Что такое 1-DNJ и его источник, извлечение, тестирование и преимущества

Дезоксиногиримицин (1-DNJ) представляет собой пиперидин-подобный полигидроксиалкалоид, экстрагируемый из листьев тутового дерева. Его химическое название (2R,3R,4R,5S)-2-гидроксиметилпиперидин-3,4,5-триол с молекулярной формулой C6H13NO4 и молекулярной массой 163.17. DNJ был впервые выделен и очищен из коры корня шелковицы японским ученым Йошиаки и др. в 1976 г. Помимо шелковицы, 1-DNJ и его аналоги также были обнаружены в растениях Commelinaceae, гиацинта и Psammophyllum, но их содержание было ниже, чем в растениях. те из Малбери. DNJ имеет структуру, аналогичную α-1-глюкозе, и является мощным ингибитором α-глюкозидазы, который, как было установлено, обладает хорошими гипогликемическими, снотворными и антиоксидантными эффектами.

Источник DNJ

DNJ экстрагировали из растений и микроорганизмов. Согласно литературным источникам, опубликованным до сих пор, Экстракт листьев шелковицы имеет наиболее обильное содержание DNJ, а DNJ, выделенный микроорганизмом, в основном происходит от Streptomyces и Bacillus. Было обнаружено, что почти все части шелковицы содержат DNJ, но содержание DNJ варьировалось в зависимости от вида, площади выращивания, времени сбора и места сбора. Кроме того, он был выделен из таких растений, как Commelianceae, гиацинт, Radix Platycodontidae и Pyrrhaceae. Сугияма Макото и др. впервые выделил из почвы DNJ, продуцирующий Streptomyces SEN-158 и GC-148148 (Strep Tomyces Lavendulae). DNJ также может быть получен синтетическим методом. В следующей таблице показано содержание DNJ в разных растениях.

Экстракция, разделение и очистка DNJ

Методы экстракции DNJ из Mulberry в основном включают экстракцию дистиллированной водой, экстракцию соляной кислотой, отваривание деионизированной воды, экстракцию этанолом и экстракцию с помощью микроволновой печи. В технологии очистки, большая часть метода катионообменной смолы, технология очистки обратной хроматографии также является небольшим исследованием. 1-DNJ существует в клетках и растворим в воде. Перед экстракцией необходимо разрушить клеточные структуры, такие как клеточная стенка. Следовательно, вспомогательные методы, такие как микроволновая печь и ультразвук, способствуют извлечению 1-DNJ. Конкретные методы включают:

1. Листья шелковицы измельчали ​​и помещали в дистиллированную воду для нагревания с обратным холодильником. Через 2-2.5 часа водный раствор фильтруют и снова экстрагируют. Экстрагированный раствор дважды объединяли, фильтровали, нагревали и концентрировали, а затем очищали с помощью ионизирующей смолы.
2. Отваривают 6-кратным количеством деионизированной воды 3 раза, каждый раз в течение 3 часов, 2 часов и 1.5 часов соответственно. После трехкратного концентрирования фильтрата добавляли равный объем 95% этанола. После стояния в течение 12 часов осадок отфильтровывали и этанол извлекали декомпрессией с получением неочищенного экстракта DNJ со степенью извлечения 95.98%.
3. DNJ сначала экстрагировали методом отвара деионизированной воды, а затем очищали с помощью ионообменной смолы 732 (H-типа). Среднее извлечение DNJ составило 96.1%.
4. Листья шелковицы экстрагировали 70% этанолом, концентрировали, макропористой адсорбционной смолой, сверхкатионообменной смолой, дистиллированной водой, элюировали аммиаком 0.5 моль/л, очищали силикагелем после концентрирования, объединяли с чистыми компонентами, содержащими DNJ, концентрировали и сушили в вакууме. Содержание DNJ составляло 23.2%, а степень извлечения составляла 0.355%.

Сравнивали влияние различных факторов на скорость извлечения DNJ. Оптимальные условия экстракции были следующими: 65% этанол в качестве экстрагента, соотношение твердой и жидкой фаз 1:8, усиленное ультразвуком дробление клеток 20 мин (1800 Вт), степень экстракции 95.8%; Очищенный катионообменной смолой, выход DNJ составил 124.54 мг/100 г, а чистота составила более 92.3%.

Некоторые ученые использовали микроволновую экстракцию для извлечения 1-DNJ из листьев тутового дерева. Микроволновая экстракция представляет собой комбинацию микроволновой экстракции и традиционной экстракции растворителем. Через диполь индуцируется молекулярное движение в материале или растворителе, что приводит к нагреву образца, а нагрев заставляет растительные клетки испаряться и терять воду. Новая техника экстракции, при которой пар вызывает расширение, что в конечном итоге приводит к разрыву клетки и высвобождению ее активных ингредиентов. На экстракцию 1-DNJ влияли время микроволновой обработки, мощность, соотношение твердой и жидкой фаз и время экстракции. Оптимальный процесс экстракции был следующим: степень экстракции 1-DNJ составляла 0.024%, время обработки микроволнами составляло 1.5 мин, мощность составляла 406 Вт, соотношение твердой и жидкой фаз составляло 1∶40, а время экстракции составляло 2. По сравнению с Традиционная технология экстракции, этот метод имеет преимущества низкой температуры экстракции, меньшего времени экстракции, отсутствия тепловой инерции (легко контролировать), высокой эффективности, меньшего количества растворителя и низкой стоимости.

