFL中黃酮類成分的開發(fā)潛力（圖3）。
圖3. 基于親和超濾-HPLC技術(shù)對(duì)PFL提取物中XO抑制劑的篩選與驗(yàn)證
分子對(duì)接分析
分子對(duì)接結(jié)果顯示，7種黃酮類化合物與XO的結(jié)合能均在−8.6至−10.4 kcal/mol之間，表明其具有較強(qiáng)親和力。其中，槲皮素-3-O-蕓香糖苷表現(xiàn)出最強(qiáng)結(jié)合能力。該結(jié)果揭示了黃酮類化合物的XO抑制活性提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，并為后續(xù)天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與新型XO抑制劑的開發(fā)提供理論支持（表2）。
表2. 化合物與XO的結(jié)合親和力及作用氨基酸殘基
分子對(duì)接結(jié)果表明，黃酮類化合物可通過氫鍵、疏水作用及靜電相互作用與XO多個(gè)關(guān)鍵催化殘基穩(wěn)定結(jié)合，占據(jù)其活性口袋并阻止底物進(jìn)入，從而有效抑制酶活性。尤其是槲皮素及其糖苷與多種核心殘基協(xié)同作用，是其顯著抑制活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（圖4）。
圖4. 分子對(duì)接解析XO抑制劑與受體的結(jié)合構(gòu)象
研究結(jié)論
該研究基于UPLC-MS/MS技術(shù)鑒定出雞矢藤葉提取物中的15種生物活性成分，系統(tǒng)驗(yàn)證了其顯著的抗氧化活性及黃嘌呤氧化酶抑制能力。分子對(duì)接分析進(jìn)一步揭示，7種黃酮類化合物通過占據(jù)黃嘌呤氧化酶催化中心的活性口袋，干擾底物的結(jié)合位點(diǎn)，闡明了其潛在的降尿酸作用機(jī)制。該發(fā)現(xiàn)為開發(fā)天然來源的抗氧化劑及抗高尿酸血癥藥物提供了新策略。
PRM精準(zhǔn)植物廣靶：是專為植物代謝組學(xué)研究研發(fā)的創(chuàng)新檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合了非靶標(biāo)代謝組定性全面與靶標(biāo)代謝組定量精準(zhǔn)的雙重優(yōu)勢(shì)，針對(duì)植物初生代謝物與次生代謝物的復(fù)雜特性優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效解決傳統(tǒng)方法在覆蓋廣度、檢測(cè)靈敏度及定量準(zhǔn)確性上的局限，為植物生長(zhǎng)發(fā)育、抗逆機(jī)制、品質(zhì)形成等研究提供深度代謝組學(xué)解析工具
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hao 撰文
Peng 校稿