紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制作用

王亞楠，張志軍，李會珍

（中北大學化學工程與技術學院，山西 太原 030051）

高尿酸血癥是由遺傳或后天因素引起的嘌呤代謝性疾病［1］，已被定為心血管疾病的危險因子［2］。高濃度血清尿酸對腎有直接傷害，可導致腎纖維化、腎衰竭，也可誘發高血壓。高尿酸血癥是引發痛風的重要生化基礎［3］。當高尿酸血癥患者體內的尿酸以鈉鹽的形式沉積在關節、軟組織處，就會引起組織炎癥進而導致痛風［4］。黃嘌呤氧化酶（XOD）是有效治療高尿酸血癥的重要靶點［5］，能催化次黃嘌呤生成黃嘌呤，再進一步生成尿酸和自由基［6］，抑制其活性可以阻止黃嘌呤向尿酸轉化，降低體內尿酸的含有量［7］，達到治療高尿酸血癥的目的。目前，臨床上治療高尿酸血癥和痛風的藥物主要包括別嘌呤醇、奧昔嘌呤、非布司他、托匹司他、丙磺舒、苯溴馬隆等［8］，但均對人體有嚴重傷害，如常用藥物別嘌呤醇療效確切，但不良反應也十分明顯，容易引起頭痛、惡心、白細胞異常等。因此，從天然植物中篩選高效、低不良反應的黃嘌呤氧化酶抑制劑具有良好的應用前景。

紫蘇Perilla frutescens（L.）Britt.屬一年生草本植物，是衛生部首批頒布藥食兩用的中藥之一［9］。紫蘇葉既可鮮食，也可用于治療多種疾病，如鎮咳［10］、健胃、降血脂血壓［11］、增強記憶力［12-13］、解表散 寒［14］、抑 菌［15-16］等。Kaufmann 等［17］研究表明，紫蘇提取物在體外可抑制黃嘌呤氧化酶的活性，其中主要有效成分為野黃芩素-7-O-二葡萄糖苷、木犀草素-7-O-二葡萄糖苷、芹菜素-7-O-二葡萄糖苷等黃酮苷；Wang 等［18］采用超濾結合高效液相色譜法，鑒定出紫蘇提取物中山奈酚-3-O-蕓香苷、迷迭香酸、甲基迷迭香酸、芹菜素和4′，5，7-三甲氧基黃酮為有效的黃嘌呤氧化酶抑制劑；霍立娜［19］采用高速逆流色譜技術，從紫蘇葉70%乙醇提取物中得到3 種高純度的黃嘌呤氧化酶抑制劑化合物，即野黃芩素、木犀草素和芹菜素；肖小年等［20］研究表明，紫蘇子油對黃嘌呤氧化酶也有抑制作用。現階段，針對紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制作用動力學尚未有深入詳細的研究和報道，故本實驗對此進行研究。

1 材料

1.1 試劑與藥物 紫蘇葉采自課題組專用品種，經中北大學張志軍老師鑒定為正品，開花前收獲，自然晾干，去雜，粉碎過80 目篩，密封袋保存備用。黃嘌呤（批號D1828210）、別嘌呤醇（批號C1805121）購于上海阿拉丁生化科技有限公司；黃嘌呤氧化酶（批號611L011）購于北京索萊寶科技有限公司；其他試劑為分析純，均購于天津市恒興化學試劑制造有限公司。

1.2 儀器 SB-5200 DTDN 超聲波清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；TDL-5-A 臺式離心機（上海安亭科學儀器廠）；RE-5210A 旋轉蒸發器（上海亞榮生化儀器廠）；FD-1A-50 冷凍干燥機（北京博醫康實驗儀器有限公司）；AR1530 精密電子天平［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］；UV-8000S 紫外分光光度計（上海元析儀器有限公司）。

2 方法

2.1 紫蘇葉提取物制備 精密稱取紫蘇葉粉末50 g，加入1 000 mL 50%乙醇。浸泡2 h，超聲提取，功率200 W，時間1 h，溫度50 ℃。將上清液濾出，相同條件下將濾渣再提取2 次，合并濾液，離心除去殘渣，所得上清液用旋轉蒸發儀減壓濃縮，冷凍干燥，備用。在該提取條件下，紫蘇葉提取物的得率為31.3%。

2.2 酶活力測定 紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶活力測定方法參照文獻［21-22］加以改進。將pH=7.5 磷酸緩沖液2.5 mL 置于試管中，加入0.6 mmol/L 黃嘌呤溶液2 mL，25 ℃水浴20 min，加入25 ℃預溫的0.05 U/mL 酶溶液0.5 mL，充分混勻，紫外分光光度計全波長掃描，確定反應產物尿酸的特征吸收峰。采用相同的反應體系，從黃嘌呤氧化酶加入時開始計時，測定在特征吸收峰下一定時間內吸光度變化，即尿酸生成量，系統自動每1 s 測定1 次，連續5 min，每個樣品平行操作3 次，計算平均值。以反應時間為橫坐標，吸光度值為縱坐標作圖，直線斜率表示反應速率（dA/min），斜率越大，說明酶活力越強，以每分鐘特征峰處吸光度值的增加來定義酶活力（dA/min），dA為吸光度的增加值。

2.3 紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶抑制作用的測定 5 mL酶促反應體系中依次加入 pH=7.5 磷酸緩沖液、0.6 mmol/L黃嘌呤溶液、紫蘇葉提取物、0.05 U/mL 酶溶液，充分混勻，具體加樣量見表1。

