《Applied Food Research》：Phytochemical Profiling,
In Silico Analysis, and
In Vitro Assessment of Antioxidant and Anticancer Activities of Methanolic Extracts from
Momordica cochinchinensis (Lour.) Spreng. Leaf and Fruit
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本研究针对胶质母细胞瘤（GBM）治疗难题，系统评估了木鳖子（Momordica cochinchinensis）叶和果甲醇提取物的植物化学成分、抗氧化活性及抗癌潜力。研究人员通过超声波辅助提取、LC-Q-Orbitrap-MS代谢组学分析、分子对接和分子动力学模拟等技术，发现叶提取物具有更高的酚类、黄酮类和皂苷含量及更强的抗氧化活性（DPPH、FRAP），对LN229胶质瘤细胞显示出显著细胞毒性（IC50：0.48–0.92 mg/mL）和迁移抑制能力（叶提取物达80%）。分子对接揭示Piperitol等化合物与EGFR、PTEN、TTN靶点具有强亲和力，MD模拟证实其结合稳定性，为开发天然抗GBM药物提供了新思路。
胶质母细胞瘤（Glioblastoma multiforme, GBM）作为成人中最常见且最具侵袭性的原发性脑肿瘤，被世界卫生组织归类为IV级星形细胞瘤。尽管现代医学采用了以手术切除为主，辅以放疗和替莫唑胺（Temozolomide）化疗的综合治疗方案，但患者的中位生存期仍仅有约15个月，五年生存率不足5%。这种严峻的治疗现状主要源于GBM的高度异质性、血脑屏障的限制作用以及肿瘤细胞对传统化疗药物的快速耐药性。因此，开发新型治疗策略，特别是从天然产物中寻找低毒高效的抗GBM先导化合物，已成为当前肿瘤研究领域的重要方向。
在这一背景下，发表于《Applied Food Research》的一项研究将目光投向了传统药用植物——木鳖子（Momordica cochinchinensis (Lour.) Spreng.），又称Gac果。这种属于葫芦科的植物在东南亚传统医学中已有超过1200年的应用历史，其果实因富含类胡萝卜素（如β-胡萝卜素和番茄红素）、酚类化合物和维生素E而闻名，具有抗氧化、抗炎和抗菌等多种生物活性。然而，与已被广泛研究的果实相比，木鳖子的叶片作为一种可非破坏性采收、可持续利用的生物资源，其生物活性潜力，尤其是抗GBM活性，却鲜有系统性的科学探索。
为了填补这一知识空白，由Priya Yadav和Anuj Kumari等人组成的研究团队开展了一项综合性研究，旨在系统评估印度本土生长的木鳖子叶和果甲醇提取物的植物化学组成、体外抗氧化活性及其对抗人胶质母细胞瘤LN229细胞系的抗癌潜力。研究不仅进行了传统的生物学活性检测，还运用了先进的代谢组学分析和计算生物学手段，深入探究其潜在的作用机制。
关键技术方法概述
研究人员首先通过超声波辅助提取法（Ultrasound-assisted extraction, UAE）从木鳖子叶和果实中制备甲醇提取物，该方法因其在较低温度下能高效提取热敏性化合物而被选用。随后，对提取物进行了系统的植物化学分析，包括总酚含量（Total Phenolic Content, TPC）、总黄酮含量（Total Flavonoid Content, TFC）和总皂苷含量（Total Saponin Content, TSC）的定量测定，并利用DPPH自由基清除实验和FRAP铁离子还原能力实验评估其体外抗氧化活性。抗癌活性评估则通过MTT法检测提取物对LN229人胶质母细胞瘤细胞和HaCaT人永生化角质形成细胞（作为非癌细胞对照）活力的影响，计算半数抑制浓度（IC50）和选择性指数（Selectivity Index, SI），并通过划痕实验（Wound healing assay）评估细胞迁移抑制能力。在机制探索层面，研究采用LC-Q-Orbitrap-MS技术进行非靶向代谢组学分析，鉴定提取物中的主要化学成分。进一步，通过分子对接（Molecular Docking）模拟筛选出的化合物与GBM相关靶点蛋白（EGFR, PTEN, TTN）的结合模式，并利用分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟（100 ns）验证关键复合物的结合稳定性，最后通过MMPBSA方法计算结合自由能。
研究结果
3.1. 植物化学成分分析
