Halopithys incurva (Hudson) Batters, 1902 的化学特性分析、植物化学成分研究及其抗氧化和抗糖尿病活性：体外实验与计算机模拟方法

《Algal Research》：Chemical characterization, phytochemical profiling, antioxidant and antidiabetic properties of Halopithys incurva (Hudson) Batters, 1902: In vitro and in silico approaches

本研究以红藻Halopithys incurva为对象，通过溶剂提取法获得五种提取物，并评估其抗氧化和抗糖尿病活性。结果显示，乙醇和甲醇提取物具有显著的抗氧化（如ABTS和DPPH清除率）和抗糖尿病活性（CUPRAC和PBD assays），同时鉴定了九种新化合物，揭示了其潜在机制。

　　

Youssra Aalilou|Güne? Ak|Bouchra Rossafi|Mustapha Hassoun|Hanaa Moussa|Gokhan Zengin|Samir Chtita|Mohammed Amanullah|Abdelhakim Bouyahya|My El Abbes Faouzi

摩洛哥拉巴特穆罕默德五世大学医学院和药学院药理学与毒理学实验室，药物与毒理学分析研究团队

摘要

餐后高血糖（PPHG）是2型糖尿病（T2D）早期出现的葡萄糖稳态紊乱现象，常伴随氧化应激。抑制碳水化合物水解酶，尤其是α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶，是管理PPHG和预防T2D的关键策略。然而，合成抑制剂的不良副作用凸显了对更安全天然替代品的需求。本研究调查了海藻Halopithys incurva作为具有抗氧化和抗糖尿病特性的生物活性化合物的潜在来源。制备了五种提取物（正己烷、二氯甲烷、乙醇、甲醇和水），并对其进行了化学表征，并测定了总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和总单宁含量（TTC）。进行了六项体外抗氧化试验和体外抗糖尿病试验。二氯甲烷提取物含有最高的TPC、TFC和TTC水平。乙醇提取物表现出最强的抗DPPH（503.60?±?2.14?mg TE/g 干提取物）和抗ABTS（668.55?±?7.15?mg TE/g 干提取物）活性，同时在CUPRAC试验中也表现出高活性（632.13?±?14.9?mg TE/g 干提取物）。甲醇提取物在CUPRAC和PBD试验中均表现出最高活性（分别为949.33?±?21.61?mg TE/g 干提取物和4.06?±?0.011?mmol TE/g 干提取物）。在测试的样本中，二氯甲烷、乙醇和甲醇提取物显示出最强的双重抗糖尿病活性。首次从该物种中鉴定出九种化合物，并通过计算机模拟研究将其作为配体进行筛选，以阐明其分子机制。结果突显了H. incurva提取物的强大抗氧化和抗糖尿病潜力，并强调了herniarin、toddalolactone、loliolide和isololiolide作为有前景的抗糖尿病分子的作用。

引言

自古以来，许多大型藻类就被纳入各种文化的传统实践中[1]。它们的用途包括民间医学、家庭疗法和药典，这些知识通过口口相传的方式代代相传[1]。尽管海藻及其生物活性化合物在生态和历史上具有重要意义，但直到最近才引起科学界的广泛关注，尤其是与陆地植物相比。人们对它们的兴趣日益增加，这源于其已证明的治疗效果以及它们所含的陆地植物中不存在的丰富生物活性化合物[2]。这些生物进化出了复杂的代谢途径，以应对极端和变化的非生物和生物压力[2]、[3]、[4]、[5]，从而能够合成具有独特化学结构和强生物活性的多种初级和次级代谢物[2]。

