最新|美洲大蠊中N-乙酰多巴胺寡聚体的抗炎和血管舒张作用及其空间分布质谱成像

2023-08-31 13:30:02, Create 科瑞恩特(北京)科技有限公司



美洲大蠊(Periplaneta americana)是一种具有活血化瘀作用的药用昆虫,它的生物活性成分及其与传统用途的相关性有待进一步研究。

近日,山东大学药学院娄红祥教授团队发表了题目为“N-acetyldopamine oligomers from Periplaneta americana with anti-inflammatory and vasorelaxant effects and their spatial distribution visualized by mass spectrometry imaging”的文章,该论文阐明美洲大蠊N -乙酰多巴胺(NADA)寡聚体及其空间分布,并研究其抗炎和血管舒张作用,为这种药用昆虫的临床应用提供科学依据。



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作者从美洲大蠊体内提取到7个NADA三聚体,2个二聚体,6个NADA衍生物。以70000质量分辨率,正离子模式,扫描范围m/z 100 ~ 900,50μm空间分辨率进行全昆虫AP-SMALDI成像实验。15个NADA寡聚物分子离子在小于2ppm的质量容差内成像。

如图2所示,m/z 387.1554,m/z 576.1983和m/z 578.2156可以描绘NADA二聚体和三聚体的具体体内分布,表明NADA寡聚体集中分布在美洲大蠊的角质层和外部。

Fig. 2. Positive-ion AP-SMALDI-MSI of NADA derivatives with 50 μm spatial resolution from a longitudinal section of P. americana. (A) Optical image of sagittal plane from P. americana. (B) MS image of NADA dimer (m/z 387.1554 [M+H]+, calcd. for C20H23N2O6, compounds 12/13). (C) MS image of NADA trimer (m/z 576.1983 [M+H]+, calcd. for C30H30N3O9, compounds 1/2/3/4). (D) MS image of NADA trimer (m/z 578.2156 [M+H]+, calcd. for C30H32N3O9, compounds 5/6/7/10/11).

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为了获得更多的空间化学信息,将美洲大蠊解剖成10个部分:头、前、背、腹、髋、股骨、胫骨、后翅、被膜和触角。生成分子图谱,对MALDI相关信号进行归一化相对定量分析。

如图3所示,NADA三聚体(1-4)可以被认为是这种昆虫中最丰富的寡聚体,因为这些三聚体NADA衍生物(m/z 576.1977,C30H30N3O9)的信号比二聚体(12-13m/z 387.1551,C20H23N2O6),(14-15m/z 346.1285,C18H20NO6)和三聚体(5-7、10-11m/z  578.2133,C30H32N3O9)更强烈。芳香族NADA二聚体(8-9m/z  464.1704,C26H26NO7)丰度最低,无法定量,这与分离得到的产量一致。根据整个昆虫MSI的空间信息,NADA寡聚体主要分布在更边缘和更坚硬的部位,如前突,胫骨和股骨,这表明这些成分在昆虫中具有潜在的保护作用。

Fig. 3. AP-SMALDI-MSI images acquired from ten external parts of P. Americana. MS images of NADA trimers (C30H29N3O9, 1/2/3/4, and C30H31N3O9, 5/6/7/10/11) NADA dimers (C20H22N2O6, 12/13, and C18H19NO6, 14/15) were obtained with 30 μm resolution measured using the positive ion mode and DHB as a matrix.

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通过检测这些化合物对脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)诱导的RAW264.7细胞NO生成的抑制作用来研究它们的抗炎作用。如图4所示,化合物8和9在无毒测试浓度下对NO产生的最大抑制率(MIR)分别为86.39%和70.04%。

Fig. 4. Inhibitory activity against NO production of compounds 8 and 9 in LPS-induced RAW 264.7 cells. Cells were treated with indicated concentrations of ingredients along with LPS (1 μg/mL) for 24 h. C is control and Didox was used as a positive control.


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采用压力肌电图测定分离化合物的血管舒张电位。根据已建立的标准,与三聚体相比,NADA二聚体在血管舒张方面更有效。如图5所示,二聚体8、12、15具有明显的浓度相关性血管舒张电位,浓度为100 μM时舒张率均>90%,EC50值分别为6.7、12.3、17.0μM,而三聚体10具有中度血管舒张活性,EC50值为23.7μM,说明NADA二聚体具有促进外周血循环、祛瘀的作用。

Fig.5. The vasorelaxant potentials of 8, 10, 12, and 15 against NE-induced contractions in rat 3rd mesenteric arteries. The vessel contracted with NE, tested compounds were continuously added, Ca2+- free PSS solution was applied for maximal dilation.

 总结 



综上所述,作者从美洲大蠊中分离到15个NADA寡聚体。AP-SMALDI成像实验显示这些化合物的分布,NADA低聚物主要分布在外周部位。生物测定表明,被测试的化合物具有抗炎和血管舒张活性,这表明NADA低聚物是这种以昆虫为基础的中药的活性成分,并具有治疗心血管疾病的潜力。



百度百科:美洲大蠊

美洲大蠊是蜚蠊目蜚蠊科大蠊属昆虫,别名蟑螂、菜婆虫、偷油婆。 成虫体长29—35毫米,红褐色。美洲大蠊呈世界性分布,在中国分布于天津、河北、辽宁、吉林、浙江、湖北、四川等地。其对温度要求较严,善疾走与短距离飞行。喜食腐败变质食物,也喜食糖,在热带地区能捕食其他小虫甚至自相残杀,吃掉同类卵鞘。美洲大蠊能携带多种病原体传播疾病,如痫疾、伤寒、霍乱、阿米巴病等。

美洲大蠊具有健脾消疳,活血通络,利水消肿之功效。用于肋痛、症痂、疳疾、心悸、气喘、水肿。外用可消肿生肌,用于烧烫伤及各种创伤、溃疡。

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