《Scientifica》：Mechanisms of Anti-Inflammatory and Antioxidant Activity of Extracts of Selected South African Celastraceae and Crassulaceae Plant Species With Known Efficacy Against Bovine Mastitis Bacterial Pathogens
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本文系统评估了四种南非植物（Kalanchoe gunniae与 Bryophyllum pinnatum等）叶提取物的抗氧化与抗炎活性。研究发现，其乙醇与丙酮提取物在清除自由基（DPPH、ABTS）、抑制关键炎症酶（15-LOX、COX-2）、调节一氧化氮（NO）及细胞因子（TNF-α， IL-10）等方面表现优异。这些活性与已知的抗菌效能相结合，为开发针对牛乳腺炎等炎症性疾病的植物源疗法提供了坚实的科学依据，凸显了其在管理感染相关炎症与氧化应激方面的治疗潜力。
文章内容归纳总结
引言
牛乳腺炎是一种由细菌病原体（如金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus）引发的多因素疾病，其特征是乳腺发炎，导致产奶量与质量下降，给畜牧业造成重大经济损失。炎症是感染性乳腺炎的一个主要特征，在控制感染、清除细菌和细胞碎片方面是必要的。然而，炎症过程的失调会导致延长或慢性炎症，反而造成细胞和组织损伤。失控的炎症常伴随过量活性氧（ROS）的产生，这可能是有害的。炎症的复杂过程还涉及多种炎症相关酶的增多，包括磷脂酶A2（PLA2）、脂氧合酶（如15-LOX）、环氧化酶（如COX-1和COX-2）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）。基于前期研究发现南非景天科（Crassulaceae）的Kalanchoe gunniae和 Bryophyllum pinnatum（别名 Kalanchoe pinnata）以及卫矛科（Celastraceae）的Maytenus undata和 Maurocenia frangula的提取物对引起乳腺炎的金黄色葡萄球菌菌株具有良好的抗菌活性，本研究旨在进一步评估这些植物提取物的体外抗氧化和抗炎特性，探索其潜在抗炎机制，为管理如牛乳腺炎等疾病的炎症提供依据。
材料与方法
研究所用植物叶片采集自南非多个植物园，经干燥后，分别用乙醇和丙酮通过超声波辅助法进行提取。研究评估了提取物的抗氧化活性，采用了1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）和2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）自由基清除实验。抗炎活性的评估则通过多种体外生物测定法进行：包括抑制15-脂氧合酶（15-LOX）活性、抑制脂多糖（LPS）激活的RAW 264.7巨噬细胞产生一氧化氮（NO）及其对细胞活力的影响、抑制环氧化酶-2（COX-2）活性，以及使用酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒检测提取物对促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-1β（IL-1β）和抗炎细胞因子白介素-10（IL-10）产生的调节作用。
结果
抗氧化活性
在八种提取物中，Kalanchoe gunniae的提取物在ABTS和DPPH实验中均表现出最佳的自由基清除活性，其IC50值低于1 μg/mL。K. gunniae乙醇提取物对ABTS（IC50= 0.06 ± 0.007 μg/mL）和DPPH（IC50= 0.13 ± 0.007 μg/mL）的活性最强。Bryophyllum pinnatum、M. frangula和 M. undata的乙醇提取物在两种实验中均显示出强活性。然而，这些植物的丙酮提取物活性差异较大，M. frangula丙酮提取物在DPPH实验中仍有强活性，而 M. undata和 B. pinnatum的丙酮提取物活性为中等至良好。
抗炎活性
抑制15-LOX
