Deoxynojirimycin(1-DNJ)은 뽕나무 잎에서 추출한 피페리딘과 유사한 폴리하이드록시 알칼로이드입니다. 화학명(2R,3R,4R,5S)-2-하이드록시메틸-피페리딘-3,4,5-트리올, 분자식은 C6H13NO4이고 분자량은 163.17입니다. DNJ는 1976년 일본 학자 Yoshiaki et al에 의해 뽕나무 뿌리 껍질에서 처음으로 분리 및 정제되었습니다. 뽕나무 외에도 1-DNJ 및 그 유사체도 Commelinaceae, 히아신스 및 Psammophyllum 식물에서 발견되었지만 그 함량은 멀버리의 것. DNJ는 α-1, 4-포도당과 유사한 구조를 가지고 있으며 강력한 α-글루코시다제 억제제로, 저혈당, 저혈당 및 항산화 효과가 좋은 것으로 밝혀졌습니다.

DNJ의 소스

DNJ는 식물과 미생물에서 추출되었습니다. 지금까지 보고된 문헌에 따르면, 멀 베리 잎 추출물 DNJ의 함량이 가장 많으며 미생물에 의해 분리된 DNJ는 주로 Streptomyces와 Bacillus에서 유래한다. 뽕나무의 거의 모든 부위에 DNJ가 포함되어 있는 것으로 나타났으나 DNJ의 함량은 품종, 재배 지역, 채취 시기 및 채취 장소에 따라 다양하였다. 또한, 미나리과, 히아신스, 기수, 미나리과 같은 식물에서도 분리되었다. Sugiyama Makoto et al. 토양에서 Streptomyces SEN-158 및 GC-148148(Strep Tomyces Lavendulae)을 생산하는 DNJ를 최초로 분리했습니다. DNJ는 합성 방법으로도 생산할 수 있습니다. 다음 표는 다른 식물에서 DNJ의 함량을 보여줍니다.

식물 가족 부품 포함 DNJ  DNJ의 내용
짙은 적자색 뽕나무과 뿌리

지사

0.624

0.0825-0.2382

0.08-0.344

야생 코멜리나 커뮤니스 콤멜리앙카에 / 0.01125
Hyacinthus 백합/히아신스과 벌버스 0.0012
삼모필룸 히아신스과 / 0.00086
자코비니아 수부직장 아칸타과  잎 /

DNJ의 추출, 분리 및 정제

Mulberry에서 DNJ의 추출 방법은 주로 증류수 추출, 염산 추출, 탈이온수 달인, 에탄올 추출 및 마이크로파 보조 추출을 포함합니다. 정제 기술에서 대부분의 양이온 교환 수지 방식, 역 크로마토그래피 정제 기술도 약간의 연구입니다. 1-DNJ는 세포에 존재하며 물에 용해됩니다. 세포벽과 같은 세포 구조는 추출 전에 파괴되어야 합니다. 따라서 마이크로파 및 초음파와 같은 보조 방법은 1-DNJ의 추출에 도움이 됩니다. 구체적인 방법은 다음과 같습니다.

  1. 뽕나무 잎을 부수어 증류수에 넣어 환류 가열하였다. 2-2.5시간 후, 수용액을 여과하고 다시 추출하였다. 추출된 용액을 XNUMX회 합하여 여과하고 가열 농축한 후 이온화교환수지로 정제하였다.
  2. 6배 양의 탈이온수에 3회, 각각 3시간, 2시간 및 1.5시간 동안 달여줍니다. 여과액을 95회 농축한 후, 동일한 부피의 12% 에탄올을 첨가하였다. 95.98시간 방치 후 침전물을 여과하고 감압하여 에탄올을 회수하여 회수율 XNUMX%의 DNJ 조추출물을 얻었다.
  3. DNJ는 먼저 탈이온수 달인 방법으로 추출한 다음 732(H type) 이온 교환 수지로 정제했습니다. DNJ의 평균 회수율은 96.1%였습니다.
  4. 뽕나무 잎을 70% 에탄올, 농축된 거대 다공성 흡착 수지, 과양이온 교환 수지, 증류수, 0.5mol/L 암모니아 용리액으로 추출하고 농축 후 실리카겔로 정제하고 DNJ를 함유하는 순수 성분과 합하고 농축하고 진공 건조했습니다. DNJ 함량은 23.2%, 추출율은 0.355%였다.

