葛根素-锗配合物的合成及其抗炎活性研究

王钰宁，张 扩，姜 琦，徐亦荧，隋 兵，孙 鹏，邢志华，张秀娟,2，孙志伟

(1. 哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076；2. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076)

葛根素-锗配合物的合成及其抗炎活性研究

王钰宁1，张 扩1，姜 琦1，徐亦荧1，隋 兵1，孙 鹏1，邢志华1，张秀娟1,2，孙志伟1

(1. 哈尔滨商业大学 药学院，哈尔滨 150076；2. 哈尔滨商业大学 生命科学与环境科学研究中心，哈尔滨 150076)

以葛根素和氧化锗为原料合成葛根素-锗配合物.采用紫外及红外技术对配合物的结构进行初步表征.采用二甲苯诱导小鼠耳廓肿胀炎症模型，以肿胀度和抑制率为抗炎活性指标，测定葛根素-锗配合物的抗炎活性.结果表明, 葛根素与锗离子生成了配合物，与锗发生配位的基团是葛根素分子中B环的4′-羟基，而不是A环的7-羟基及C环的羰基.葛根素-锗配合物的抗炎活性(抗炎肿胀度抑制率为75.91%)远远高于葛根素配体(抗炎肿胀度抑制率为32.49%)，也远远高于临床常用的甾体抗炎药-氢化可的松(抗炎肿胀度抑制率为48.74%).

葛根素；锗；配合物；抗炎活性

目前，大多数炎症治疗采用可的松类和非甾体类抗炎药等一类环氧化酶抑制剂，对于减少炎症和疼痛具有较好的疗效，但长期或者频繁地使用这些药物，易产生一些严重的不良反应，如钠潴留、库欣综合征、骨质疏松，甚至诱发精神病症状等.因此，发现可替代的、毒性较低的、天然炎症介质阻断剂，具有重要的意义.葛根素是豆科植物野葛或甘葛藤中主要有效成分，具有改善微循环、抑制血小板聚集、清除氧自由基等功能，在临床上用于治疗心肌缺血、心绞痛等心脑血管等疾病[1-5].目前对于葛根素的研究，科研人员主要围绕抗肿瘤、提高免疫、降压、降脂、降血糖等方面，但对葛根素的抗炎作用研究很少[6-9].锗元素不仅存在于矿石和植物中，也存在于动物及人体内.动物体内的许多酶(如细胞色素氧化酶、瓜氨酸酶等)、脑皮质、灰质中均含有痕量锗元素.在组织器官中，锗分布量由多到少依次是肾、肝、脾、肺、胃、肌肉、心和脑.1967年，日本学者浅井一彦首次合成了有机锗药物“二氧化二羧乙基锗”，又名Ge-132.随后，证实锗元素具有多种生物活性，在保健、预防及治疗疾病方面越来越受到科研工作者的重视[10-14].生物无机化学研究证实，金属配合物的生物活性大都高于其本身，但不良反应都小于其本身.中药配位学说认为，天然药物的药理活性，大都是其有机物成分与矿物质之间形成配合物而产生的协同作用.本研究以葛根素为配体，以锗为配位中心，通过控制反应条件合成葛根-锗配合物，考察葛根素及其配合物的抗炎活性.对于开发抗炎活性高、不良反应小的新型抗炎药物具有重要的理论指导意义及实用价值.

1 实验部分

1.1 材料与仪器

葛根素(质量分数99%，陕西慧科植物有限公司)，二氧化锗(分析纯，上海源叶生物科技有限公司)，其他试剂均为分析纯.SJH-2S数控精密恒温水浴锅(宁波天恒仪器厂)，ESJ205-4电子分析天平(沈阳龙腾电子有限公司)，pHS-3C数字酸度计(上海雷磁仪器厂)，JHS-1/90电子恒速搅拌器(杭州仪表电机厂)，FTIR-650傅立叶变换红外光谱仪(天津港东科技发展有限公司)，TV-1901双光束紫外-可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，DHG-9240A鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司).

1.2 实验动物

昆明种(KM)小鼠，18～22 g，雄性，由长春高新医学实验动物研究中心提供.