表1 反應體系

按“2.2”項下方法，測定一定時間內產物尿酸的吸光度，以反應時間為橫坐標，吸光度為縱坐標作圖，通過其斜率計算酶活力。加入紫蘇葉提取物時，酶活力表示為A；無紫蘇葉提取物加入時，酶活力表示為B，紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的相對抑制率=（1-A/B）×100%。以空白組調零，測定樣品組A；以陰性對照組調零，測定陽性對照組B。

2.4 不同濃度紫蘇葉提取物對酶的抑制作用 按“2.2”項下方法，測定1、2、3、4、5、6、7 mg/mL 紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制率，將紫蘇葉提取物濃度與抑制率進行回歸，得到回歸方程，再根據回歸方程計算半數抑制濃度（IC50）。在酶促反應體系中，固定黃嘌呤溶液濃度（0.6 mmol/L）不 變，加入不同質量 濃度紫 蘇提取 物（1.0、3.0、5.0 mg/mL），測定在 不同濃 度酶溶 液（0.025、0.05、0.10、0.15 U/mL）對酶活力的影響，即對反應速率的影響。以酶濃度為橫坐標，反應速率為縱坐標作圖，通過得到的相關曲線即可判斷紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制是否為可逆抑制。

2.5 紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶抑制動力學及抑制常數的測定 保持酶促反應體系5 mL，首先固定酶濃度不變（0.05 U/mL），依次改變底物黃嘌呤溶液濃度（1.2、0.6、0.3、0.15 mmol/L），測定不同質量濃度提取物（1.0、3.0、5.0 mg/mL）對酶活力的影響，即對反應速率的影響。采用雙倒數作圖法（Lineweaver-Burk），以底物黃嘌呤溶液濃度的倒數1/ ［S］為橫坐標，以反應速率的倒數1/V為縱坐標作圖，判斷提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制類型。再根據其抑制類型運用Dixon 作圖法計算抑制動力學常數Ki。

3 結果

3.1 特征吸收峰的測定 按“2.2”項下方法，在反應體系中依次加入各反應物進行反應，對其產物進行全波長掃描，結果見圖1，可知酶反應產物尿酸在294 nm 處有最大吸收峰。

圖1 反應產物紫外吸收光譜圖

3.2 紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制率 以紫蘇葉提取物濃度為自變量，抑制率為因變量作圖，見圖2。由此可知，隨著紫蘇葉提取物質量濃度增大抑制率不斷增強，說明提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制是呈劑量依賴；在0～1 mg/mL時，抑制率隨著提取物質量濃度升高呈線性增長；在1～5 mg/mL 時，隨著提取物質量濃度增加抑制率增強，但增長趨勢較小；大于5 mg/mL時，抑制率趨于恒定。因此，本實驗選擇紫蘇葉提取物質量濃度為5 mg/mL。利用SPSS 軟件對試驗數據進行回歸分析，得出紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的IC50為5.80 mg/mL。

圖2 紫蘇葉提取物質量濃度對XOD 抑制率的影響

3.3 紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制作用 在反應體系中，保持底物黃嘌呤溶液質量濃度不變，分別測定1、3、5 mg/mL紫蘇葉提取物在不同酶濃度體系中的反應速率，以黃嘌呤氧化酶濃度為橫坐標，反應速率為縱坐標作圖。如圖3 所示，圖中直線基本經過原點，且隨著提取物質量濃度的增大，反應速率隨之減小，表明紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制作用是可逆抑制。

3.4 紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制動力學分析

3.4.1 紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制類型 在反應體系中，保持黃嘌呤氧化酶濃度不變，分別測定1、3、5 mg/mL紫蘇葉提取物在不同黃嘌呤溶液濃度體系中的反應速率。用雙倒數作圖法作圖，以底物濃度的倒數［1/S］為橫坐標，反應速率的倒數［1/V］為縱坐標作圖，得到一組直線，見圖4。由此可知，所有直線相交于縱軸上的一點，且縱軸的截距不隨提取物濃度的不同而改變，這些特點符合競爭性抑制。因此，紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的抑制類型屬于競爭性可逆抑制。

圖3 紫蘇葉提取物對XOD 的抑制作用

圖4 紫蘇葉提取物對XOD 的抑制類型的影響

3.4.2Ki計算 采用Dixon 作圖法求Ki。對黃嘌呤溶液濃度0.15、0.30 mmol/L 兩個反應體系進行測定，以紫蘇葉提取物質量濃度為自變量，反應速率的倒數為因變量作圖。圖中直線相交于一點，計算出該點即可得Ki。如圖5 所示，紫蘇葉提取物對黃嘌呤氧化酶的Ki為2.19 mg/mL。

圖5 紫蘇提取物對XOD 抑制常數的影響

4 討論

本實驗采用超聲輔助提取法從紫蘇葉中提取出黃嘌呤氧化酶抑制劑，利用紫外分光光度法對其進行檢測，證明了確有該類成分，抑制作用為可逆的競爭性抑制，與別嘌呤醇相同。基于此，在臨床上治療高尿酸血癥及痛風時可以適量加入紫蘇葉中提取的黃嘌呤氧化酶抑制劑以減少別嘌呤醇的使用劑量，從而降低后者對患者的毒副作用。

此外，進一步研究了對黃嘌呤氧化酶的抑制作用及抑制動力學，得出抑制劑對黃嘌呤氧化酶的 IC50為5.80 mg/mL，抑制動力學常數Ki為2.19 mg/mL。紫蘇葉提取物作為黃嘌呤氧化酶抑制劑，最大優勢是無副作用、來源廣泛，可作為一種治療高尿酸血癥及痛風低毒、價廉的潛在藥物，同時也可開發相關的保健品，應用前景廣闊。本研究為紫蘇資源開發、尋求治療高尿酸血癥和痛風新型藥物提供了參考依據，但其工業化提取、純化技術和臨床試驗仍需要作深入系統研究。