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EGCG和异鼠李素的细胞抗氧化协同作用.pdf
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1、潘 俊 坤,焦 中 高,张 强.EGCG 和 异 鼠 李 素 的 细 胞 抗 氧 化 协 同 作 用 J.食 品 工 业 科 技,2023,44(22):1218.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2023040160PANJunkun,JIAOZhonggao,ZHANGQiang.SynergisticEffectofEGCGandIsorhamnetinonCellularAntioxidantActivityJ.Science and Technology of Food Industry,2023,44(22):1218.(in Chinese with En
2、glish abstract).doi:10.13386/j.issn1002-0306.2023040160 特邀主编专栏食源性功能物质挖掘与评价(客座主编:王颖、郭慧媛)EGCG 和异鼠李素的细胞抗氧化协同作用和异鼠李素的细胞抗氧化协同作用潘俊坤,焦中高,张强*(中国农业科学院郑州果树研究所,河南郑州450009)摘要:目的:探究不同比例的食源性类黄酮表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechingallate,EGCG)和异鼠李素(isorhamnetin)细胞抗氧化协同效应,为食源性类黄酮功能性食品的开发提供理论依据。方法:采用 Chou-Talalay 联合指数法(Com
3、binationIndex,CI)评价不同比例 EGCG 和异鼠李素组合对细胞抗氧化活性的影响。结果:EGCG 和异鼠李素(6:4,c/c)联合作用时,EC50值为 5.010.1g/mL,联合作用指数 CIavg值为 0.76,表现出较强的协同作用。进一步细胞抗氧化酶实验发现,在 EGCG+异鼠李素(1.5+1、3+2 和 6+4g/mL)浓度梯度下,超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)活性相较于 2,2-偶氮二异丁基脒二盐酸盐2,2-Azobis(2-amidinopropane)dihydrochloridesolution,AAPH 处理组分别提高了 5.2
4、%、21.1%和 49.1%;谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathioneperoxidase,GSH-Px)活性分别提高了 7.6%、27.8%和 57.6%;过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性分别提高了 5.6%、24.6%和 42.1%。结论:EGCG 和异鼠李素组合细胞抗氧化的机制可能是通过上调内源性抗氧化酶的活性来提高细胞自身抗氧化能力,从而达到平衡机体氧化应激反应的效果。关键词:EGCG,异鼠李素,细胞抗氧化,协同作用,抗氧化酶本文网刊:中图分类号:TS201.4文献标识码:A文章编号:10020306(2023)22001207DOI:10.13386/j.issn1002
5、-0306.2023040160SynergisticEffectofEGCGandIsorhamnetinonCellularAntioxidantActivityPANJunkun,JIAOZhonggao,ZHANGQiang*(ZhengzhouFruitResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Zhengzhou450009,China)Abstract:Objective:ToinvestigatethesynergisticantioxidanteffectsofdifferentratiosofEGCG(epi
6、gallocatechingallate)andisorhamnetincombinations,andprovideatheoreticalbasisforthedevelopmentoffoodborneflavonoidfunctionalfoods.Methods:Thecellularantioxidantactivities(CAA)ofEGCGandisorhamnetiincombinationswereestimatedbyChou-TalalaycombinationIndex(CI)method.Results:Themedianeffectivedose(EC50)of
