Lannea coromandelica 的甲醇提取物的药理学评估:抗氧化、细胞毒性、抗糖尿病、抗菌、抗炎和镇静作用
《Food Science & Nutrition》:Pharmacological Evaluation of Methanolic Fruit Extract of Lannea coromandelica: Antioxidant, Cytotoxic, Antidiabetic, Antibacterial, Anti-Inflammatory, and Sedative Activities
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时间:2026年05月07日
来源:Food Science & Nutrition 3.8
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摘要
Lannea coromandelica(漆树科)在阿育吠陀医学中传统上被用于治疗各种疾病。然而,其药理潜力仍未得到充分验证。本研究通过体外、体内、计算机模拟(in silico)和气相色谱-质谱(GC–MS)分析,探讨了L. coromandelica的甲醇果提取物(M
摘要
Lannea coromandelica(漆树科)在阿育吠陀医学中传统上被用于治疗各种疾病。然而,其药理潜力仍未得到充分验证。本研究通过体外、体内、计算机模拟(in silico)和气相色谱-质谱(GC–MS)分析,探讨了L. coromandelica的甲醇果提取物(ME)的活性,以验证其传统用途。研究了该提取物的总酚类和黄酮类化合物含量,并利用GC–MS谱型鉴定其植物成分。抗氧化活性通过DPPH和ABTS试剂盒进行测定,细胞毒性则通过卤虫致死实验和HeLa细胞活力分析来评估。抗糖尿病活性通过抑制α-淀粉酶来评估,抗菌特性通过琼脂孔扩散实验进行测试,而抗炎和镇静效果则通过在瑞士白化小鼠中利用卡拉胶诱导的足部水肿和行为测试来评估。分子对接研究针对SUR-1、DNA旋转酶B、caspase-3、COX-2和GABA-A受体进行。ME显示出显著的酚类(35 ± 1.03 mg/g)和黄酮类(11.57 ± 0.37 mg/g)含量,GC–MS分析鉴定了酚类、萜类和脂肪酸衍生物。该提取物表现出强的抗氧化活性(IC50:31.49和48.94 μg/mL)、细胞毒性(LC50:36.22 μg/mL;< 5% HeLa细胞存活)和α-淀粉酶抑制活性(IC50:93.09 μg/mL)。它还显示出了广谱抗菌效果、优异的抗炎活性以及显著的镇静效果(p < 0.001)。分子对接显示出了与靶蛋白的强相互作用。这些结果支持了ME的药理潜力,验证了其传统用途,并表明其在开发针对炎症、感染、代谢和神经系统疾病的疗法方面的潜力。建议进一步进行临床前和临床研究。
1 引言
随着对可持续性和绿色化学日益重视,天然植物源材料在包括制药、化妆品、食品和可生物降解包装在内的多个行业中受到了关注,这归功于它们的可再生性、生物相容性、低毒性和对环境的影响最小。植物资源不仅提供了合成化合物的环保替代品,还含有具有多重功能的生物活性分子,符合全球对更安全、循环利用和道德来源的解决方案的需求(Khalid等人,2025年)。由于天然产物的生物活性成分和低毒性,它们受到了关注(Hasan等人,2025年)。自古以来,具有药用特性的植物就被用作传统的治疗手段,甚至在合成药物被发现之前就已经如此。尽管现代医学已经发展,但由于这些植物的有效性、可负担性和较小的副作用,人们仍然继续使用它们(Chirumamilla和Taduri,2023年)。药用植物含有酚类、黄酮类、生物碱、萜类、苷类和精油等生物活性化合物,具有多样的治疗效果,并被广泛用于预防各种疾病(Lokapur等人,2020年;Aguerd等人,2025年;Raza等人,2025年)。根据世界卫生组织(WHO)的数据,全球近80%的人口仍然将草药疗法作为主要医疗手段(Chirumamilla和Taduri,2023年)。Lannea coromandelica是一种大型热带树种,属于漆树科,在孟加拉国、印度、缅甸和巴基斯坦广泛分布。它在阿育吠陀和Siddha医学中有着悠久的应用历史,其树皮、叶子、果实、树胶和汁液富含生物活性化合物,包括蛋白质、碳水化合物、萜类和黄酮类。这些植物化学物质赋予了它治疗潜力,孟加拉国的Garo、Pahan和Teli等部落社区利用该植物的不同部分来管理各种健康问题(Alam等人,2017年;Gunjal等人,2021年)。传统上,L. coromandelica的果汁用于治疗呼吸系统疾病,叶汁可用于治疗溃疡和疼痛,树皮煎剂可用于治疗腹泻、牙痛和消化不良。最新研究证实了这些用途,表明其提取物具有抗氧化、抗糖尿病、细胞毒性、抗腹泻、抗炎和抗菌作用(Alam等人,2017年)。氧化是能量产生的必要过程,但会产生活性氧(ROS)作为副产品。在低水平下,ROS可作为信号分子;然而,过量的ROS会导致氧化应激,损害DNA、脂质和蛋白质,从而引发癌症、糖尿病和心血管疾病。机体通过内源性抗氧化剂(如过氧化氢酶和谷胱甘肽还原酶)来对抗ROS,但在压力下这些物质可能不足,需要外源性抗氧化剂。