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几种适合药物筛选的抗氧化实验微孔板测定方法及其稳定性研究

时间:2023-03-23 来源:世旅网
第1卷第1期 2011年2月 神经药理学报 Acta Neuropharmacologica 、,01.1No.1 Feb.2011 几种适合药物筛选的抗氧化实验微孔板 测定方法及其稳定性研究 张丹参 河北北方学院药学系,张家口,075000,中国 【摘要】目的:建立一系列适用于药物筛选的微孔板抗氧化实验方法。方法:采用SpectraMax M5连续光谱酶 标测试仪,建立抗DPPH氧化活性、清除羟自由基实验方法(邻二氮菲一Fe 氧化法)、还原能力测定及抗脂质过 氧化微孔板抗氧化实验方法。结果:这四种抗氧化微孑L板实验方法具有稳定性好,所需试剂种类少、耗材量少, 方法简便及可重复性强等共同特点;相对而言,抗DPPH氧化和还原实验两种实验方法在这几方面更具优势,更 适合于作为抗氧化药物的大规模初筛基础试验方法。结论:这四种微孑L板抗氧化实验方法,可以广泛应用于药 物筛选,特别是高通量药物筛选研究。 【关键词】抗氧化活性;药物筛选;微孔板定量检测;2,2 二苯基一1.苦肼基自由基;羟自由基;氧化还原;脂质 过氧化 【中图分类号】R329.29 【文献标识码】A 文章编号:2095・1396(2011)01—0045—006 Establishment about Several Anti—oxidant Models of Microplate Quanti-ifcation Suitablefor Drug-screeningandTheirStabilityTesting ZHANG Dan。shen Department of pharmacy,Hebei North Univesity,Zhangjiakou,075000,China 【ABSTRACT】Objective:To establish a series of anti-oxidant models of microplate quantification suitable for the drug screening.Methods:By using SpectraMax M5 continuous spectrum enzyme sign reflectoscope reflector,the anti—oxidant microplate quantification experiment modles of anti—DPPH oxidation activity,eliminati on hydroxy free radical,reduction ability determination,and lipid peroxidation were established.Results:All of the anti—oxidant microplate quantification experiment modles had more common characteristices of the good stability,the fewer reagent types and quantity,simple operation and step,the good repeatability, and SO on.Relatively speaking,the two anti—oxidant modles of anti-DPPH oxidation activity, reduction ability determination had more advantage in these experiment modles,and had more suitable for initially screening experiment of the anti-oxidant drug as basic research.Conclusion: These four modles of the anti-oxidant microplate quantification may be widely applied in anti— drug screening,especially high—throughput screening research. 