东北刺人参茎中的倍半萜及其通过抗炎下调基质金属蛋白酶-1表达的抗光老化作用

Sesquiterpenes From Oplopanax elatus Stems and Their Anti-Photoaging Effects by Down-Regulating Matrix Metalloproteinase-1 Expression via Anti-Inflammation.

作者信息Jiejing Yan, Mimi Hao, Yu Han, Jingya Ruan, Dandan Zheng, Fan Sun, Huina Cao, Jia Hao, Yi Zhang, Tao Wang
PMID34805098
发布时间2021-11-04
DOI10.3389/fchem.2021.766041

实验完整度

研究包含化合物结构鉴定(NMR、ECD计算)和体外细胞实验(MTT、Western blot),并涉及多个验证层次(细胞活力、蛋白表达、机制通路),符合高水平。

主要模型

HaCaT细胞(UVB诱导光老化模型)

重点核对

HaCaT细胞培养条件:MEM培养基,10% FBS,100 μg/ml链霉素,100 U/ml青霉素,37°C,5% CO2 UVB辐射剂量:125 mJ/cm2(0.46 mW/cm2 s-1,约272秒) 化合物处理浓度:10、25、50 μM,预处理24小时 Western blot检测蛋白:MMP-1、COL1A1、p-ERK、p-p38等 统计分析:未配对Student's t检验(两组)或单因素ANOVA(>3组),p<0.05为显著

摘要

在继续研究东北刺人参茎中具有抗紫外线B(UVB)辐射保护作用的成分的过程中,分离得到9个新的倍半萜,命名为eurylosesquiterpenosides A–D(1–4)、eurylosesquiterpenols E–I(5–9),以及10个已知化合物(10–19)。通过分析其NMR波谱数据确定了它们的结构,并应用电子圆二色光谱计算确定其绝对构型。此外,利用UVB诱导的HaCaT细胞研究其抗光老化活性及机制。结果证实,化合物7、11和14在10、25和50 μM浓度下能浓度依赖性地提高HaCaT细胞的存活率。此外,Western blot实验表明,这些化合物均能抑制基质金属蛋白酶-1(MMP-1)的表达,并显著增加I型胶原的水平。化合物11和14分别能减少细胞外信号调节激酶和p38的磷酸化。此外,化合物7、11和14能显著下调炎症相关蛋白如肿瘤坏死因子-α和环氧合酶-2的表达,表明它们通过下调炎症介质和细胞因子的产生来减少MMP-1的表达,从而在UVB诱导的HaCaT细胞中发挥抗光老化活性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
东北刺人参茎中的倍半萜是否具有抗光老化活性,其作用机制是否通过抗炎下调MMP-1表达?
核心机制
化合物7、11和14通过下调炎症介质和细胞因子的产生,减少MMP-1的表达,从而抑制胶原降解,发挥抗光老化作用。
主要证据
UVB诱导的HaCaT细胞中,化合物7、11和14提高细胞存活率,Western blot显示抑制MMP-1、增加COL1A1、减少TNF-α和COX-2表达,且化合物11和14分别抑制ERK和p38磷酸化。
研究意义
研究丰富了东北刺人参的化学成分多样性,并为其在抗光老化领域的应用提供了科学依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

倍半萜的提取与分离

从东北刺人参茎中提取并分离倍半萜类化合物,获得纯化合物用于后续活性研究。

利用硅胶、ODS、Sephadex LH-20等柱色谱和制备型HPLC从70%乙醇提取物中分离得到19个倍半萜(9个新化合物和10个已知化合物)。

2

结构鉴定

确定分离得到的倍半萜的平面结构和绝对构型。

通过NMR(1H、13C、COSY、HMBC、NOESY)、MS、IR、UV和ECD计算确定化合物结构。

3

细胞活力筛选

评估化合物对HaCaT细胞的细胞毒性及对UVB损伤的保护作用。

MTT法检测HaCaT细胞在化合物处理后的活力,以及UVB照射后的细胞存活率。

4

蛋白表达分析

探究活性化合物对MMP-1、COL1A1、MAPKs和炎症因子表达的影响。

Western blot检测蛋白表达水平,分析化合物对信号通路的影响。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

细胞活力检测
蛋白表达检测

产品清单

实验环节名称品牌货号
Bruker ascend 600 MHz核磁共振波谱仪Bruker--
电喷雾电离-四极杆-静电场轨道阱质谱Thermo Scientific--
最低必需培养基Corning--
胎牛血清Biological Industries--
青霉素Thermo Fisher Scientific--
链霉素Thermo Fisher Scientific--
MTTSigma-Aldrich--
二甲基亚砜Sigma-Aldrich--
维生素CShanghai Yuanye Bio-Technology--
PVDF膜Merch/Millipore--
Immobilon Western化学发光HRP底物Millipore--
TNF-α抗体Abcamab6671
COX-2抗体Abcamab52237
β-actin抗体Abcamab8227
JNK抗体Abcamab208035
p-JNK抗体Abcamab4821
p38抗体CST8690S
p-p38抗体CST4511S
ERK抗体CST4695S
p-ERK抗体CST4370S
COL1A1抗体CST72026S
MMP-1抗体Santa Cruz BiotechnologySC-137044

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养与处理
细胞系:HaCaT;培养基:MEM+10% FBS+100 μg/ml链霉素+100 U/ml青霉素;培养条件:37°C,5% CO2;细胞接种密度:1×10^4细胞/孔(96孔板);UVB辐射剂量:125 mJ/cm2;化合物处理浓度:10、25、50 μM,预处理24小时。
阅读提示:Methods 部分 ‘Cell Culture’、‘Selection of Ultraviolet B Radiation Dose’、‘Cell Viabilities of Ultraviolet B Induced HaCaT Cells Pretreated With Compounds’
Western blot分析
抗体稀释比例:TNF-α(1:500)、COX-2(1:1000)、β-actin(1:1000)、p38(1:1000)、p-p38(1:1000)、ERK(1:1000)、p-ERK(1:1000)、JNK(1:1000)、p-JNK(1:1000)、COL1A1(1:1000)、MMP-1(1:500);二抗(1:10000);实验重复:三次独立实验。
阅读提示:Methods 部分 ‘Western Blot Assay’