由于合成抗氧化剂可能具有致癌性,人们越来越多地寻求来自食物的天然抗氧化剂作为更安全的替代品(Hossen等人,2022年)。天然抗氧化剂如维生素C和E、谷胱甘肽、类胡萝卜素和多酚可以帮助对抗氧化损伤和相关疾病。许多植物化学物质具有多种治疗效果,使其成为多功能植物源药物的潜在候选者(Dehghan等人,2016年)。糖尿病是一种慢性代谢疾病,其特征是高血糖,原因包括胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗,相关因素包括生活方式、肥胖和遗传倾向。随着全球范围内发病率和死亡率的增加,糖尿病已成为一个日益严重的公共卫生问题(WHO,2025年预测到2045年,全球糖尿病患者将达到约6.93亿)。虽然常用的药物如阿卡波糖、米格列醇和伏格列波糖常引起胃肠道副作用(如腹泻、腹胀和胀气),但仍需要更安全、更有效的植物基疗法来管理糖尿病(Dedvisitsakul和Watla-iad,2022年;Yikna和Yehualashet,2021年)。癌症是由遗传和表观遗传改变引起的细胞失控增殖,每年约有2000万新病例,尤其是在低收入和中等收入国家。ROS通过诱导DNA突变、激活致癌通路(如Ras/ERK、PI3K/Akt)、促进血管生成和帮助免疫逃逸来推动肿瘤进展,尽管高水平的ROS可以触发癌细胞死亡。尽管诊断和治疗取得了进展,癌症仍然是全球主要的死亡原因之一。值得注意的是,大约有3000种植物表现出抗癌活性,表明植物化学物质在开发新型抗肿瘤疗法方面具有潜力(Canga等人,2022年)。细菌感染由于卫生条件差和拥挤等因素而成为全球健康问题。随着抗生素耐药性的增加,天然抗菌剂变得越来越重要,因为它们可以抑制细菌生长和代谢。炎症是自然的保护反应,但慢性炎症会损害组织并导致关节炎、心脏病和神经系统疾病。虽然有药物可用,但由于获取有限和传统抗炎疗法的副作用,农村人口往往依赖药用植物(Nunes等人,2020年)。研究证实了植物的抗炎作用,强调了它们的实验和文化意义(Khalid等人,2025年)。失眠是一种睡眠障碍,表现为难以入睡或维持睡眠时间。失眠影响世界大量人口,超过30%的人患有睡眠障碍(Mai和Buysse,2008年)。地西泮是一种常用的镇静剂,虽然效果显著,但高剂量会引起嗜睡、精神迟钝甚至呼吸问题等严重副作用。因此,更健康、更有效的药物,尤其是那些来自药用草本的药物,已成为失眠治疗的研究热点(Sultana等人,2018年)。尽管L. coromandelica的果实有记录在案的药用价值,但其生物活性(如抗菌和肾脏保护作用)研究甚少,且缺乏全面的植物化学特性分析。关键的是,先前的研究缺乏基于GC–MS的代谢物谱型分析、详细的植物化学筛选以及对关键药理活性(包括抗氧化、抗糖尿病、抗炎、镇静、细胞毒性和抗菌作用)的系统评估。本研究通过结合体外、体内和计算机模拟的方法,全面评估了L. coromandelica的甲醇果提取物(ME)的活性,特别是针对五种治疗相关蛋白质——磺酰脲受体-1(SUR-1)、DNA旋转酶B、Caspase-3、COX-2和GABAA受体,以阐明ME的分子机制和多靶点潜力。通过将植物化学成分(通过GC–MS)与生物活性和计算对接联系起来,这项工作不仅验证了L. coromandelica果实的传统用途,还强调了其在未来药物开发中的潜力,作为新型先导化合物的来源。
2 材料与方法
2.1 化学品、试剂和药物
Square Pharmaceuticals Limited是一家孟加拉制药公司,提供双氯芬酸钠和洛哌丁胺。ACME Laboratories Ltd.是另一家孟加拉医药机构,为本研究提供了阿卡波糖和地西泮。其余试剂来自吉大港大学的药学系。本研究中使用的所有化学物质和溶剂均为分析级。
2.2 实验动物
瑞士白化小鼠,雄性和雌性各半,体重20-25克,年龄4-5周,从吉大港的BCSIR(孟加拉科学与工业研究委员会)获得。小鼠在受控环境中饲养(温度:25°C ± 2°C,湿度:55% ± 5%,12小时的光照和黑暗周期),直至实验开始(Uddin等人,2025年)。实验期间,小鼠被提供健康饮食和未受污染的水。动物按照2013年协议和瑞士科学院指南(Leary,2013年)被安乐死。本研究符合ARRIVE指南,并获得了吉大港JM Medical Assistant Training School动物伦理审查委员会(AERB,参考编号:AERB-JMMATS-2024/01/04-(1))的批准。
2.3 植物样本采集与鉴定
2023年1月和2月,从孟加拉国Cox's Bazar的Kutubdia采集了L. coromandelica的果实。吉大港大学植物学系的园艺师Md. Owahidul Alam对其进行了鉴定。开发了一个规范的标本库,并保存了一个标本作为凭证(凭证编号CUDP/47/23)。
2.4 甲醇果提取物的制备
干燥后的果实用机械研磨机细磨,并保存在密封容器中。将粉末状材料浸泡在甲醇中,溶剂与材料的比例为10:1(v/w),在室温(25°C ± 2°C)下浸泡72小时,并不时摇动以确保有效提取。浸渍后,混合物首先通过筛子过滤,然后使用Whatman No. 1滤纸过滤。使用旋转蒸发器(Buchi R-210)在≤45°C下将滤液浓缩至干燥,得到粗提物,储存于4°C待使用(Nahar等人,2025年;Hossain等人,2026年)。提取率为17.23%。