1.3 葛根素-锗配合物的合成

锗标准溶液的配制：准确称取二氧化锗5.230 0 g，用50 mL1 mol/L氢氧化钠溶液溶解，置于100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度，得到浓度为0.5 mol/L的锗标准溶液100 mL，备用.

称取葛根素2.081 9 g加50 mL无水甲醇，搅拌溶解至澄清后，加入10 mL锗标准溶液，用盐酸调节溶液pH值为6，65 ℃水浴回流加热12 h，冷却、静止、陈化48 h后，抽滤、洗涤，55 ℃下干燥，得白色固体.

1.4 葛根素-锗配合物的紫外光谱测定

称取适量的葛根素及葛根素-锗配合物样品，以无水乙醇为溶剂，配制成浓度为0.001 mol/L的样品溶液，按TV-1901紫外-可见分光光度计操作方法，用无水乙醇做基线调整，全波长扫描，测绘葛根素及葛根素-锗配合物的紫外吸收曲线(吸光度介于0.2～0.7之间).

1.5 葛根素-锗配合物的红外光谱测定

按样品与KBr质量比为1∶100，分别称取样品和KBr置于玛瑙研钵中，充分研细，在红外烘箱中120 ℃左右干燥10 min，然后用药匙取适量混合物于压模机内，确信压模的各部件装配正确且衔接良好.加压20MPa，停留70～75 s，卸下压片机的压力，小心旋开压模，即可得到一直径约13 mm的透明、无裂痕的薄片，然后在4000～400 cm-1对样品依次进行红外光谱扫描.

1.6 葛根素-锗配合物的抗炎活性研究

将昆明种小鼠24只随机分为4组，每组6只.分别为生理盐水组(空白对照组)、氢化可的松组(阳性对照组)、葛根素组(样品组)、葛根素-锗配合物组(样品组). 现将各药物(葛根素、葛根素-锗配合物、氢化可的松注射剂)用生理盐水配成0.15 mg/mL的溶液.按0.01 mL/g剂量腹腔注射各药物，每日两次，连续给药3 d，空白对照组注射相同体积的生理盐水.最后一次给药30 min后将0.02 mL二甲苯致炎剂注射在小鼠右耳中心，左耳不做处理.1 h后，剪下双耳，用打孔器分别在左右耳同一部位打下圆片，电子分析天平秤重.左右耳片重量差值为肿胀度.肿胀度抑制率按下式计算：

肿胀度抑制率=(空白对照组肿胀度-给药组肿胀度)/空白对照组肿胀度.

2 结果与分析

2.1 葛根素-锗配合物的紫外光谱分析

葛根素的化学结构式见图1.葛根素、葛根素-锗配合物的紫外吸收曲线见图2.由图1可知，葛根素为异黄酮类化合物.由图2可知，葛根素出现两个吸收峰，其中211 nm处吸收峰是由苯甲酰系统(A环和C环共轭)引起的，252 nm处吸收峰是由肉桂酰系统引起的(B环和C环共轭).较之葛根素，葛根素与锗反应后所得配合物的紫外吸收情况发生了明显变化.其中252 nm处的吸收峰明显向短波方向移动，发生蓝移，蓝移到221 nm处.但211 nm处的吸收峰位置几乎没动.说明葛根素与锗发生配位的基团是B环上的4′位酚羟基，而不是A环上的7位酚羟基.这也符合葛根素的结构特点，A环中的7位酚羟基受D-吡喃葡萄糖环空间位阻的影响，不易与金属离子配位.

图1 葛根素的化学结构

图2 葛根素、葛根素-锗配合物的紫外吸收光谱

2.2 葛根素-锗配合物的红外光谱分析

葛根素、葛根素-锗配合物的红外光吸光谱见

图3.从葛根素红外图中可以看出，强且宽的峰3 401 cm-1是分子间羟基缔合特征峰；1 657 cm-1处的吸收峰为羰基的伸缩振动峰；1 511 cm-1和1 434 cm-1处的吸收峰为芳环骨架振动特征峰；1 396 cm-1处的吸收峰为-OH面内弯曲振动峰；和1 180 cm-1处出现的峰则是酚羟基的C—O伸缩振动峰；1 056 cm-1和1 265 cm-1处出现的中等强度吸收峰是C—O—C对称伸缩振动和不对称伸缩振动吸收峰；887 cm-1处的吸收峰为D-吡喃葡萄糖环的特征振动峰.