【KEY WORDS】antioxidant activity,drug screening,microplate quantification,2,2-diphenyl一 1-picrylhydrazyl(DPPH),hydroxy ree rfadical,oxidation reduction,lipid peroxidation 抗氧化实验方法是神经退行性疾病治疗药物研究 板抗氧化方法较少,这是因为药物筛选,特别是高通量 筛选,样品量大,每一步反应需时较长,很多方法难以 最常用的实验方法 。 。但目前可用于药物筛选的微孔 基金项目:河北省自然基金资助(No.2009001026) 作者简介:张丹参,女,教授,博士,博士生导师;研究方向:神经药理学;联系电话:86—313—4029556,E—mail:zhangdanshen20l1@126.corn ・45・ 第1卷第1期 2011年2月 神经菊理学报 Acta Neuropharmacologica 、,0I.1 N0.1 Feb.20l】 达到长时间反应间隔情况下结果稳定可靠 3,4 。本研究 DPPH吸光度值,选取线性范围好的DPPH浓度为试验 浓度。 通过对传统试管抗氧化方法进行改良、创新,使用微孔 板与酶标仪相结合,建立抗2,2.二苯基.1 苦肼基自 由基(2,2-diphenyl一1一picrylhydrazyl,DPPH)氧化活性、 1.2.1.3 阳性药物抗DPPH实验稳定性考察取96孔 细胞培养板,各孑L分别加入150 p,mol・L 的DPPH溶 液180 p.L,各浓度梯度Vit E溶液20 L,终浓度分别 为3.9 ̄500.0 mo1.L~,反应总体积200 p.L,以溶剂作 对照。加样后,振荡混匀。封板胶封板后,室温下避光 静置。分别在10-120min时间范围内,于517 nm处测 清除羟自由基、还原能力测定及抗脂质过氧化微孔板 定量检测(microplate quantiifcation)法,通过已知抗氧 化有效药物维生素E(Vitamine E,Vit E)对这四种方法 进行量效、时效稳定性考察,综合评价上述微孔板抗氧 化实验方法,为其在药物筛选方面的应用提供可靠的 定各孔吸光度值(A)。观察Vit E抗DPPH的时效量效 实验数据。 1材料与方法 1.1材料 1.1.1试剂 2,2一二苯基.1.苦肼基自由基(2,2.dipheny1. 1一picrylhydrazyl,DPPH),批号¥26577—3 1 5;维生 素E(Vitamine E,(+). .tocopherol,Vit E); 维生 素C(Vitamine C,L.ascorbic acid,VC),批号14012. A10;硫代巴比妥酸(Thiobarbituric acid,TBA),批号 162157.010,均购自Sigma公司;二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO),北京益利精细化学品有限公司;邻二 氮菲(1,10.phenanthroline,1,10一菲哕啉),30%过氧化 氢(hydrogen peroxide,H2O2),购自国药集团化学试剂 有限公司;硫酸亚铁(iron(Ⅱ)sulfate,FeSO ),三氯化 铁(trichloride ferric,FeC1 ),北京化学试剂公司。 1.1.2仪器 SpectraMax M5连续光谱酶标测试仪(SoftMax Pro Software软件),美国Molecular Devices公司;Costar 96孔酶标板,美国Coming Incorporated公司;DY89.I型电 动玻璃匀浆机,宁波新芝科器研究所;GS.15R型冷冻离心 机,美国BECKMAN公司;PURELAB PLUS型超级应用 型超纯水器,美国PALL公司;SHZ.88.1型台式水浴恒温 振荡器,江苏太仓市光明实验分析仪器厂。 1.2实验方法 1.2.1抗DPPH氧化活性实验方法 5,6 1.2.1.1实验原理DPPH是一种比较稳定的脂性自 由基,其N上有一个游离电子,其乙醇溶液呈紫色,经 全波长扫描在于517 nm处有最大吸收峰。加入抗氧 化剂以后,DPPH捕捉一个电子与游离电子配对,紫色 褪去,变为无色物质,在517 nm处吸收峰消失,其褪色 程度与其接受的电子数成定量关系。据此原理,可测定 样品提供氢原子、清除自由基、抗氧化的能力。 1.2.1.2 DPPH浓度.吸光度稳定性测定取96孔细 胞培养板,各孑L分别加入各浓度梯度DPPH溶液200 L,于517 nm,测定各孔吸光度值(A)。根据测得的 ・46・ 变化过程,确定实验的稳定性和最佳实验反应时问。 1.2.1.4计算方法脂性自由基DPPH清除率(%)= l(A溶剂一A样品)/A溶剂J X 100% 1.2.2清除羟自由基实验方法(邻二氮菲.Fe 氧化 法)[7,8 1.2.2.1 实验原理羟自由基(・OH)是体内最活泼的 活性氧自由基,可以发生电子转移,夺取氢原子和羟基 化反应,造成细胞永久性损伤。