2.5 定性植物化学筛选
采用标准程序对ME中的活性成分进行定性测定(Shaikh和Patil,2020年;Tyagi等人,2017年)。
2.6 GC–MS(气相色谱-质谱)分析
分析使用PerkinElmer公司的Clarus 690气相色谱仪和Clarus SQ 8 C质谱仪进行。使用HP-5MS柱,膜厚度为0.25 μm,直径为0.25 mm,长度为30 m。柱温首先保持在120°C 2分钟,然后以每分钟10°C的速度升至320°C并持续5分钟。注射器的温度为220°C,接口温度为180°C,离子源温度为200°C。以 splitless模式注入1 μL样品,使用纯氦气(99.999%)作为载气,流速为1 mL/min,持续60分钟。采用电子电离在扫描模式下进行质量分析,质谱范围为50至450 amu。电离能量为70 eV。溶剂延迟时间为3分钟。通过将化合物的质量谱与NIST和Wiley质量光谱库的参考谱进行比较来初步鉴定化合物。
2.7 总酚类和黄酮类含量的测定
使用标准的光谱学方法测定L. coromandelica水醇提取物中的总酚类(TPC)和总黄酮类(TFC)含量(Shaikh和Patil,2020年;Tyagi等人,2017年)。
2.6 GC–MS(气相色谱-质谱)分析
分析使用PerkinElmer公司的Clarus 690气相色谱仪和Clarus SQ 8 C质谱仪进行。HP-5MS柱的膜厚度为0.25 μm,直径为0.25 mm,长度为30 m。柱温首先保持在120°C 2分钟,然后以每分钟10°C的速度升至320°C并持续5分钟。注射器的温度为220°C,接口温度为180°C,离子源温度为200°C。以splitless模式注入1 μL样品,使用纯氦气(99.999%)作为载气,流速为1 mL/min,持续60分钟。采用电子电离在扫描模式下进行质量分析,质量-电荷比(m/z)范围为50至450 amu。电离能量为70 eV。溶剂延迟时间为3分钟。通过将化合物的质量谱与NIST和Wiley质量光谱库的参考谱进行比较来初步鉴定化合物。
2.7 总酚类和黄酮类含量的测定
使用标准的光谱学方法测定L. coromandelica水醇提取物中的总酚类(TPC)和总黄酮类(TFC)含量(Shaikh和Patil,2020年;Tyagi等人,2017年)。校准是使用从100到1000 μmol/L的常规范围进行的,结果以mg RE/g DW的形式得出(Butu等人2014年;Dessalegn等人2025年;Mokhtar等人2018年)。
2.8 抗氧化活性
2.8.1 ABTS自由基清除活性
本研究采用了Zeng等人(2020年)描述的方法,通过捕获[2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic)](ABTS%+)自由基来确定ME的体外抗氧化活性。简而言之,将2 mM ABTS二铵盐和3.5 mM 过硫酸钾的混合物在蒸馏水中避光培养16小时以形成ABTS+自由基。将62.5至500 mg/mL的ME与290 μL ABTS+溶液混合在96孔板中,然后培养10分钟。使用抗坏血酸作为阳性对照,记录在750 nm处的吸光度。ABTS自由基清除的百分比通过以下公式计算(Khalid等人2025年):
(1)其中Ac=对照组的吸光度,As=样本组的吸光度。该浓度负责ABTS自由基减少50%,用于计算IC50。
2.8.2 DPPH自由基清除活性
在这个实验中,使用了Ismail等人(2017年)修订的版本来确定样本提取物的DPPH自由基还原率。在甲醇中准备了0.1 mM的DPPH贮备溶液,然后将含有62.5–500 mg/mL提取物的1 mL溶液与5 mL 62.5–500 mg/mL的抗坏血酸混合。这里,抗坏血酸被用作标准品。样品在黑暗条件下培养30分钟,然后在517 nm处测量其吸光度。DPPH自由基还原的百分比通过以下公式计算(Chirumamilla和Taduri 2023年):
(2)其中Ac=对照组的吸光度,As=样本组的吸光度。该浓度负责DPPH自由基减少50%,用于计算IC50。
2.9 抗糖尿病活性
2.9.1 α-淀粉酶抑制评估
使用Elya等人(2015年)修改的方案研究了甲醇水果提取物对α-淀粉酶的抑制作用。将阿卡波糖和甲醇提取物(12.5–100 mg/mL)与预先在20 mM磷酸钠缓冲液(pH 6.7)中孵育的10 mL淀粉酶混合。然后在37°C下孵育5分钟。孵育后,将溶液稀释至总体积为2 mL,并加入淀粉溶液(0.2% w/v),再次在37°C下孵育5分钟。第二次孵育后,加入1 mL二硝基水杨酸试剂,然后在热水浴中加热。溶液冷却5分钟后,加入去离子水。在540 nm波长处测量吸光度,α-淀粉酶的抑制作用通过以下公式数学计算(Lokapur等人2020年):
(3)其中Ac=对照组的吸光度,As=样本组的吸光度,IC50是抑制50% α-淀粉酶活性所需的浓度。
2.10 细胞毒性活性
2.10.1 盐水虾致死性的生物学评估
