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。

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).

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.

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.

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。

「科瑞恩特」独家代理质谱成像离子源

在大中华区独家代理的两款质谱成像离子源，都可搭载Thermo Scientific^TM Q Exactive^TM或Obitrap Exploris^TM系列质谱仪。

AP-SMALDI 5AF高分辨自动聚焦3D快速质谱成像系统，常压操作环境，空间分辨率可达到3 μm，独特3D检测模式可以检测凹凸不平的样品表面，快速检测模式可达18pixel/s，全像素检测大大提高检测灵敏度，高空间分辨率和高质量分辨率使样本中的分子化合物达到最佳成像效果。

MALDI ESI Injector^TM 透射式超高分辨质谱成像系统，可以同时搭载MALDI离子源与ESI离子源，既可用于传统LC-MS/MS实验，也可用于质谱成像检测，通过双离子漏斗接口实现离子源快速切换，无需拆卸，操作便捷，并且接口可以进一步升级为MALDI-2和t-MALDI检测，大大提高空间分辨率和检测灵敏度。