邻二氮菲一Fe 是常用的 氧化还原指示剂,二者结合后经全波长扫描在5 10 nm 处有最大吸收峰。当Fe 过量时,H 0 /Fe 体系通过 Fenton反应产生羟自由基,可氧化邻二氮菲一Fe 为邻 二氮菲.Fe ,使其在510 nm处最大吸收峰消失。加入 抗氧化剂后可阻止羟自由基的生成。据此原理,可测定 体系中羟自由基的含量,以及抗氧化剂的抗氧化能力。 1.2.2.2邻二氮菲.Fe 氧化法溶液配制将邻二氮 菲(5 mmol・L一):PBS(0.75 mol・L~,pH7.4):重蒸水: FeSO (7.5 mmol・L )溶液,按3:8:4:2顺序混合,为 测定贮存液。使用时,将贮存液与重蒸水按l:l稀释, 为测定应用液。 1.2.2-3 阳性药物清除羟自由基实验稳定性考察取 96孔细胞培养板,各孑L加入测定应用液170 L,各浓 度梯度Vit E溶液20 p.L,终浓度分别为3.9 ̄500.0 I ̄mol・L~,以溶剂作对照,加样振荡混匀后,再加入 1%H O 溶液10 L(未损伤组加重蒸水),反应总体积 200 L,振荡混匀。封板胶封板,37℃保温,分别在 10 ̄120 min时间范围内,于510 nm测定各孑L吸光度 值(A)。 1.2.2.4计算方法表观羟自由基清除率 )==[(A样品一 A损伤)/(A未损一A损伤)j×100% 1.2_3 还原能力测定方法 1.2-3.1 实验原理Fe 可被具有还原能力的物质还 原为Fe ,Fe 生成量反映还原剂的还原能力大小。邻 二氮菲.Fe 为紫红色物质,经全波长扫描在510 nm 处有最大吸收峰;而邻二氮菲.Fe 无色。据此原理,可 测定还原剂的清除自由基还原能力大小。 1.2.3.2还原能力试剂配制将邻二氮菲(2 mmol・L ): 第1卷第1期 2011年2月 神经药理学报 Acta Neuropharmacologica 、bl_1NO.1 Feb.20I1 FeC1 (2 mmol・L )溶液按1:1混合为测定应用液。将 邻二氮菲(2 mmol・L一):FeSO4(2 mmol・L )溶液按1:1 混合为对照应用液。 1.2.3.3 阳性药物还原能力实验稳定性考察取96孔 细胞培养板,各孔加入测定应用液180 L(对照加对 照应用液);然后加入各浓度梯度Vit E溶液20 L,终 浓度分别为7.8 ̄500.0 i ̄mol・L~,反应总体积200 p.L, 以溶剂作对照。加样后,振荡混匀,封板胶封板,室温 下静置。分别在10 ̄60 rain时间点,于510 ilm测定各 孑L吸光度值(A)。 1.2-3.4 计算方法 样品还原能力(%)==[(A样品一A空白)/ (A对照一A空白)j X 100%。 1.2.4抗脂质过氧化实验方法¨ 1.2.4.1实验原理Vit C.Fe 在一定条件下,可以反 应生成氧自由基。氧自由基诱导肝微粒体脂质过氧化 生成过氧化脂质(1ipoperoxide,LPO)。以TBA比色法, 经全波长扫描在532 nlTl处有最大吸收峰。通过测定 脂质过氧化产物MDA的生成,可以反应样品的抗氧化 能力。 1.2.4.2肝匀浆制备取Wistar大鼠一只,雄性,断 头处死,放血。取肝脏,4℃生理盐水反复冲洗,滤纸 吸干,称重,制成10%生理盐水肝匀浆。10 000 r・min~, 4℃,离心20 rain。取上清液(含微粒体),4 oC保存。 1.2.4.3 阳性药物抗脂质过氧化实验稳定性考察取 96孔细胞培养板,各孔加入肝匀浆上清液20 L(对照 加生理盐水),各浓度梯度Vit E 20 L(对照加溶剂), Vit C 40 L,FeSO 40 L;振荡混匀后,封板胶封板, 37℃水浴30 min。然后,各孔加入0.67%TBA溶液 80 L,反应总体积200 L,振荡混匀后,封板胶封板, 60 cc水浴60 rain。冷水冷却,于532 nm测定各孔 吸光度值(A)。 1.2.4.4计算方法样品抑制率(%)=[(A对照一A样品)/ (A对照)J X 100%。 1_3统计学方法 数据资料应用SPSS1 1.0统计 软件,对组间均值差异进行分析,以y-±S表示,t 检验 2结果 2.1抗DPPH氧化活性实验稳定性考察 2.1.1 DPPH浓度.吸光度关系曲线 DPPH浓度测定结果见Fig.1。结果表明,DPPH 浓度在150/zmol・L 时,吸光度(A)值范围在1.0左右, 因此选定该浓度进行稳定性考察。 2.1.2 Vit E清除DPPH自由基抗氧化方法稳定性 8 磊 七 宝 盖 Concentration(gmol・L ) Fig.1 Concentration—absorbance curve of DPPH 考察 根据测得的DPPH吸光度值,选取吸光度适中的 DPPH浓度(150 mo卜L )为试验浓度,进行已知抗 氧化药物Vit E抗DPPH氧化实验,结果见Fig.2。 