Метод обнаружения DNJ

1-DNJ относится к алкалоидам пиперидинового типа, который не содержит хромофора, такого как бензольное кольцо, двойная связь и карбонильная группа, и имеет низкое поглощение света в УФ-диапазоне длин волн, поэтому он не может быть обнаружен УФ-детектором. Кроме того, структура алкалоида пиперидина содержит несколько гидроксильных групп, а молекулярная полярность велика, что затрудняет его качественное определение с помощью фотометрического метода обнаружения. Прибор, используемый в ультрафиолетовой спектрофотометрии, относительно прост, но имеет недостаток, заключающийся в низкой чувствительности из-за интерференции хромофорных групп и других окрашенных веществ.

Обычно используемые методы обнаружения содержания DNJ включают высокоэффективную жидкостную хроматографию перед колонкой, высокоэффективную жидкостную хроматографию, спектрофотометрию, высокоэффективную жидкостную хроматографию-дифференциальную рефрактометрию, колориметрический метод с лейптоновой солью, погодную хроматографию и т. д. Линейный диапазон каждого метод обнаружения отличается из-за разницы хроматографических условий (см. таблицу ниже). Среди них метод HPLC-ELDS является более удобным, быстрым и чувствительным. ВЭЖХ-МС/МС — это новый метод количественного определения DNJ в листьях шелковицы, разработанный Nitra et al. Его предел обнаружения (S/N = 3) составляет 75 пг, а предел количественного определения (S/N = 10) — 100 пг, что делает обнаружение более чувствительным.

Различные методы обнаружения и специфические параметры DNJ

Преимущества DNJ

Снижает уровень сахара в крови

DNJ имеет структуру, аналогичную α-1-глюкозе, и может конкурентно ингибировать выработку сахара в метаболизме организма, поэтому обладает гипогликемическим действием и может применяться для лечения диабета и его осложнений, ожирения и связанных с ним дисфункций.

Гипогликемический эффект DNJ изучали на мышах с индуцированным аллоксаном диабетом, и реакцию мышей наблюдали при пероральном приеме DNJ и полисахарида. Было обнаружено, что уровни глюкозы в крови, гликированного гемоглобина, триглицеридов, аспартатаминотрансферазы и аланинаминотрансферазы значительно снизились, масса тела, уровень инсулина в плазме и липопротеинов высокой плотности значительно увеличились у мышей с диабетом, которых кормили смесью DNJ и полисахарида. Полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией показала, что экспрессия типа GCK, PEPCK и G-6-Pase в печени и pdX-1, инсулина-1 и инсулина-2 в поджелудочной железе положительно и отрицательно регулировалась смешанным кормлением DNJ и полисахаридом. область. Регуляция и метаболизм гликогена в печени и глюконеогенез. Поскольку DNJ не обладает действием гидроксильных свободных радикалов и супероксидных свободных радикалов, он не может восстанавливать поврежденные островковые β-клетки, поэтому он может только снижать уровень глюкозы в крови до определенного уровня, но не может вернуться к исходному состоянию с помощью полисахаридов.

Подавление опухоли

DNJ может значительно ингибировать инвазию, метастазирование и клеточную адгезию клеток B16F10 со степенью ингибирования 50%, 35% и 60% соответственно. Ингибирующая активность ММР-2 и ММР-9 значительно подавлялась при 50 мкг/мл и достигала 20% при 50 мкг/мл. Степень ингибирования экспрессии мРНК MMP-2 и MMP-9 составила 60% и 28% соответственно. Не было значительного влияния на экспрессию мРНК TIMP1, но экспрессия мРНК TIMP2 увеличилась на 31%. Кроме того, DNJ повышал уровень α-маннозы на клеточной поверхности на 49%, снижал уровень олигосахаридов на 21% и уровень метилирования на 30%. Эти результаты позволяют предположить, что DNJ можно использовать в качестве адъювантного агента для ингибирования метастазирования раковых клеток.

Ингибирующий вирус

Папандреу обнаружил, что низкие концентрации DNJ могут ингибировать регуляцию капсидом ВИЧ слияния гликопротеиновой мембраны CXCR4 и, таким образом, ингибировать повреждение организма ВИЧ. Кроме того, ингибирование DNJ против вируса лейкемии мышей Molony (MoLV) показало, что DNJ обладал значительной антиретровирусной активностью с IC50 1.2-2.5 мкг/мл, причем ингибирование увеличивалось с увеличением дозы DNJ. Штейнманн Э. и соавт. обнаружили, что HCV быстро погибает после добавления DNJ с длинной алкильной цепью в культуральную среду клеток, инфицированных HCV, что указывает на то, что DNJ является потенциальным лекарством для лечения вирусного гепатита C.

Большое количество исследований показало, что DNJ обладает множеством активных функций, включая снижение уровня глюкозы в крови, ингибирование метастазирования опухоли и противовирусную активность, что делает его предметом текущих исследований. Шелковица является одним из видов с относительно высоким содержанием 1-DNJ, но это ограничено производственным процессом экстракции и очистки. Открытие генов, регулирующих синтез DNJ, у штамма Bacillus 3K85 также создает основу для крупномасштабного синтеза DNJ микроорганизмами. В настоящее время натуральный порошок 1-DNJ стал предметом исследований.