7、EGCGandisorhamnetincombination(6:4,c/c)was5.010.1g/mLwiththeCIavgvalueof0.76,whichrepresentedsignificantlysynergisticeffects.Furtherexperimentsprovedthatthesuperoxidedismutase(SOD)activitiesofEGCG+isorhamnetin(1.5+1,3+2,and6+4g/mL)wereincreasedby5.2%,21.1%and49.1%.Glutathioneperoxidase(GSH-Px)activi
8、tieswereincreasedby7.6%,27.8%and 57.6%,and catalase(CAT)activities were increased by 5.6%,24.6%and 42.1%of AAPH group value,respectively.Conclusion:ThemechanismofthecombinationofEGCGandisorhamnetinincellantioxidantactivitymightbethroughup-regulatingtheactivityofendogenousantioxidantenzymestoenhancet
9、hecellsownantioxidantcapacity,therebyachievingabalanceinthebodysoxidativestressresponse.Keywords:EGCG;isorhamnetin;cellularantioxidantactivity;synergisticeffect;antioxidantenzymes收稿日期:20230418基金项目:河南省自然科学基金项目(222300420383);中国农业科学院科技创新工程专项项目(CAAS-ASTIP-2023-ZFRI);重庆市人民政府与中国农业科学院战略合作项目(CQ-CAAS-08)。作者简
10、介:潘俊坤(1995),男,硕士,研究方向:功能食品与生物活性物质,E-mail:。*通信作者:张强(1988),男,博士,副研究员,研究方向:天然产物化学,E-mail:。第44卷第22期食品工业科技Vol.44No.222023年11月ScienceandTechnologyofFoodIndustryNov.2023表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechingallate,EGCG)广泛存在于茶叶中,是一种儿茶素类物质,占茶多酚含量的 30%50%1。EGCG 结构富含多个羟基基团,具有良好的抗氧化、抗癌、抗炎、降血糖等功能活性24。异鼠李素(isorhamnetin)广
11、泛存在于银杏、沙棘等植物中,是一种黄酮醇类化合物56。异鼠李素结构也富含多个羟基基团,具有抗炎、抗氧化、抗癌、降血脂等生物活性710。在探寻天然高效抗氧化活性资源的过程中,单一活性成分的抗氧化活性研究备受关注,而复配组分研究尚有不足。有研究发现,单一天然活性成分的抗氧化效果有弱于复配组分的现象发生1113。王娜等14利用中效定理分析发现,白藜芦醇与维生素E 在体积比为 1:17:1 之间具有良好的协同效果(联合作用指数(CombinationIdex,CI)1 表现出协同作用,并增加了细胞核 Nrf2 的表达。关惠17的研究发现槲皮素和儿茶素(12.5+12.5mol/L)通过靶向 FOXO3
12、 协同抑制 CHUK 基因转录增强细胞抗氧化应激的分子机制可能是:槲皮素和儿茶素通过共同作用于 CHUK 转录因子 FOXO3的 DNA 结合域,干扰靶基因 DNA 的结合,并破坏蛋白-DNA 复合物的稳定性,进而协同抑制 FOXO3与 CHUK 启动子序列的结合,抑制 CHUK 的转录表达,影响 CHUK 下游基因表达,从而协同增强细胞抗氧化应激作用。因此研究具有协同增效的细胞抗氧化活性植物天然成分,为食源性类黄酮功能性食品的开发提供理论依据。本研究通过 2,2-偶氮二异丁基脒二盐酸盐 2,2-Azobis(2-amidinopropane)dihydrochloridesolution,A