结果表明,在考察的1 0~1 20 min时间内,随着作 用时间的延长,Vit E抗DPPH作用逐渐增强,但在 3.9-31.2 wmol・L一不同浓度范围内,各时间点的药 效变化不明显,62.5—5O0.0 wmol・L 浓度范围, 随着浓度增加,各时间点的药物作用曲线逐渐分 离,并在5 00 mo1.L 浓度各时间点,量效趋于 平稳。从Fig.2中可以看出,在这些时间点中,30 min的量效曲线基本呈斜线上升。实验结果提示, Vit E抗DPPH实验方法,在观察的1 20 min内,结 果较稳定,而反应时问点在30 min时,量效曲线关 系最佳。 S 0 鼍 要 薹 量 O Concentration( ̄mol・L一 ) Fig.2 Relationship in dose-effect and time-effect of Vit E on anti—DPPH oxidation activity 2.1.3 Vit E清除DPPH自由基抗氧化量效曲线 根据上述实验结果,选定反应时间为30 min的Vit E 量效关系数据,作Vit E抗DPPH量效关系曲线,结果 见Fig.3。 第1卷第1期 2011年2月 神经药理学报 Acta Neuropharmacologica 、,01.1 No.1 Feb.20l1 焉 苫 0 善 :鲁 皇 Concentration(I.tmol’L ) Fig.3 Dose-effect curve of Vit E on anti—DPPH oxidation activity 2.2 清除羟自由基实验方法(邻二氮菲.Fe 氧化法) 稳定性考察 2.2.1 Vit E清除羟自由基实验方法稳定性考察 根据清除自由基实验原理和方法,进行已知抗氧 化药物Vit E清除羟自由基实验,结果见Fig.4。结 果表明,VitE 7.8 ̄500.0} ̄mol・L 浓度范围,在考察的 10~120 rain时间内,作用时间过长(>40 rain)或过短 (<30 min),其清除自由基作用效果相对较差,而在30 ̄40 min 时间范围内,各浓度Vit E清除自由基作用量效曲线基本呈 斜线上升。实验结果提示,Vit E清除自由基实验,反应时 间点在30-40 arin时,量效曲线关系最佳。 墓 口 .宝 莹 鲁 Concentration( ̄tmol・L一 ) Fig.4 Relationship in dose—effect and time-effect of Vit E on clearance of hydroxy free radical 2.2.2 Vit E清除羟自由基量效曲线 根据实验结果,选定30 rain的量效关系数据,作 Vit E清除羟自由基量效关系曲线,结果见Fig.5。 2.3还原能力测定方法稳定性考察 2-3.1 Vit E还原能力测定方法稳定性考察 根据还原能力测定原理和方法,进行已知抗氧化 药物Vit E还原能力测定,结果见Fig.6。结果表明,在 考察的10 ̄60 rain内,7.8 ̄500.0 tool・L 随着作用 时间的延长,各浓度Vit E的还原能力逐渐增强,除 ・48・ : 0 毫 兽 暑 Concentration(Ixmol。L ) Fig.5 Dose-effect curve of Vit E on clearance of hydroxy free radical 100 o召BJ营Dl 占 HIⅡH ∞ ∞ 加 O 7.8 l5.6 31.2 62.5 125.0 250.0 500.0 Concentration(gmol・L一 ) Fig.6 Relationship in dose-effect and time—effect of Vit E on reduction 10 rain作用时间点外,其余各时间点、各浓度Vit E药 效基本接近,还原作用量效曲线基本呈斜线上升。实验 结果提示,Vit E还原实验,反应时间点在20 ̄60 rain时, 量效曲线关系最佳。 2.3.2 Vit E还原实验量效曲线 根据实验结果,选定30 rain的量效关系数据,作 Vit E还原能力的量效关系曲线,结果见Fig.7。 Concentration(1 ̄mol‘L ) Fig.7 Dose-effect curve of Vit E on reduction ∞ 第1卷第1期 2011年2月 神经药理学报 Acta Neuropharmacologica Vb1.1 No.1 Feb.20l1 2.4 Vit E抗脂质过氧化实验方法稳定性考察 稳定性考察,同时进行多靶点、长时程的药效学研究, 根据抗脂质过氧化实验测定原理和方法,进行已 知抗氧化药物Vit E抗脂质过氧化能力测定,结果见 Fig.8。