利用1H-NMR光谱技术对Eucalyptus tereticornis进行季节性代谢组学分析：揭示三种桉树物种的挥发性成分动态及其神经保护潜力

《Biochemical Systematics and Ecology》：Seasonal metabolomic profiling of Eucalyptus tereticornis using 1H-NMR spectroscopy: Insights into volatile dynamics and neuroprotective potential of three eucalyptus species

季节动态与代谢组学研究揭示桉树（Eucalyptus tereticornis）新鲜、控制干燥及遮荫干燥幼叶与成熟叶的挥发油成分及神经保护活性，定量1H NMR检测到15种主要成分，发现叶成熟度、干燥方法和季节显著影响精油产量与组成，myrtenal等成分在LPS诱导炎症模型中促进神经细胞存活及轴突生长。

　　

安kur Kumar Tanwar | Indu Pathania | Sourav Das | Ashutosh Kumar | Inder Pal Singh

印度旁遮普邦S.A.S. Nagar的国家制药教育与研究学院（NIPER）天然产物系，邮编160062

摘要

Eucalyptus tereticornis是一种广泛种植的树木，因其工业和药用价值而受到重视。本研究调查了在12个月内收集的新鲜叶片、控制干燥叶片和阴干叶片中提取的精油（EOs）的季节性变化、代谢组学特性及神经保护潜力。通过定量¹H NMR（qNMR）技术，测定了15种挥发性成分，包括1,8-桉叶油醇、β-蒎烯、α-蒎烯、柠檬烯和β-桉叶脑素，发现叶片成熟度、干燥方法及季节变化对精油产量和成分有显著影响。在所研究的三种桉树（E. tereticornis、E. citriodora和E. camaldulensis）中，E. tereticornis的挥发性成分最为丰富多样。在LPS诱导的炎症压力下对N2a神经母细胞瘤细胞的生物学评估表明，某些精油和萜类化合物（尤其是myrtenal）显著促进了神经突起的生长和细胞存活。这些发现不仅突显了E. tereticornis精油的神经保护潜力，还为优化采收时间和产后加工以最大化精油产量和生物活性提供了重要依据。

引言

桉树（Myrtaceae）属于芳香植物和药用植物（Gilles等人，2010年）。桉树种类（E. tereticornis、E. citriodora、E. camaldulensis）具有多种功能，包括防止土壤侵蚀、提供木炭和燃料木材、促进森林再生，甚至可能成为区域木材工业的资源（Takahashi等人，2004年）。实际上，它是全球范围内最广泛用于工业目的的硬木之一。桉树有助于改善土壤条件，从而促进生态系统进程，尤其是在世界南部地区（Moreira等人，2024年）。精油（EOs）通常从植物的地上部分提取，其中含有大量的单萜类化合物，这些化合物具有抗炎、抗癌、抗菌和抗真菌特性（Arooj等人，2023年；Bakkali等人，2008年；Kalemba和Kunicka，2003年；Oyedeji等人，1999年）。桉树中还含有萜类化合物、酚类和黄酮类物质，它们的生物活性可分为三类：医疗用途、工业用途和芳香用途（Ghaffar等人，2015年）。1,8-桉叶油醇、芳香萜烯、球果醇、d-柠檬烯、β-蒎烯、α-蒎烯、异松油醇、β-桉叶脑素、trans-蒎香叶醇、γ-萜品烯和p-莰烯是桉树精油的主要成分，其浓度受植物年龄、季节、叶片成熟度、干燥方法、地理位置和农艺条件的影响。Myrtenol、香叶醇、neral和myrtenal等成分含量较低（Lemos等人，2012年；Ogunwande等人，2003年）。桉树精油被广泛用作蒸汽浴中的吸入剂，以及咳嗽和感冒药物中的祛痰剂，形式包括糖浆和含片等口服剂型；此外，还以药膏等形式外用以促进皮肤吸收。桉树精油也可外用作为活血剂或内服以缓解卡他症状（Sebei等人，2015年）。

从E. tereticornis叶片中提取的精油在植物治疗方面具有广阔的应用前景。1,8-桉叶油醇是桉树精油中最主要的成分，具有抗炎、抗过敏和抗菌作用（Bayala等人，2014年；Kalemba和Kunicka，2003年；Nakamura等人，2020年）。含有1,8-桉叶油醇的商用产品包括Vicks VapoRub?（可缓解鼻塞）和Soledum ?（含100毫克1,8-桉叶油醇），用于治疗支气管炎、鼻窦炎和其他呼吸系统疾病（Arooj等人，2023年；Valussi等人，2021年）。这些产品在全球范围内广泛使用。桉树精油中的其他具有药理活性的化合物还包括d-柠檬烯（具有抗菌和抗氧化作用），以及α/β-蒎烯（具有镇痛、抗菌和镇痛作用，Liapi等人，2007年；Yu等人，2022年）。这些化合物（1,8-桉叶油醇、d-柠檬烯和α/β-蒎烯）表现出显著的生物活性，包括细胞毒性、鱼类毒性及神经保护作用（Barbosa等人，2016年）。