使用盐水虾致死性测定法(BSLA)(Mohammad, Rasel等人2025年)评估了植物提取物的细胞毒性潜力。通过将38克NaCl溶解在1000毫升蒸馏水中并加入NaOH来维持稳定的pH值,制备合成海水。盐水虾卵在这种合成海水中孵化产生无节幼体。测试样本通过在二甲基亚砜(DMSO)中逐级稀释得到最终浓度为12.5、25、50和100 μg/mL的溶液。秋水仙素作为阳性对照,同样稀释到相同的浓度范围,而单独的DMSO作为阴性对照。在室温(25°C)下通过视觉检查计算健康无节幼体的数量,并将其转移到含有5毫升模拟海水的试管中。然后使用微量移液器向每个试管中加入10 μL相应的样本或对照溶液。24小时孵育后,记录每个试管中存活的无节幼体数量,并计算死亡率百分比以确定LC50(50%死亡率的致死浓度)值。
2.10.2 使用HeLa细胞系
在先进科学研究中心使用他们的商业服务研究了细胞毒性效应。简而言之,HeLa是一种人宫颈癌细胞系,培养在添加了1%青霉素-链霉素(1:1)、0.2%庆大霉素和10%胎牛血清的DMEM(Dulbecco改良Eagle培养基)中。本研究中使用的HeLa细胞系具有研究资源标识符(RRID):CVCL_0030。将4.0 × 10^4个细胞(200 μL)放置在一个48孔板中,在37°C、5% CO2、95%空气和100%相对湿度下孵育。24小时后,加入50 μL的样本,再孵育24小时。使用台盼蓝染色在倒置光学显微镜下评估细胞死亡情况,其中蓝色染色的细胞表示不可存活(Tiwary等人2015年)。以下公式(Aguerd等人2025年)表示存活百分比。
2.11 抗菌特性
2.11.1 干酪芽孢杆菌孔扩散法
通过应用Maqbool等人(Maqbool等人2020年)改进的方法来鉴定ME的抗菌活性。该实验针对革兰氏阳性指示病原体进行,包括芽孢杆菌、化脓性葡萄球菌和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌。相反,革兰氏阴性指示病原体包括大肠杆菌、铜绿假单胞菌和普通假单胞菌。细菌来自吉大港医学院。使用高温高压灭菌器制备Mueller-Hinton琼脂。之后,将溶液无菌转移到培养皿中,然后置于层流罩下直至液体固化。固化后,在培养基上涂上一层薄薄的细菌涂抹物,并用孔钻创建孔洞。最后,向每个孔中加入10 μL的每种溶液(提取物、标准品和对照品),并在培养箱中孵育24小时以支持细菌生长。1天后,用尺子测量抑制区。
2.12 抗炎活性
2.12.1 卡拉胶诱导的爪部炎症测定
在整个实验过程中,小鼠接受了100 μL硫喷妥钠(50 mg/kg体重)的腹腔注射以诱导麻醉。根据Anyasor等人(2019年)的研究,调查了卡拉胶诱导的爪部水肿的效果。小鼠被随机分为四组,每组五只。实验前,小鼠可以自由饮水并禁食过夜。实验设计如下:A组小鼠接受了(1 mL 0.9% NaCl + 卡拉胶诱导的关节炎)作为对照组;B组小鼠接受了(10 mg/kg体重 [b.w.] 双氯芬酸钠 + 卡拉胶诱导)作为标准组;C组和D组小鼠接受了(200和400 mg/kg b.w. 样品溶液 + 卡拉胶诱导)作为测试组。在治疗前使用千分尺螺旋规评估每只小鼠的初始爪部炎症。治疗一小时后,向左后爪的足底区域注射0.1 mL的1%卡拉胶溶液以引起水肿。然后在治疗后每小时评估一次左爪水肿的增加情况,持续6小时。使用以下公式(Raza等人2025年)计算炎症抑制的百分比:
(5)其中Vt表示处理组小鼠的平均爪部炎症,Vc表示对照组小鼠的平均爪部炎症。
2.13 镇静活性
2.13.1 开放场地试验
开放场地试验用于评估药物的镇静潜力。开放场地测试使用了Rauf等人(2020年)描述的技术。瑞士白化小鼠被分为四组:一个阳性对照组(0.5 mg/kg地西泮)和一个阴性对照组(生理盐水注射),测试组接受了200和400 mg/kg的提取物。开放场地测试在光线和声音受控的房间中进行。测试区域通常被划分为各种黑白方形,开放空间被隔板围住以防止小鼠逃跑。墙的高度约为50厘米。对照组、标准组和样本组的小鼠接受了口服处理,然后在开放场地中自由活动。在处理后的0、30、60和120分钟时记录小鼠穿越的盒子数量(Mohammad, Mamun等人2025年)。
2.13.2 孔洞穿越法
孔洞穿越试验用于确定药物的镇静特性。孔洞穿越试验按照Mamun, Mizan等人(2025年)改进的方案进行。小鼠被分为四组:两个测试组分别接受了200和400 mg/kg的提取物剂量;一个对照组接受了吐温溶液;一个标准组接受了0.5 mg/kg的地西泮。整个研究使用了一个由木质盒子组成的孔洞穿越装置,盒子尺寸为30 × 20 × 14厘米,中心有一个圆形孔。小鼠被放置在盒子的任何隔间中,并允许它们通过圆形开口自由移动。在治疗后的0、30、60和120分钟时记录穿越的孔洞数量,共五个时间点。
2.14 系统分析
2.14.1 软件工具
分子对接研究使用了多种软件和计算工具。RCSB蛋白质数据银行(rcsb.org)、BIOVIA Discovery Studio 16.1、SwissPDBViewer、PyRx虚拟筛选工具(Mamun, Rasel等人2025年)、Open Babel GUI、PubChem、Schr?dinger和PyMOL等工具被使用(Mohammad, Chowdhury等人2025年)。此外,ProTox-3用于预测化合物的毒性概况(Aati等人2025年),SwissADME用于ADME(吸收、分布、代谢和排泄)分析(Mohammad, Islam等人2025年)。