13、APH 诱导构建了 HepG2 细胞抗氧化模型,设置EGCG 和异鼠李素组合质量浓度比为 7:4、6:4 和6:5,通过此模型验证了不同比例 EGCG 和异鼠李素组合对 HepG2 细胞抗氧化作用,采用 Chou-Talalay中效分析法评价不同比例的 EGCG 和异鼠李素细胞抗氧化协同效应,并进一步探究联合指数(Com-binaionIndex,CI)最优组合对 HepG2 细胞内抗氧化相关酶的影响。研究结果为揭示 EGCG 和异鼠李素抗氧化应激的协同增效机制提供了理论依据,同时为明确膳食中抗氧化成分的生物学功能提供了理论参考。1材料与方法1.1材料与仪器EGCG 标准品(98%)、异鼠李素
14、标准品(98%)、最小必需培养基(MinimumEssentialMedium,MEM)、PBS 缓冲液(phosphatebuffersolution)、胰蛋白酶、CCK-8 试剂盒北京索莱宝科技有限公司;2,2-偶氮二异丁基脒二盐酸盐 2,2-Azobis(2-amidinopro-pane)dihydrochloridesolution,AAPH、2,7-二氯荧光 素 二 乙 酸 酯(2,7-Dichlorfluorescin diacetate,DCFH-DA)、胎牛血清(Fetalbovineserum,FBS)Gibco 公司;Western、IP 裂解液、苯甲基磺酰氟(PMSF)
15、、BCA 蛋白浓度测定试剂盒碧云天科技公司;总超氧化物歧化酶(SOD)活性检测试剂盒、过氧化氢酶(CAT)检测试剂盒、总谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)检测试剂盒南京建成生物工程研究所;HepG2细胞中科院昆明动物所。CO2培养箱ThermoFisher 公司;SpectraMaxi3X 酶标仪MolecularDevices 公司;XDS-1 系列倒置生物显微镜重庆重光实业有限公司;SW-CJ-2FD 超净工作台苏州净化设备有限公司;Centri-fuge5427R 离心机德国 Eppendorf 公司;80冰箱青岛海尔特种电冰柜有限公司;LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌锅上海申安医疗
16、器械厂;GL224i-1SCN 分析天平赛多利斯科学仪器(北京)有限公司。1.2实验方法1.2.1联合指数法采用 CompuSyn 分析软件计算EGCG 和异鼠李素组合细胞抗氧化活性的联合指数CI18。联合指数公式为:CI=(D)1/(DX)1+(D)2/(DX)2,其中(D)1、(D)2分别为复配处理时,活性达到 x%,两种植物化学各自浓度,DX 为单一物质活性达到x%所需的物质浓度19。当 CI1 时,表示拮抗作用。1.2.2细胞培养HepG2 细胞为贴壁细胞生长,该细胞培养在 10%胎牛血清、1%双抗(100)的 MEM培养基中,在 37、5%CO2、95%湿度培养箱中孵育,每 12d
17、更换培养基。当细胞在培养瓶中生长到80%90%后,移除培养基,常温下 PBS 清洗 12 次,加入 12mL 含 EDTA 的胰蛋白酶消化液于 25cm2培养瓶中,消化 23min,待细胞消化完成后加入 2mL完全培养基,1000r/min 下离心 5min,弃去上清液后用完全培养基重悬细胞,按照后续实验需要的细胞数量进行传代。1.2.3细胞毒性实验采用 CCK-8 法检测细胞毒性活性,参照 Liang 等18方法,将密度为 5.0104个/孔第44卷第22期潘俊坤,等:EGCG 和异鼠李素的细胞抗氧化协同作用13的 HepG2 细胞接种于 96 孔板各孔中,每孔接种100L,每组设置 6 个
18、重复,培养 24h。实验组每孔加入 100LMEM 培养基(包含不同浓度比的 EGCG+异鼠李素组合,EGCG 或异鼠李素),并设置 6 个重复,正常对照组加入相同体积的完全培养基,继续培养 24h 后,每孔加入 10L 的 CCK-8 溶液培养 12h 后,96 孔板放于酶标仪 450nm 处测定 OD 值,计算细胞存活率。1.2.4细胞抗氧化实验(CAA)参照 Tu 等20方法取对数生长期的HepG2 细胞,在96 孔板中加入100L培养基其细胞密度达到 5104个/孔;培养 24h 后除去培养基,并用 PBS 清洗 12 次;分别加入包含EGCG、异鼠李素,不同质量浓度比的 EGCG+异
19、鼠李素组合的 DCFH-DA 探针培养基,其中 DCFH-DA探针终浓度为 25mol/mL,继续孵育 1h;1h 后,去除培养基,每孔加入 100L 的 PBS 清洗 3 次;然后加入 100L 的浓度为 600mol/mL 的 AAPH(Hanks溶液稀释),将 96 孔板放入多功能酶标仪检测,恒温37。酶标仪测定条件为:激发波长 485nm,发射波长 538nm,振荡 5s,然后每 5min 测定一次,测定 60min。计算公式如下:CAA(unit)=1(SA/CA),SA:样品时间-荧光值曲线下的积分面积;CA:对照时间-荧光值曲线下的积分面积;EC50根据 lg(fa/fu)/lg