DNJ의 추출 속도에 대한 다양한 요인의 효과를 비교했습니다. 최적의 추출 조건은 65% 에탄올 추출제, 고액 비율 1:8, 초음파 강화 세포 분쇄 20분(1800W), 추출율 95.8%; 양이온교환수지로 정제한 DNJ의 수율은 124.54mg/100g, 순도는 92.3% 이상이었다.

일부 학자들은 뽕나무 잎에서 1-DNJ를 추출하기 위해 마이크로파 보조 추출을 사용했습니다. 마이크로파 보조 추출은 마이크로파 추출과 전통적인 용매 추출의 조합입니다. 쌍극자를 통해 물질이나 용매에서 분자 운동이 유도되어 시료가 가열되고 가열되면 식물 세포가 증발하여 수분이 손실됩니다. 증기가 팽창을 일으켜 결국 세포가 파열되어 활성 성분을 방출하는 새로운 추출 기술입니다. 1-DNJ의 추출은 마이크로파 처리 시간, 전력, 고액 비율 및 추출 시간의 영향을 받았습니다. 최적의 추출과정은 1-DNJ의 추출율은 0.024%, 마이크로웨이브 처리시간은 1.5분, 전력은 406W, 고액비는 1∶40, 추출시간은 2였다. 전통적인 추출 기술로, 이 방법은 낮은 추출 온도, 짧은 추출 시간, 열 관성 없음(조절하기 쉬움), 고효율, 적은 용매 및 저렴한 비용의 장점이 있습니다.

DNJ 감지 방법

1-DNJ는 벤젠고리, 이중결합, 카르보닐기 등의 발색단을 포함하지 않는 피페리딘계 알칼로이드에 속하며, UV 파장대역의 흡광도가 낮아 UV 검출기로 검출할 수 없다. 또한, 피페리딘 알칼로이드의 구조는 다수의 수산기를 함유하고 있고, 분자 극성이 커서 광도계 검출법으로 정성을 들이기가 어렵다. 자외선 분광광도법에 사용되는 기기는 비교적 간단하나 발색단과 기타 유색물질의 간섭으로 감도가 낮은 단점이 있다.

일반적으로 사용되는 DNJ 함량 검출 방법에는 컬럼 전 유도체화 고성능 액체 크로마토그래피, 고성능 액체 크로마토그래피, 분광 광도계, 고성능 액체 크로마토그래피-시차 굴절계, Leipton 염 비색법, 기상 크로마토그래피 등이 있습니다. 각각의 선형 범위 크로마토그래피 조건의 차이로 인해 검출 방법이 다릅니다(아래 표 참조). 그 중 HPLC-ELDS 방법이 더 편리하고 빠르며 민감합니다. HPLC-ms /MS는 Nitra et al.에 의해 개발된 뽕나무 잎의 DNJ에 대한 새로운 정량적 측정 방법입니다. 검출 한계(S/N = 3)는 75pg이고 정량 한계(S/N = 10)는 100pg로 검출 감도가 더 높습니다.

DNJ의 다양한 검출 방법 및 특정 매개변수

결정 방법 유도체 또는 발색제 탐지기 선형성 범위/μg/ml
고성능 액체 크로마토 그래피 플루오렌메톡시클로라이드 형광 검출기 0.567-34
고성능 액체 크로마토그래피(HPLC-ELDS) / 증발 광산란 검출기 2.11-21.2
HPLC-아빠 플루오렌메톡시카르보닐클로라이드 아빠 탐지기 0.0163-0.3250
Pre-column derivation-reversed-phase 고성능 HPLC 플루오렌메톡시카르보닐클로라이드 형광 검출기  0.5-60
역상 고성능 액체 크로마토그래피  메틸 9-플루오레닐 클로로포르메이트 형광 검출기 3.6-36
고성능 액체 크로마토그래피-탠덤 사중극자 질량 분석기 / 대기압 화학 이온화 소스 0.482-2.410
모세관 컬럼 가스 크로마토그래피 아세트산 아세틸 화염 이온 감지기 포함 0.01-10
사전 컬럼 유도체화 고성능 액체 크로마토그래피 6-아미노퀴놀린-N-하이드록시숙신산 카바메이트 형광 검출기 0.5-25
사전 유도된 역상 고성능 액체 크로마토그래피 9-플루오렌 메틸 클로로포르메이트 자외선 검출기 2.0-60
분광 광도 측정 요오드-요오드화칼륨 시험용액 UV-vis 분광광도계  0.25-4
HPLC-MS/MS / 질량분석기 0.1-10
고성능 액체 크로마토 그래피 / 시차 굴절계 검출기 5.0-400.0
레드우드 소금 비색법 / 자외선 분광 광도계 0.4-40.4

DNJ의 장점

낮은 혈당

DNJ는 α-1-포도당과 유사한 구조를 갖고 있으며 체내 대사과정에서 당 생성을 경쟁적으로 억제할 수 있어 혈당강하 효과가 있어 당뇨병 및 그 합병증, 비만 및 관련 기능장애를 치료하는데 사용할 수 있다.