2.14.2 配体结构准备及分子靶点选择
L. coromandelica果实的GC–MS分析鉴定了18个成分。PubChem数据库提供了这些化学物质的3D结构用于对接。Open Babel GUI用于将具有可用2D结构的化合物转换为.sdf和.mol格式的3D结构。在分子对接之前,在Swiss PDB Viewer中进行了能量最小化,考虑了元素类型、杂化和连接性等关键标准。之后,将配体转换为AutoDock Ligand格式(PDBQT)以进行进一步评估(Hasan等人2025年)。
2.14.3 蛋白质制备、分子对接分析和可视化
选择了六个目标蛋白质的晶体结构:GABA受体alpha1-beta2-gamma2亚型(蛋白质ID:6X3X),因为它代表了在中枢神经系统中介导镇静-催眠作用的主要苯二氮卓类敏感受体亚型(Afroz等人2025年)。选择了胰腺ATP敏感钾通道(蛋白质ID:5YW7),因为它在胰岛素分泌和葡萄糖调节中起关键作用(Patle等人2024年;Sultana, Shikder等人2025年;Sultana, Hasan等人2025年)。选择了Caspase-3(蛋白质ID:1NMS),因为它在细胞凋亡中起核心作用,是评估细胞毒性活性的关键靶点(Fallon Adido等人2023年)。选择了人类髓过氧化物酶-硫氰酸盐复合物(蛋白质ID:1DNU),因为它在氧化应激和活性物质生成中起作用,因此与抗氧化活性评估相关(Abera等人2024年)。选择了人类COX-1晶体结构(蛋白质ID:6Y3C),因为它在前列腺素合成中起关键作用,因此与抗炎活性相关(Islam等人2024年)。选择了含有GGDEF-EAL结构域的c-di-GMP受体FimX(蛋白质ID:3HVA),因为它在细菌信号传导和生物膜调节中起作用,因此与抗菌活性相关。所有蛋白质结构均来自RCSB PDB,并使用BIOVIA Discovery Studio进行准备,其中去除了水分子,添加了极性氢原子,并纠正了结构不一致性。使用PyMOL进一步验证了结合位点的完整性(Hossain等人2025年;Mamun, Mizan等人2026年)。配体和参考药物在PyRx中转换为pdbqt格式,并指定了部分电荷和可旋转键;AutoDock Tools添加了氢原子并定义了旋转。在Swiss-PDB Viewer中进行了能量最小化。使用AutoGrid生成了一个间距为0.306 ?、X: 36.112 ?、Y: 33.0472 ?、Z: 12.1999 ?的网格框来定义目标蛋白活性位点周围的对接搜索空间。使用AutoDock Vina进行了灵活对接,并通过PyRx进行分析,使用BIOVIA Discovery Studio可视化了相互作用(Mamun, Rasel等人2026年)。
2.15 统计数据评估
数据使用SPSS 25版本进行分析(ANOVA与Dunnett的事后检验;*p < 0.05,**p < 0.01,***p < 0.001),并以平均值±SEM表示。化学结构使用“ChemDraw Ultra 12.0.1”绘制,而IC50和LC50值使用GraphPad Prism(版本8.0.1)和Microsoft Excel 2024计算。
3 结果
3.1 定性植物化学分析
该结果显示ME中存在多种植物化学物质(表1)。表1。**ME的定性植物化学筛选**
| 植物化学物质 | 具体测试 | 测试结果 |
|-----------------|-----------------|-----------------|
| 生物碱 | Mayer测试 | + |
| | Hager测试 | + |
| | Wagner测试 | + |
| 黄酮类化合物 | 碱性试剂测试 | + |
| | 皂苷 | 泡沫测试 | + |
| 单宁 | 明胶测试 | + |
| 酚类化合物 | 氯化铁测试 | + |
| 糖苷 | Liebermann测试 | + |
| 碳水化合物 | Benedict测试 | + |
| 还原糖 | Fehling测试 | ? |
| 蛋白质和氨基酸 | Biuret测试 | + |
| | Ninhydrin测试 | + |
| 酸性化合物 | 石蕊测试 | + |
| | 氯化铁测试 | + |
| 植物甾醇 | Liebermann–Burchard测试 | + |
| | Salkowski测试 | + |
| 类固醇和萜烯 | Liebermann–Burchard测试 | + |