图3 葛根素和葛根素-锗配合物的红外光谱图

葛根素与锗形成配合物后，羟基缔合特征峰在3 432 cm-1处出现，并且宽度变窄，说明葛根素的酚羟基与锗形成配合物，使羟基的数目减少，引起了羟基缔合峰强度变弱，从而变窄.羰基的伸缩振动峰在1 652 cm-1处出现，与葛根素相比，未有较大变化，说明锗与葛根素上的羰基没有发生配位.葛根素配合物在802 cm-1出现了一个新峰，应该为Ge-O振动峰.1 056 cm-1和1 265 cm-1处的峰基本没变，表明C环上的氧未与金属锗发生配位.另外，与葡萄糖分子相关的一些峰没有变化，说明锗与D-吡喃葡萄糖环上的基团没有发生作用.

综合紫外和红外图谱的特点，推断葛根素分子中的4′酚羟基与金属锗发生了配位.

2.3 葛根素-锗配合物的抗炎活性

抗炎结果列于表1及图4.由表1及图4可知，葛根素有一定的抗炎性能，但其抗炎活性(32.49%)小于氢化可的松(48.74%).当葛根素与锗形成配合物后，抗炎活性大大增加，为75.91%，远远高于氢化可的松的48.74%.

表1 葛根素-锗配合物的抗炎活性结果

图4 葛根素-锗配合物的抗炎活性结果

3 结 语

本文以葛根素为配体，以锗为配位中心，合成

了葛根素-锗配合物，通过紫外及红外技术，证实了葛根素分子中的4′酚羟基与金属锗发生了配位.采用小鼠耳廓肿胀法考察了葛根素-锗配合物的抗炎活性，结果表明，配合物的抗炎活性远远高于葛根素及临床常用的甾体抗炎药物-氢化可的松,该配合物有望成为新型非甾体抗炎药物.

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Study on synthesis and anti-inflammatory activity of coordination compound of puerarin-germanium

WANG Yu-ning1,2, ZHANG Kuo1,2, JIANG Qi1,2, XU Yi-ying1,2, SUI Bing1,2, SUN Peng1,2,XING Zhi-hua1,2, ZHANG Xiu-juan1,2, SUN Zhi-wei1,2

(1. School of Pharmacy, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China; 2. Research Center on Life Sciences and Environmental Sciences, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China )

The coordination compound of puerarin-germanium (PUE-Ge) was synthesized with puerarin(PUE) and germanium oxide as raw materials. The chemical structure of PUE-Ge was determined using ultraviolet spectroscopic (UV) and fourier infrared spectroscopic (IR) technology preliminarily. With swelling degree and inhibiting rate on the swelling of mice as index, the anti-inflammatory activity of PUE-Ge was preliminarily examined on the model of mouse ear edema induced by xylene. The UV and IR characterization showed that the coordination compound of PUE-Ge was synthesized through reacting between germanium ion and 4′-phenolic hydroxyl group (B ring) instead of 7-phenolic hydroxyl group (A ring) or carbanyl group(C ring) of puerarin. The anti-inflammatory activity of PUE-Ge (the inhibiting rate on the swelling of mice was 75.91%) was far higher than puerarin (the inhibiting rate on the swelling of mice was 32.49%) and hydrocortisone, a kind of clinical steroidal anti-inflammatory drug (the inhibiting rate on the swelling of mice was 48.74%).PUE-Ge is expected to become a new type of non-steroidal anti-inflammatory drug.

puerarin; germanium; coordination compound; anti-inflammatory activity

2014-10-28.

大学生创新创业训练计划项目(201410240002)(国家级)；黑龙江省教育厅科研项目(12531156)

王钰宁(1994-)，女，研究方向：药物抗炎活性研究.

邢志华(1971-)，女，博士，副教授，研究方向：药物结构修饰及其活性研究.

R914

A

1672-0946(2015)02-0149-04