20、(dose)的中效原理计算;fa:CAAunit;fu:1-CAAunit。实验中每个样品做四个重复,实验空白组即加入探针 DCFH-DA 但不加 AAPH 及抗氧化剂的荧光衰减组;实验阳性对照为加自由基激发剂 AAPH 和探针 DCFH-DA 的荧光衰减组,样品实验剂量对细胞生长的抑制率在 10%以下进行。1.2.5细胞内抗氧化酶活性实验参照 Zhang 等21和 Shi 等22取对数生长期的 HepG2 细胞浓度为106个/mL,均匀铺于 6 孔板内,培养 24h 后待其贴壁生长后清除培养基;加入含 EGCG+异鼠李素组合的基础培养基,1h 后,用 PBS 清洗 12 次;加入 1.5mL
21、600mol/mLAAPH 在 37,5%CO2培养箱里孵育 1.52h;阳性对照组加入 AAPH 不加抗氧化剂(NC),阴性对照组不加 AAPH 和抗氧化剂(PC);然后用 PBS 清洗一次,用细胞刮刀刮下细胞,1000r/min离心 10min 后收集细胞,弃上清;再加 1mLPBS 离心 10min,弃上清;加入 IP 裂解液(加 PMSF,100:1,v/v)3040min(冰上操作),4 下 18495r/min离心 10min,取上清分装,80 下保存。按试剂盒说明书进行操作,取适量先进行蛋白含量测定,然后检测总 SOD、CAT 和 GSH-Px 的活性。1.3数据处理所有结果均以
22、平均值标准差(meanSD)表示。通过 SPSS 软件对实验数据进行统计分析,采用 ANOVA 单因素进行统计学分析,并采用 Duncan模块结合事后多重比较进行显著性分析,以 P0.05表示具有统计学显著差异,采用 Sigmaplot10.0 软件进行绘图。2结果与分析2.1EGCG、异鼠李素以及 EGCG 和异鼠李素组合的细胞抗氧化活性CAA 法是一种从细胞水平反映抗氧化剂的吸收和代谢的变化情况,更真实地模拟机体的正常生理状态23。CAA 法中荧光探针 DCFH-DA 本身没有荧光,但可以自由穿过细胞膜,进入细胞内后会被细胞内相应的蛋白酯酶水解生成 DCFH,此时细胞内的活性氧通过氧化无荧
23、光的 DCFH 从而能变成有荧光的 DCF,因此检测荧光值就能反映细胞内活性氧的水平2425。采用 HepG2 细胞抗氧化评价模型评价不同浓度梯度下样品的细胞抗氧化活性。如图 1 所示,EGCG 和异鼠李素的 EC50值分别为 6.20.2 和 3.80.1g/mL,两者细胞抗氧化活性具有显著性差异(P0.05)。在联合作用实验中,为了每个单体化合物具有相似的活性,确定每个单体化合物的(EC50)1/(EC50)2为组合物的质量浓度比。并以(EC50)1/(EC50)2比例为参照,调整各个单体化合物质量浓度比例,确定组合物的质量浓度比分别为 6:4、6:5、7:4。因此,以 EGCG 组(7g
24、/mL)、异鼠李素组(5g/mL)、组合 1(6+4g/mL)、组合 2(6+5g/mL)和组合 3(7+4g/mL)为各样品细胞抗氧化实验作用浓度。结果显示,EGCG 和异鼠李素组合的 EC50值分别为 5.00.2、5.250.2 和 5.500.2g/mL,组合1 的活性优于其他组合活性。EGCG+异鼠李素组合的 EC50值分别是 EGCG 组的 0.81 倍、0.85 倍和0.89 倍,表明 EGCG+异鼠李素组合抗氧化活性显著高于 EGCG 组(P0.05)。然而,EGCG+异鼠李素组合的 EC50值均高于异鼠李素组,表明组合物的抗氧化活性显著弱于异鼠李素组(P0.05)。7adbc
25、bbEC50(g/mL)6543210EGCG组异鼠李素组组合1组合2组合3图1EGCG 组、异鼠李素组、EGCG+异鼠李素组合的EC50值Fig.1EC50ofEGCG,isorhamnetin,andEGCG+isorhamnetincombinations注:图中不同小写字母表示差异显著 P0.05;图 2 同。综上所述,EGCG 和异鼠李素组合可保护 HepG2细胞免受 AAPH 诱导的氧化损伤。其中,组合 1 的14食品工业科技2023 年11月细胞抗氧化活性较强。目前,依据不同活性成分相互作用效果的不同将其相互作用关系分为:协同增效作用、拮抗作用和简单加和作用。从生物学角度来看,细
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