**注:** (+)符号表示存在植物化学物质,(-)符号表示不存在植物化学物质。
**3.2 GC–MS结果**
GC–MS分析初步鉴定出ME中含有18种植物化学成分(表2,图1)。鉴定出的类包括:脂肪酸及其酯(例如,甲基11-十六烯酸、十六烷酸[棕榈酸]和十六烷酸乙酯)、长链酮/醛(例如,环丙基辛醛和2-辛基-)、酚类衍生物((Z)-3-(十七-10-烯-1-基)酚)、甾醇(γ-谷甾醇)、酰胺衍生物(反式-13-二十二烷酰胺/芥酸酰胺)以及一些其他萜烯/烷基衍生物。GC–MS分析发现的多种植物化学成分体现了ME复杂的化学组成,这可能对其潜在的生理功能有所贡献。表2列出了所发现化合物的简要信息,包括它们的保留时间和化学式。GC–MS检测到的成分与先前描述的生物活性化合物类别相符,其中脂肪酸/酯具有抗氧化和抗炎作用,酚类衍生物具有抗菌作用(Rouvier等人,2024年),植物甾醇(γ-谷甾醇)具有抗炎和代谢调节作用。此外,还检测到了十二烷基异硫氰酸盐和芥酸酰胺等先前研究不足的化合物,表明该提取物可能是发现新药物活性分子的宝贵来源。
**表2. ME的植物化学组成**
| 编号 | 化合物名称 | 分子量 | 保留时间 | 分子式 | 面积百分比 |
|-------------|-----------------|-----------------|-------------|----------------|-----------------|
| 1 | | 280 | C19H36O | 10.43 | |
| 2 | | 530 | C37H70O | 10.55 | |
| 3 | | 516 | C36H68O | 11.28 | |
| 4 | | 268 | C17H32O2 | 11.51 | |
| 5 | | 270 | C17H34O2 | 11.62 | |
| 6 | | 256 | C16H32O2 | 10.38 | |
| 7 | | 322 | C21H38O2 | 13.23 | |
| 8 | | 296 | C19H36O2 | 13.30 | |
| 9 | | 324 | C21H40O2 | 13.68 | |
| 10 | | 227 | C13H25NS | 16.82 | |
| 11 | | 330 | C23H38O | 18.33 | |
| 12 | | 337 | C22H43ON | 18.93 | |
| 13 | | 399 | C19H37O2NSSi | 2.24 | |
| 14 | | 206 | C14H22O | 0.87 | |
| 15 | | 415 | C20H12O2NBrF | 1.01 | |
| 16 | | 594 | C32H51O2I | 65.56 | |
| 17 | | 414 | C29H50O | 0.47 | |
| 18 | | 284 | C18H36O2 | 12.28 | |
**图1**:ME的GC–MS分析结果图形展示。
**3.3 总酚类和黄酮类含量**
分析显示,ME含有较高的总酚类(TPC)和总黄酮类(TFC)含量(表3)。
**表3. ME的总酚类和黄酮类含量**
| TPC(mg QE/g) | TFC(mg QE/g) |
|-----------------|-----------------|-----------------|
| 35 ± 1.03 | 11.57 ± 0.37 |
**3.4 抗氧化活性评估**
**3.4.1 ABTS自由基清除检测**
ABTS自由基清除方法用于评估ME的抗氧化能力(图2)。结果显示,ME的抗氧化效果随浓度增加而增强,在不同浓度下对ABTS(2,2'-偶氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)的自由基清除率分别为46.78%、58.96%、76.78%和85.43%。该提取物的累积IC50值为31.49 μg/mL,而传统的抗坏血酸的IC50值为11.04 μg/mL。尽管ME的抗氧化活性较强,但略低于抗坏血酸,因此可作为天然抗氧化剂的中间来源。
**3.4.2 DPPH自由基清除活性**
图3显示,ME在不同浓度下的DPPH(2,2-二苯基-1-皮克里尔肼)自由基清除活性分别为43.67%、61.45%、74.59%和87.45%,表明其抗氧化活性具有浓度依赖性。此外,ME的抗氧化能力与已知抗坏血酸相当。
**3.5 抗糖尿病活性评估**
**3.5.1 α-淀粉酶抑制检测**
该实验测量了ME在不同浓度下对α-淀粉酶的抑制作用。在12.5–100 μg/mL的浓度范围内,ME对α-淀粉酶的抑制率从16.33%±1.08%增加到51.53%±1.24%(图4)。ME的IC50值为93.09 μg/mL,表明其具有显著的抗糖尿病活性。
**3.6 细胞毒性评估**
**3.6.1 海虾致死率测试**
通过海虾致死率测试评估了ME的细胞毒性。结果显示,ME的剂量依赖性致死率较高(LC50为36.22 μg/mL),而标准药物秋水仙素的LC50为27.57 μg/mL。
**3.7 体外抗菌活性**
**3.7.1 agar孔扩散试验**
通过agar孔扩散试验评估了ME的抗菌活性。ME对某些革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌具有中等抑制作用。
**3.8 体内抗炎活性**
**3.8.1 卡拉胶诱导的足部肿胀试验**
使用卡拉胶诱导的足部肿胀试验评估ME的抗炎作用。ME在4小时时的抗炎效果明显优于标准药物双氯芬酸(IC50分别为29.72%和28.8%)。