研究结果显示，木鳖子叶提取物在总黄酮含量（TFC）和总皂苷含量（TSC）上 consistently 高于果实提取物。例如，在第一季样品中，叶的TFC为300.08 ± 81.37 mg QE/100 g，而果实仅为61.99 ± 25.09 mg QE/100 g；叶的TSC高达1991.99 ± 494.22 mg/100 g，果实为1144.98 ± 430.85 mg/100 g。总酚含量（TPC）则表现出季节性波动，第一季叶提取物（519.89 ± 56.25 mg GAE/100 g）高于果实（171.86 ± 18.01 mg GAE/100 g），而第二季则相反，果实（333.87 ± 37.04 mg GAE/100 g）高于叶（211.99 ± 73.33 mg GAE/100 g）。这表明植物化学成分的积累受组织部位和采收季节（环境因素如温度、光照）的共同影响。主成分分析（PCA）进一步证实了酚类、黄酮类化合物与抗氧化活性（DPPH, FRAP）之间的正相关关系。
3.2. 体外抗氧化活性
在抗氧化能力评估中，叶提取物在DPPH自由基清除活性和FRAP还原能力方面均表现出比果实提取物更强的活性，且活性与酚类和黄酮含量呈正相关。这证实了木鳖子叶是一个优异的天然抗氧化剂来源。
3.3. 抗胶质母细胞瘤活性
3.3.1. 细胞毒性作用
MTT实验表明，木鳖子果实提取物（MCSF1, MCSF2）和叶提取物（MCSL2）能以浓度依赖的方式显著抑制LN229细胞的活力。其中，果实提取物MCSF1的细胞毒性最强，IC50值为0.48 mg/mL，其次是MCSF2（IC50= 0.82 mg/mL）和MCSL2（IC50= 0.92 mg/mL）。值得注意的是，在IC20浓度下，所有测试提取物对LN229细胞均表现出选择性毒性，其中MCSF2的选择性指数（SI）最高，为3.38。而在非癌性HaCaT细胞上，叶提取物MCSL2在IC50浓度下未显示选择性，提示粗提物中可能含有对正常细胞也有一定毒性的成分，未来纯化有望改善其选择性。
3.3.2. 抑制细胞迁移
划痕实验结果显示，木鳖子提取物能有效抑制LN229细胞的迁移能力。特别值得注意的是，叶提取物MCSL2在IC50浓度下表现出最强的抗迁移效果，24小时后可使细胞迁移减少约80%。果实提取物MCSF1和MCSF2也分别显示出23%和10%的迁移抑制。这表明木鳖子提取物，尤其是叶提取物，具备抑制GBM侵袭和转移的潜力。
3.4. 分子相互作用与机制初探
为了深入探究其作用机制，研究人员通过LC-Q-Orbitrap-MS从提取物中鉴定出42种具有潜在抗肿瘤活性的化合物。分子对接研究发现，其中多种化合物与GBM的关键靶点蛋白（EGFR, PTEN, TTN）具有较高的结合亲和力。特别突出的是化合物Piperitol，它对EGFR、PTEN和TTN均显示出较强的结合能力（结合能分别为-8.7, -9.0, -8.7 kcal/mol）。7-羟基-5-甲氧基-6-甲基黄烷（7-Hydroxy-5-Methoxy-6-Methylflavan）和诺吉拉元（Nogiragenin）也分别对EGFR/PTEN和TTN表现出良好的结合潜力。
3.5. 分子动力学模拟验证
为了验证对接结果的可靠性，研究人员对Piperitol与三个靶蛋白的复合物进行了为期100纳秒的分子动力学模拟。结果表明，Piperitol与TTN的结合最稳定（RMSD ~0.25-0.3 nm），与EGFR和PTEN的结合也表现出可接受的稳定性。氢键分析、回转半径（Rg）计算以及基于轨迹的MMPBSA结合自由能计算均支持Piperitol与这些靶点之间形成了稳定的相互作用，其中Piperitol与EGFR和PTEN的结合自由能分别为-15.03 kcal/mol和-14.92 kcal/mol。这些计算生物学结果从理论上预测了Piperitol作为多靶点GBM抑制剂的可行性。
结论与意义
本研究首次系统评估了木鳖子叶和果甲醇提取物对抗人胶质母细胞瘤LN229细胞的活性。结果表明，木鳖子提取物，尤其是叶提取物，富含多种生物活性成分，具备显著的抗氧化和抗GBM潜力，其作用机制可能涉及诱导细胞毒性、抑制细胞迁移以及通过调控EGFR、PTEN和TTN等多个关键靶点干扰肿瘤信号通路。
该研究的重要意义在于：
- 1.
资源价值提升：将木鳖子叶片这一相对未被充分利用的生物质资源提升为具有潜在抗癌价值的功能食品或药物先导化合物的来源，符合可持续利用的理念。
- 2.
机制探索深入：结合湿实验（体外活性验证）和干实验（计算模拟），为木鳖子抗GBM活性的物质基础和分子机制提供了初步但多维度的证据，超越了简单的活性筛选。
- 3.
多靶点治疗启示：发现Piperitol等化合物可能同时作用于多个GBM相关靶点，为开发克服GBM异质性和耐药性的多靶点天然药物提供了新的候选分子和思路。
- 4.
应用前景广阔：研究成果不仅为开发抗GBM新型疗法提供了科学依据，也暗示了木鳖子提取物在功能性食品、营养保健品等领域的潜在应用价值。
当然，本研究作为基础探索，后续仍需进行活性成分的分离纯化、更深入的体外机制验证（如凋亡、周期检测、信号通路蛋白表达分析）以及必要的临床前动物模型实验，才能逐步推动其向临床应用转化。尽管如此，这项发表于《Applied Food Research》的工作无疑为从传统药用植物中发掘抗胶质母细胞瘤天然药物开辟了一条富有希望的道路。
