基于光纤传感微透析研究大鼠血液中蒜氨酸和大蒜辣素的代谢及与H2S介导的活性作用关联性

Alliin is sulfur-containing marker of Garlic. Bioactive Allicin is produced by Allinase catalysis with Alliin. But in-vivo disposition and mechanism of Alliin and Allicin are unclear. Hydrogen sulfide is found the third gastransmiter and plays an important role in cardiovascular system. The latest research discovered that active effect of Garlic and Garlic-derivative compounds SAC, DADS, DATS were attribute to the release of H2S. We supposed that Alliin and Allicin exert active effects via releasing H2S. In this project, we will establish a microdialysis-flow injection analysis based on fiber-optic methods for on-line monitoring H2S in rat blood to diminish lose of H2S in traditionary sample treatment. HPLC/MS/MS and HPLC pre-column derivatization method will be set up for detecting the sulfur-containing metabolic intermediate of Alliin and Allicin. The protein binding ratio of Alliin and Allicin will be determined with assistant of microdialysis. In this study, we will investigate whether Alliin is the substrate of CBS or CSE, and whether Allicin can react with glutathione. From the possible metabolic pathway of Alliin and Allicin in rat blood and the releasing of H2S, we try to illustrate the relevance to bioactivity via hydrogen sulfide-mediated pathway. The supposed H2S donor of Alliin and Allicin will be inferred based on this research work.

蒜氨酸是大蒜的标志性含硫氨基酸，在蒜酶催化下产生活性物质大蒜辣素。硫化氢是发现的第三个信使分子，在神经、心血管等系统有重要作用。最新研究发现大蒜相关硫化物SAC，DADS，DATS等的活性作用是在体内产生H2S所致，而DADS，DATS均为大蒜辣素降解产物。我们推测蒜氨酸和大蒜辣素在体内可能也经产生H2S而发挥活性作用。本研究基于光纤传感结合微透析流动注射建立大鼠血液中H2S的在线检测方法；HPLC/MS/MS及HPLC柱前衍生化建立蒜氨酸与大蒜辣素含硫代谢物的测定方法；测定两种物质在血液中的蛋白结合率；通过研究蒜氨酸与CBS或CSE酶的作用、大蒜辣素与谷胱甘肽等的作用，阐述红细胞内外蒜氨酸与大蒜辣素的代谢途径及是否产生H2S。项目将从蒜氨酸和大蒜辣素在血液中代谢的角度阐明其与H2S介导的活性作用之间的关联性，为进一步研究蒜氨酸和大蒜辣素作为H2S供体的可能性提供依据。

蒜氨酸是大蒜的标志性含硫氨基酸，在蒜酶催化下产生活性物质大蒜辣素。内源性H2S对神经系统、心血管系统具有调节功能。H2S还参与炎症反应和抗氧化应激等多种效应。文献报道大蒜提取液与血红蛋白作用后可以生成 H2S，但未对具体化合物进行研究。. 本研究建立了多种生物样品中蒜氨酸、大蒜辣素和代谢产物H2S色谱分析方法；构建了以微透析取样、微顺序注射-阀控实验室、光纤光谱仪等组成光纤传感在线监测仪器系统，编译相应软件；建立了基于衍生化生成亚甲蓝吸收光谱和两种基于荧光在线测定的方法，实现对生物样品中H2S的在线检测。采用光纤传感过程分析技术研究了蒜酶催化蒜氨酸产生大蒜辣素的动力学过程。. 为阐述项目提出的蒜氨酸和大蒜辣素在体内可能产生H2S而发挥活性作用。系统研究了蒜氨酸体外固有溶出特性、脂水分配系数和不同种属动物的蛋白结合率；通过细胞水平、离体和在体动物模型研究了蒜氨酸的吸收特性；结果显示蒜氨酸为被动扩散，采用UPLC-MS/MS同时测定了小鼠注射给药后蒜氨酸和代谢产物H2S药动学和组织分布，发现蒜氨酸在肾脏大些产生的H2S最多，但代谢速度较快。大蒜辣素蛋白结合率和离体肠吸收显示大蒜辣素为血浆蛋白中等结合，吸收以被动扩散为主；注射给与大蒜辣素后未测到原型药物，也未检测到体外诸多降解产物，但检测到代谢产物H2S。并研究了代谢产物H2S的药代动力学和组织分布。. 大蒜辣素小鼠急性毒性实验显示LD50为36.0mg/kg，蒜氨酸给药剂量达到2g/kg时，小鼠未出现死亡。根据蒜氨酸和大蒜辣素在体内代谢生成H2S的量，说明两种物质均可作为H2S的供体，大蒜辣素在体内代谢产生H2S的效率为蒜氨酸4倍以上，但蒜氨酸安全性范围宽，化合物性质稳定，可进一步开展其药效实验。.实验结果和数据揭示了大蒜活性作用的物质基础是两种主要含硫化合物蒜氨酸和大蒜辣素通过代谢成为H2S而产生的，为蒜氨酸与大蒜辣素的成药性研究提供了实验数据，为进一步的新药研发提供有价值的实验支持。