Kalanchoe gunniae提取物表现出最佳的15-LOX抑制活性，其丙酮和乙醇提取物的IC50值分别为1.25和2.03 μg/mL，甚至优于阳性对照槲皮素（IC50= 4.93 μg/mL）。B. pinnatum、M. frangula和 M. undata的乙醇提取物具有良好的抑制活性，而它们的丙酮提取物活性则从良好到弱不等。
抑制NO产生及对巨噬细胞活力的影响
在最高测试浓度（100 μg/mL）下，B. pinnatum提取物具有最佳的NO抑制活性（78.93% 至 80.48%），同时细胞活力保持在92.19% 至 96.75%的高水平。K. gunniae提取物在100 μg/mL时也表现出良好的NO抑制活性（54.71% 至 56.73%）和高细胞活力（95.75% 至 96.88%）。而 M. undata和 M. frangula提取物在表现出高NO抑制率的同时，伴随着很低的细胞活力，表明其作用可能与细胞毒性相关。
抑制COX-2酶
所有测试提取物在两种浓度下均能显著抑制LPS诱导的COX-2产生。其中，K. gunniae提取物（100 μg/mL）的抑制活性最强，对COX-2的抑制率超过80%，甚至高于阳性对照槲皮素。B. pinnatum提取物也显示出显著的COX-2抑制活性。
提取物对细胞因子产生的影响
对促炎细胞因子TNF-α的抑制
B. pinnatum的乙醇提取物（100 μg/mL）和丙酮提取物（50 μg/mL）能显著逆转LPS对TNF-α产生的诱导作用。而 K. gunniae提取物则未能显著抑制TNF-α的产生。
对促炎细胞因子IL-1β的影响
尽管所有提取物都略微降低了IL-1β的产生水平，但效果在统计上并不显著。
对抗炎细胞因子IL-10的影响
B. pinnatum丙酮提取物（100 和 50 μg/mL）能显著增加抗炎细胞因子IL-10的产生。B. pinnatum乙醇提取物则能将IL-10的产生维持在接近LPS激活细胞的水平。相反，K. gunniae提取物和槲皮素则显著降低了IL-10的产生。
讨论
抗氧化活性
溶剂极性对植物提取物的多酚含量和抗氧化活性有显著影响。本研究中，乙醇（极性较高）提取物通常比丙酮提取物表现出更强的抗氧化活性，这可能是因为其提取了更多具有自由基清除能力的极性酚类化合物。K. gunniae提取物卓越的抗氧化活性表明其含有能通过活性氧（ROS）亚通路发挥作用的植物化学成分，从而阻止介导失控炎症的自由基、非自由基和脂质氧化产物的生成。
抗炎活性
作用机制差异
本研究结果表明，K. gunniae和 B. pinnatum提取物通过不同的主要途径发挥抗炎作用。K. gunniae提取物表现出强大的抗氧化活性、强效的15-LOX和COX-2抑制能力，但对NO的抑制较温和，且不影响促炎细胞因子TNF-α和IL-1β，反而降低了抗炎细胞因子IL-10。这表明其抗炎功效主要作用于花生四烯酸通路，可能通过直接抑制关键炎症酶来实现。相反，B. pinnatum提取物能显著抑制NO产生和COX-2活性，同时抑制促炎细胞因子TNF-α并增强抗炎细胞因子IL-10的产生。这表明其抗炎机制主要通过细胞因子激活的NO通路，即通过调节细胞因子平衡，间接影响NO和COX-2的表达。两种植物提取物的乙醇和丙酮提取物活性差异，进一步暗示了同一植物不同溶剂提取物可能含有不同的活性成分。
在管理感染性牛乳腺炎中的潜力
感染性乳腺炎涉及花生四烯酸和NO两种炎症通路。本研究表明，K. gunniae和 B. pinnatum提取物能够通过这两种途径抑制炎症。结合它们此前已被证实的对抗牛乳腺炎致病菌（金黄色葡萄球菌）的优良抗菌活性，这些提取物展现出了作为植物源制剂治疗或管理感染性牛乳腺炎的强大潜力。它们既能针对病原体，又能控制由此引发的过度炎症和氧化应激，实现了多靶点治疗的可能。
结论
本研究表明，Kalanchoe gunniae和 Bryophyllum pinnatum提取物具有显著的抗氧化和抗炎活性。这两种植物的提取物似乎通过不同的抗炎机制发挥作用：K. gunniae主要通过花生四烯酸途径，并在一定程度上通过NO途径；而 B. pinnatum则主要作用于NO途径，并略微涉及花生四烯酸途径。结合它们已知的抗乳腺炎病原菌功效，这些提取物的抗氧化和抗炎活性支持了将其作为抗感染性牛乳腺炎的补充药物进行进一步研究。未来的工作重点在于鉴定负责这些生物活性的具体化合物，并确定它们是作为单一化合物起作用还是协同作用。