**3.9 体内镇静活性**
**3.9.1 开放场试验**
开场试验显示,ME(200和400 mg/kg)和地西泮显著降低了动物的运动活动。
**3.9.2 孔交叉试验**
孔交叉试验显示,ME(200和400 mg/kg)显著降低了动物的运动活动。
**3.10 计算机模拟研究**
计算机模拟研究表明,选定的植物化合物具有镇静、降血糖、细胞毒性、抗氧化和抗菌潜力。活动(PDB)
配体名称
结合亲和力(kcal/mol)
键名称
氨基酸残基
镇静剂(6X3X)
2-氟-N-[(2-氟苯甲酰)氨基]-(3-甲氧基苯基)甲基]苯甲酰胺(ID-3291283)
?6.1
范德华力
ARG K:50, TYR K:35, GLU K:46
常规氢键
TYP K:47
烷基
LEU K:45, VAL K:37, TRP K:108
卤素(氟)
ASP K:61
降血糖剂(5YW7)
2-氟-N-[(2-氟苯甲酰)氨基]-(3-甲氧基苯基)甲基]苯甲酰胺(ID-3291283)
?7.4
范德华力
SER B:1238, LEU B:1242, ASN B:1245, ARG B:1300
常规氢键
ARG B:1245
细胞毒性(1NMS)
十四烷酸,10,13-二甲基-,甲酯(ID:554145)
?5.5
范德华力
抗氧化剂(1DNU)
3-[(Z)-十七-10-烯基]酚(ID-44575468)
?6.2
范德华力
抗炎剂(6Y3C)
8-(2-辛基环丙基)辛醛(ID-550143)
?7.3
抗菌剂(3HVA)
(1aS,4aR,8aR)-4a,8,8-三甲基-1a,3,4,5,6,7-六氢-1H-环丙[a]萘-2-酮(ID-3291283)
?6.6
**图10** 在图查看器中打开(PowerPoint)
2-氟-N-[(2-氟苯甲酰)氨基]-(3-甲氧基苯基)甲基]苯甲酰胺与镇静蛋白特定氨基酸的3D和2D结合类型(PID: 6X3X)。
**图11** 在图查看器中打开(PowerPoint)
2-氟-N-[(2-氟苯甲酰)氨基]-(3-甲氧基苯基)甲基]苯甲酰胺与抗糖尿病蛋白特定氨基酸的3D和2D结合类型(PID: 5YW7)。
**图12** 在图查看器中打开(PowerPoint)
十四烷酸,10,13-二甲基-,甲酯与细胞毒性蛋白特定氨基酸的3D和2D结合类型(PID:1NMS)。
**图13** 在图查看器中打开(PowerPoint)
3-[(Z)-十七-10-烯基]酚与抗氧化蛋白特定氨基酸的3D和2D结合类型(PID: 1DNU)。
**图14** 在图查看器中打开(PowerPoint)
8-(2-辛基环丙基)辛醛与抗炎蛋白特定氨基酸的3D和2D结合类型(PID: 6Y3C)。
**3.10.2 ADME分析**
使用SwissADME评估了植物化学物质的药代动力学特性和药物相似性,结果总结在表8中。
**表8. Lannea coromandelica化合物的ADME分析**
化合物名称
Lipinski规则
Lipinski违规 ≤ 1
Veber规则
分子量(g/mol)< 500
HBA < 10
HBD < 5
Log p ≤ 5
n RB ≤ 10
TPSA ≤ 140 (?2)
血脑屏障(BBB)
化合物 | Lipinski规则 | Lipinski违规 | MW (g/mol) | HBA | HBD | Log p | n RB | TPSA | BBB
------------------|-----------|-----------|--------|------|------|------|--------|-------|------|------------|ME在体内表现出显著的抗炎活性,这体现在可卡因胶诱导的爪部水肿显著减轻。炎症是身体对有害刺激的先天反应。通过抑制花生四烯酸向多种促炎性前列腺素(例如PGE2)的转化,COX-2的抑制作用可以降低血管通透性(Ricciotti和Fitzgerald 2011)、白细胞浸润以及导致水肿、疼痛和发热的疼痛感受器的敏感性(Islam等人2025)。观察到的抗炎效应可能涉及活性成分与COX-2催化位点的直接竞争性结合和/或通过NF-κB/MAPK通路调节抑制COX-2的表达,最终导致前列腺素生物合成的减少(Desai等人2018)。将可卡因胶注入小鼠的爪部会启动前列腺素的合成,从而通过间接机制引发炎症(Lopes等人2020)。非甾体抗炎药(NSAIDs)通过抑制与炎症和水肿相关的前列腺素的合成来发挥作用。这是通过抑制一种名为COX-2的酶来实现的。ME(200和400 mg/kg)显著减少了爪部水肿,4小时后的抑制率分别为32.08%和33.97%,超过了双氯芬酸(29.72%,p<0.001),表明其可能具有COX介导的抗炎作用(Vane和Botting 1996)。计算机模拟研究表明,8-(2-辛基环丙基)辛醛与抗炎靶标(PDB: 6Y3C)的结合能(-7.3 kcal/mol)高于双氯芬酸(-6.2 kcal/mol),表明它可能是更有效的植物来源的抗炎替代品(Aswad等人2018)。开放场实验显示,ME(200和400 mg/kg)显著降低了运动活性,表明其具有强效的镇静作用。