DNJ의 저혈당 효과는 alloxan 유도 당뇨병 마우스에서 연구되었으며 마우스의 반응은 DNJ와 다당류의 경구 보충에 의해 관찰되었습니다. 혈당, 당화혈색소, ​​중성지방, 아스파르테이트 아미노트랜스퍼라제 및 알라닌 아미노트랜스퍼라제의 수준은 유의하게 감소하고 체중, 혈장 인슐린 수준 및 고밀도 지단백질은 DNJ 및 다당류 혼합물을 섭취한 당뇨병 마우스에서 유의하게 증가하는 것으로 밝혀졌습니다. 역전사 중합효소 연쇄 반응은 간에서 GCK형, PEPCK 및 G-6-Pase의 발현과 췌장에서 pdX-1,insulin-1 및 인슐린-2의 발현이 DNJ 및 다당류 혼합 급식에 의해 양성 및 음성적으로 조절됨을 보여주었다 영역. 조절 및 간 글리코겐 대사 및 포도당 생성. DNJ는 하이드록실 자유 라디칼과 슈퍼옥사이드 자유 라디칼의 작용이 없기 때문에 손상된 섬 β 세포를 복구할 수 없기 때문에 혈당을 일정 수준으로 감소시킬 수만 있을 뿐 다당류의 도움으로 원래 상태로 돌아갈 수는 없습니다.

억제 종양

DNJ는 각각 16%, 10% 및 50%의 억제율로 B35F60 세포의 침입, 전이 및 세포 부착을 유의하게 억제할 수 있었습니다. MMP-2 및 MMP-9의 억제 활성은 50μg/mL에서 유의하게 억제되었고 20μg/mL에서 50%에 도달했습니다. MMP-2 및 MMP-9 mRNA 발현 억제율은 각각 60% 및 28%였다. TIMP1 mRNA의 발현에는 유의한 영향이 없었으나 TIMP2 mRNA의 발현은 31% 증가하였다. 또한, DNJ는 세포 표면 α-만노오스 수준을 49% 증가시켰고, 올리고당 수준을 21% 감소시켰으며, 메틸화 수준을 30% 감소시켰습니다. 이러한 결과는 DNJ가 암세포의 전이를 억제하는 보조제로 사용될 수 있음을 시사합니다.

바이러스 억제

Papandreou는 낮은 농도의 DNJ가 CXCR4의 당단백질 막 융합의 HIV 캡시드 조절을 억제하여 신체에 대한 HIV 손상을 억제할 수 있음을 발견했습니다. 또한, 몰로니 마우스 백혈병 바이러스(MoLV)에 대한 DNJ의 억제는 DNJ가 50-1.2 μg/mL의 IC2.5으로 유의한 항레트로바이러스 활성을 가짐을 보여주었고, 억제는 DNJ 용량이 증가함에 따라 증가하였다. Steinmann E et al. 는 긴 알킬 사슬 DNJ를 HCV 감염된 세포의 배양 배지에 첨가한 후 HCV가 빠르게 사멸된다는 것을 발견했으며, 이는 DNJ가 바이러스 C형 간염 치료에 대한 잠재적인 약물임을 나타냅니다.

많은 연구에서 DNJ는 혈당 강하, 종양 전이 억제 및 항바이러스 활성을 비롯한 다양한 활성 기능을 가지고 있어 현재 연구의 핫스팟이 되는 것으로 나타났습니다. 뽕나무는 1-DNJ 함량이 비교적 높은 종 중 하나이지만 추출 및 정제 생산 공정에 제한이 있습니다. Bacillus 3K85 균주에서 DNJ 합성을 조절하는 유전자의 발견은 미생물에 의한 DNJ의 대규모 합성의 기초를 제공합니다. 현재 천연 1-DNJ 분말은 연구 핫스팟이 되었습니다.