Halopithys incurva（Hudson）Batters属于Florideophyceae纲和Rhodomelaceae科[6]。这是一种多年生红藻，分布于潮间带至亚潮间带区域[6]，[7]，广泛分布于摩洛哥的地中海[8]和大西洋[9]、[10]沿岸。H. incurva含有多种具有显著治疗、营养和美容价值的次级代谢物，包括溴酚[11]、[12]、[13]、[14]、异黄酮[15]和类肌孢菌氨基酸（MAAs）[16]、[17]。它也是蛋白质和肽[18]、[19]、[20]、[21]、多糖[16]、[19]、[20]的宝贵来源，其脂质成分包括饱和脂肪酸（例如棕榈酸、牛油酸和硬脂酸）、单不饱和脂肪酸（例如棕榈油酸和油酸）、ω-3多不饱和脂肪酸（例如亚油酸、硬脂酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸）以及ω-6多不饱和脂肪酸（例如亚油酸和二氢γ-亚油酸[22]）。H. incurva富含色素，如藻红蛋白[23]、叶绿素a[11]、[19]、[23]、[24]、别藻蓝蛋白[19]、[23]、类胡萝卜素和藻红蛋白[19]、[25]。此外，它还含有植物激素，如玉米素、6-苯基氨基嘌呤、吲哚-3-乙酸、脱落酸和动植物生长素[26]。

已经进行了多项体外研究来阐明H. incurva提取物的生物特性。该物种表现出广泛的抗菌[27]、[28]、[29]、抗分枝杆菌、抗锥虫、抗利什曼原虫[30]、抗真菌[10]、[28]、抗疟原虫[31]和杀软体动物[32]活性。H. incurva具有很强的抗氧化潜力[16]、[20]、[21]、[23]、[24]、[33]、[34]、[35]、[36]，同时具有免疫调节作用[29]、[37]、细胞毒性[7]、[30]、[35]、[36]和抗淀粉样蛋白生成特性[35]。它还通过抑制胆碱酯酶表现出神经保护作用，提示其在治疗神经退行性疾病方面的潜在应用[38]。

鉴于文献中的空白以及需要对Halopithys incurva的健康促进潜力进行深入评估，本研究旨在全面评价这一物种。具体目标是：(i) 研究其植物化学成分；(ii) 首次通过体外和计算机模拟方法评估其抗糖尿病潜力，并进行抗氧化评价；(iii) 阐明其鉴定化合物的分子机制、药物相似性和安全性。

部分内容

样本采集、鉴定与描述

2022年8月，从Fardioua海岸线（35°49′37”N, 5°37′19”W）采集了Halopithys incurva样本。部分样本保存在2%甲醛海水中用于分类鉴定，使用Olympus BX43光学显微镜进行鉴定。图像处理使用Adobe Illustrator CC版本27.5（Adobe, 2023）。分类信息和命名法数据来自在线数据库AlgaeBase[6]。选定的标本被编目

Halopithys incurva的显微镜观察和植物学描述

Halopithys incurva的主要轴长0.8至1毫米，侧枝排列不规则，直径在0.5至0.9毫米之间（图1A-C）。在表面视图中，中部区域的皮层细胞呈多边形，长度为25–40微米，宽度为16.5–35微米，在枝端附近略微突出（图1D, E）。横截面显示，主轴的髓部由一个直径120–160微米的中央多边形轴细胞组成，周围环绕着五个多边形周轴细胞

讨论

Halopithys incurva表现出丰富的植物化学成分，尤其是二氯甲烷和乙醇提取物中的总酚、黄酮和单宁含量较高。不同提取物中TPC、TFC和TTC的变化强调了溶剂极性对提取效率的关键作用。中等极性溶剂（如二氯甲烷和乙醇）比高度非极性溶剂（正己烷）具有更强的提取酚类成分的能力

结论

本研究旨在阐明Halopithys incurva的营养价值和生物特性，这种红藻在摩洛哥地中海沿岸的Fardioua地区广泛分布。据我们所知，这是首次对其抗氧化能力进行全面的评估，特别关注其抗糖尿病潜力。研究结果表明H. incurva富含酚类化合物，并表现出强烈的抗氧化活性

CRediT作者贡献声明

Abdelhakim Bouyahya：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法学设计、实验研究、数据分析。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

作者感谢King Khalid University的研究与研究生院通过项目编号RGP2/284/46资助了这项工作。