神经元的细胞质延伸部分称为神经突起，包括轴突和树突。神经元之间的突触连接决定了信息在网络中的传递方向、长度、位置，甚至神经突起的形成时间（Chen等人，2023年）。神经突起的生长是神经元分化和再生的关键前提。神经生长因子（NGF）能够支持和维持哺乳动物的周围感觉神经和交感神经细胞（Pesavento等人，2002年）。尽管NGF的神经保护作用使其具有治疗神经退行性疾病的潜力，但其较短的生物半衰期和难以穿过血脑屏障的限制阻碍了其临床应用。因此，人们正在研究具有类似NGF作用或增强内源性神经营养因子效果的替代方案（Connor和Dragunow，1998年）。

此前尚未有关于Eucalyptus精油神经保护作用的研究报道，也缺乏使用¹H qNMR分析不同物种间化学成分差异的信息。为填补这些空白，本研究调查了从E. tereticornis、E. citriodora和E. camaldulensis新鲜叶片中提取的精油的神经保护活性，并分析了这三种物种精油成分的变化。选择这三种桉树的原因在于它们在印度的广泛栽培及其在医药和芳香工业中的重要性。E. tereticornis属于Symphyomyrtus亚属，而E. citriodora（现归类为）属于Corymbia亚属，E. camaldulensis属于Maidenaria组，这体现了它们在系统发育和化学类型上的多样性。先前的研究表明，这些分类群之间的精油成分存在显著差异，这种差异由遗传因素和生态适应驱动，导致不同的化学类型和生物活性（Barbosa等人，2016年；Lemos等人，2012年）。因此，这种物种间的比较有助于理解分类学差异、挥发性代谢物组成与神经保护潜力之间的关系。此外，我们还报告了季节变化、干燥方法和叶片成熟度对十二个月内精油化学成分的影响。

部分内容摘要

E. tereticornis、E. citriodora和E. camaldulensis新鲜叶片中挥发性成分的比较

E. tereticornis、E. citriodora和E. camaldulensis新鲜叶片的精油产量百分比分别为0.9%、0.9%和0.5%。

使用¹H qNMR技术对12月份采集的E. tereticornis、E. citriodora和E. camaldulensis新鲜叶片中的挥发性成分进行了定量分析（图1、图2、图3）。挥发性成分的定量结果见表1。三种植物间的挥发性成分谱型存在显著差异。

结论

本研究全面评估了Eucalyptus tereticornis精油的季节性和加工特性，并与E. citriodora和E. camaldulensis进行了比较。通过¹H-qNMR光谱技术，定量分析了15种主要挥发性成分，表明季节、干燥方法和叶片成熟度共同影响精油的产量和成分。特别是控制干燥条件下（特别是在雨季和早期阶段），...

所用材料

用于去除精油中水分的无水硫酸钠购自MOLYCHEM（孟买）。内标1,3,5-三甲基苯（TMB）和氘代NMR溶剂（CDCl₃，含0.03% TMS v/v）分别购自Sigma-Aldrich和Zeotope。

仪器和软件

使用Mettler Toledo PB303–S Delta系列分析天平（瑞士）称量样品。¹H-NMR光谱在600 MHz（JEOL JNM-ECZ600R）NMR仪器上记录。此外，还使用了真空烤箱。

CRediT作者贡献声明

安kur Kumar Tanwar：撰写初稿、软件开发、方法设计、实验实施、数据分析、数据管理。Indu Pathania：软件开发、数据分析、数据管理。Sourav Das：撰写初稿、软件开发、方法设计、实验实施、数据分析、数据管理。Ashutosh Kumar：撰写、编辑、验证、监督、资源协调、项目管理、资金获取、概念构思。Inder Pal Singh：撰写、编辑、验证

资金支持

作者还感谢印度化学与化肥部的制药部门的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者衷心感谢NIPER Mohali的院长提供的支持，同时感谢NIPER S.A.S. Nagar的植物学家Alok Goyal博士在叶片采集方面的协助。也感谢NIPER Mohali中央仪器实验室（CIL）提供的设施。