结果表明,Vit E随着浓度的增加,抗脂质过氧 为药物筛选、特别是高通量药物筛选,建立了稳定、灵 敏、特异的系列抗氧化作用筛选方法。 在大规模药物筛选实验中,由于耗时较长,实验条 件在长时间范围内的稳定性显得尤为重要¨ 。相应方 法学稳定性考察研究发现,这四种抗氧化微孑L板实验 方法的共同优势:①较长的时间内相对稳定,适合大 批量药物的仪器筛选;②耗材量少,试剂量以微升计; 化作用逐渐增强,在0.031 ̄0.500 mol・L 浓度范围 内,量效曲线关系最佳。研究结果证实,微孔板法抗脂 质过氧化试验方法可行。 ③试剂种类少,部分试剂配制可交互使用;④方法简 .Concentration(gmol・L-1) Fig.8 Dose—effect curve of Vit E on anti-lipid peroxidation 3讨论 自由基是人体进行生命活动时所产生的一种活性 分子。自由基对人体具有一定的生理作用,但是体内自 由基过多,就可导致细胞和组织器官损伤、诱发各种疾 病、加速机体衰老。因此,为了减轻自由基的危害、提高 人群的生活质量,寻找高效、价廉、低毒的阻断自由基 反应的抗氧化剂的筛选研究方法显得尤为重要川 。抗 氧化剂的抗氧化作用可以通过抑制自由基的产生,或 直接清除自由基,甚至可以通过提高内源性抗氧化物 质的水平来实现¨ 。 DPPH法于1958年被提出,广泛用于定量测定 生物试样、各类物质和食品的抗氧化能力¨ H 。清除 DPPH法的优点是快速,易重复,简单,灵敏,不需要复 杂的仪器,所以在生产活动中大规模应用¨ 。 抗氧化实验方法是抗衰老药物和治疗神经退行性 疾病药物的筛选或高通量药物筛选最常用的初筛实验 方法¨ 。众多的抗氧化实验方法,多见于试管实验。 试管实验简单易行,但有其局限性 J:试剂量是以毫升 计,实验材料耗费量大 ;受实验条件所限,无法同时 进行大批量药物筛选或高通量药物筛选 。本研究 优化选择相对稳定的抗DPPH氧化活性、清除羟自由 基实验方法(邻二氮菲.Fe。 氧化法)、还原能力测定及 抗脂质过氧化实验方法,进行改良与创新,并选用已知 稳定的抗氧化有效药物Vit E进行方法学的量效、时效 便,药物经过这四种抗氧化实验连续筛选,需时约3天 即可完成;⑤可重复性强,可以广泛应用于药物筛选, 特别是高通量药物筛选研究。 这四种抗氧化实验方法相比较而言,本研究优化 完善的抗DPPH氧化和还原实验,较其他两种抗氧化 实验方法稳定性好,周期短,重现性好;特别是还原实 验,本研究观察时间至72 h,实验结果基本无变化,更 适合于作为抗氧化药物的大规模初筛基础试验方法。 而抗脂质过氧化实验方法,需要的实验条件相对较高: ①必须是恒温水浴时间足够,本研究曾采用恒温箱温 育,结果不理想;②微孑L板实验必须是大鼠肝脏,本研 究也曾考察选用小鼠肝脏实验,结果也不理想。这些试 验结果不理想的原因,仍有待进一步考察。 参考文献 1 张丹参,张力,薛贵平,等.大黄酚的抗衰老作用【J]_中国 医院药学杂志,2005,25(1):15—17 2 王树,张丹参,薛贵平,等.大黄酚对脑缺血再灌注小鼠脑 组织H O:和CAT的影响影响[J].中药药理与临床,2008, 24(41:22—23 3 李秋红,李延利,黄莉莉,等.中药抗氧化的作用机理及评价 方法研究进展[J]_时珍国医国药,2008,19(5):1257—1258 4 梁云,王洪新.几种天然抗氧化剂清除自由基能力的比较研 究[J].安徽农业科学,2008,36(6):2181—2183 5 张丹参,张天泰,杜冠华.均匀设计.高通量筛选技术在中 药丹参多成分配比研究中的应用【J].中国药学杂志,2009, 44(14):1048一l052 6 Sheng Zhanwu,Ma Weihong,Gao Jinhe,et a1.Antioxidant properties of banana lfower of two cultivars in China using 2, 2-diphenyl—l—picrylhydrazyl(DPPH)reducing power,2,2’- azinobis一(3-ethy1benzthiazoline-6一sulphonate(ABTS)and inhibition of lipid peroxidation assays[J].Afr Biotechnol, 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