《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》:Distinct inhibitory mechanisms of curcumin, silymarin and abietic acid against pancreatic lipase: A comparative multi-spectroscopic and molecular dynamics simulation study
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•CUR、SM和AA抑制PL,IC50值分别为1.88、1.66和2.54?mmol/L。•这三种化合物均作为可逆混合型抑制剂,形成静态复合物。•SM与Arg d:337形成常规氢键(H···A距离分别为1.97和2.35??)。•分子动力学模拟显示SM-PL复合物具有最高的结构
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CUR、SM和AA抑制PL,IC50值分别为1.88、1.66和2.54?mmol/L。
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这三种化合物均作为可逆混合型抑制剂,形成静态复合物。
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SM与Arg d:337形成常规氢键(H···A距离分别为1.97和2.35??)。
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分子动力学模拟显示SM-PL复合物具有最高的结构稳定性。
引言
肥胖是一种广泛流行的慢性代谢性疾病,显著增加多种代谢并发症的风险[1]。过量膳食脂肪摄入是导致肥胖的主要因素,因为它会破坏脂质稳态并诱导糖脂代谢异常,从而促进高血压和动脉粥样硬化的发生发展[2]。因此,减少肠道脂肪消化和吸收是预防和管理肥胖的重要且有效的策略。胰脂肪酶(PL)是参与肠道脂质消化的限速酶,负责水解约50–70%的膳食甘油三酯。因此,它直接决定脂质吸收的效率,已成为降脂干预的关键治疗靶点[3]。奥利司他是临床上应用最广泛的PL抑制剂,已显示出显著的降脂疗效。然而,其使用常伴随不良反应,包括脂肪泻和胃肠道不适,同时对其长期安全性的担忧持续限制其在持续体重管理中的适用性[4]。近年来,天然产物作为合成PL抑制剂的潜在替代品引起了广泛关注。包括多酚、黄酮和萜类在内的生物活性化合物具有令人期待的PL抑制活性,同时通常具有较低的毒性和更好的安全性。这些特性使其成为开发抗肥胖功能性食品的有吸引力的候选物[5]、[6]、[7]。
姜黄素(CUR)(一种多酚)、水飞蓟素(SM)(一种黄酮木脂素)和松香酸(AA)(一种二萜)是三种结构不同的天然化合物,在脂质代谢调节方面已显示出相当大的潜力。CUR以强效的抗氧化和抗炎活性著称,能够改善代谢功能障碍和组织损伤[8]。SM表现出多种生物活性,包括保肝作用、调节胰岛素信号通路、改善脂质代谢紊乱以及对肠道菌群组成的有益调节,凸显了其作为降脂剂的潜力[9]、[10]。AA也因其多种药理活性而受到关注,特别是其抗炎和脂质调节作用[11]。鉴于其独特的化学结构,这些化合物在抑制PL的效力、结合行为以及调节酶构象的能力方面可能存在差异。然而,目前仍缺乏对其抑制PL效果的系统性比较研究。特别是,这些化合物诱导的详细分子相互作用、相对抑制强度以及构象变化仍知之甚少。这一知识空白限制了它们作为脂质管理功能性食品成分的合理利用和进一步开发。
为解决这一问题,本研究通过体外酶动力学、多光谱分析、分子对接和分子动力学(MD)模拟相结合的综合方法,系统比较了CUR、SM和AA对PL的抑制作用。该研究旨在表征其可逆抑制行为,阐明其不同的结合模式和构象调节效应,并揭示其降脂活性的分子机制。这些发现为这些天然生物活性化合物在降脂功能性食品中的科学利用和工业开发提供了理论基础。
章节片段
化学试剂
纯度均超过90%的CUR、SM和AA购自上海麦克林生化科技有限公司。4-硝基苯基月桂酸酯和猪胰脂肪酶购自上海麦克林生化科技有限公司。所用试剂均为分析纯。
CUR、SM和AA分别溶于DMSO中,配制成10?mM储备液,于?20?°C保存。工作液在每次实验前通过用PBS(pH?7.4)稀释储备液新鲜配制。
CUR、SM和AA对PL的抑制活性
在0.3至4.0?mmol/L的浓度范围内评估了CUR、SM和AA对PL的抑制作用(图1)。三种生物活性化合物均表现出浓度依赖性抑制活性。其中,SM在所有测试浓度下均显示出最强的抑制作用,其次是CUR,而AA显示出最弱的抑制效果。通过非线性回归分析确定的IC50值分别为:CUR为1.88?mmol/L,SM为1.66?mmol/L,AA为2.54?mmol/L,表明
结论
本研究系统研究和比较了CUR、SM和AA对PL的抑制作用和分子机制。三种化合物均表现出可逆抑制,其中SM效力最强,其次是CUR,AA最弱。多光谱和计算分析表明,其不同的抑制活性与结合模式和氢键网络的差异相关。
动力学分析表明,这三种化合物均作为
CRediT作者贡献声明
刁晓琴:概念化,方法学,撰写–审阅与编辑。 赵高杰:软件,撰写–初稿。 刘冠华:软件,正式分析。 关乔:调查研究。 刘登勇:经费获取,概念化,监督。 关海宁:方法学,项目管理。
资助声明
本工作受国家自然科学基金(32372389)、辽宁省项目(2025JH2/102700010、2023JH1/11200001)、锦州市科技项目(JZ2023B020)以及渤海大学博士科研启动基金(05013/0520bs007)资助。
利益冲突声明
作者声明,他们不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争经济利益或个人关系。
刁晓琴|赵高杰|刘冠华|关乔|刘登勇|关海宁