在120分钟后,ME 200的运动活性为0 ± 0,而ME 400和地西泮分别为11.2 ± 5.32和12 ± 1(p<0.001),表明其作为中枢神经系统抑制剂的效果与地西泮相当(Mandelli等人1978)。Hole Cross测试显示了ME的镇静作用,在120分钟时活动度最小:ME 400为0.4 ± 0.24,ME 200为1 ± 0.55,地西泮为1 ± 0.32(p<0.001),表明其镇静作用可能是由于GABA能调节(Szabadi 2006)。这些神经药理学效应支持ME作为中枢神经系统药物的候选者。计算机对接显示,生物配体2-氟-N-[(2-氟苯甲酰)氨基]-(3-甲氧基苯基)甲基]苯胺与PDB 6X3X的结合能(-6.1 kcal/mol)高于地西泮(-5.9 kcal/mol),表明其具有更强的GABA抑制潜力(Mandelli等人1978)。ME可能具有镇静-催眠作用,如开放场实验所见,因为ME的剂量与地西泮相当时运动活性的降低似乎是剂量依赖的;然而,观察到的显著不动也可能更表明是非特异性的运动抑制或中枢神经系统毒性,而不是生理性镇静。因此,需要通过机制验证(例如GABA能参与)、运动协调试验(旋转棒试验)以及急性/亚慢性毒性测试和剂量-反应分析来明确治疗窗口和安全边际。这表明植物衍生物可能是开发副作用较少的中枢神经系统靶向药物的有希望的替代品(Edewor-Kuponiyi 2013)。总体而言,这些蛋白质被选为经过验证的、与疾病相关的分子靶点,涵盖镇静、葡萄糖调节、凋亡、氧化应激、炎症和细菌生物膜形成的关键途径,从而能够通过基于对接的机制洞察对生物活性化合物进行全面的多靶点评估。总体而言,ME显示出强效的抗糖尿病、抗炎和镇静作用,以及相当的细胞毒性和中等的抗氧化和抗菌活性。这些发现验证了L. coromandelica的民族药用价值,并突显了其作为生物活性化合物来源的潜力,有必要进一步分离和化学纯化以全面探索其治疗前景。
5. 限制
尽管当前研究取得了一些重要的初步结果,但仍存在一些局限性。首先,药理学实验使用的是粗甲醇提取物而不是纯化的生物活性化合物,这可能会产生协同作用或拮抗作用,并且没有单独评估这些相互作用。其次,抗菌实验仅限于琼脂孔扩散试验,没有计算最小抑制浓度(MIC)或杀菌浓度(MBC)以进行更定量的分析。第三,虽然使用了分子对接分析来补充实验室数据,但并未评估感兴趣目标的分子动力学模拟或酶学试验以支持相互作用预测。第四,体内实验仅限于少量的剂量水平,没有详细分析剂量-反应关系。第五,虽然ME在降低运动活性方面比地西泮更为显著,但由于缺乏运动协调评估、毒性评估和基于视频的行为追踪,无法确定镇静作用与真正的抗焦虑作用之间的区别。后续研究如果整合了针对性的运动控制和全面的中枢神经系统安全性评估,将有助于澄清这些效果。此外,通过GC-MS分析确定的化合物身份仅依赖于机器匹配,没有与真实标准进行验证,因此很难完全排除杂质的存在。这些因素表明应对研究数据持谨慎态度,并需要额外的实验来验证L. coromandica的治疗特性。
6. 结论
尽管L. coromandelica的民族药用应用已有充分记录,但在科学文献中对其的研究仍显著不足。本研究通过体外、体内和计算机模拟的综合方法,对其甲醇提取物(ME)进行了全面的探索性药理学评估。该提取物显示出显著的抗氧化、细胞毒性、抗糖尿病、抗菌、抗炎和镇静活性,为其传统治疗用途提供了科学依据。通过GC-MS进行的植物化学分析揭示了一系列可能解释观察到的生物活性的生物活性化合物。此外,针对关键目标蛋白的分子对接研究通过预测主要成分的强结合亲和力,证实了实验发现。然而,由于本研究使用的是粗提物并依赖于初步筛查试验,结果应谨慎解读,活性成分尚未被分离或完全表征。尽管如此,总体证据强烈支持L. coromandica果实的治疗潜力,并为未来的研究提供了方向,包括基于生物活性的分离、机制研究、毒理学分析和临床前验证,以推动其作为标准化植物药物的开发。
7. 未来建议
后续研究应优先考虑针对生物活性分离和鉴定个别成分,以确定其特定的活性化合物和潜在的协同作用。更严格的抗菌评估应包括定量测定,如最小抑制浓度(MIC)和杀菌浓度(MBC),并针对更广泛的微生物菌株进行测试。此外,计算预测应通过分子动力学建模和靶向酶学试验来验证分子靶点相互作用。鉴于观察到的对HeLa细胞的显著细胞毒性(存活率<5%),未来的研究应优先进行剂量-反应分析、IC50的确定以及机制研究,以明确细胞死亡是通过凋亡还是坏死发生的。使用补充的存活率测定(例如MTT、流式细胞术)和特定途径分析来验证这些初步发现将是必要的。此外,还应进行彻底的剂量-反应评估和全面的中枢神经系统评估,包括运动功能和行为测试,以明确区分抗焦虑和镇静作用。全面的安全性评估以及GC-MS结果的验证(针对认证的标准)同样关键。最终,严格计划的临床前和人体试验对于将L. coromandica发展为标准化植物药物至关重要。
作者贡献
Priota Islam Meem:概念化、撰写——原始草案、验证、正式分析、数据管理、调查、软件。Amit Kumar Dam:撰写——审阅和编辑、正式分析。Zobayed Islam:调查、撰写——原始草案、方法学、软件。Khurram Murad Mojidee:方法学、正式分析。Mohammad Badrudduja:正式分析、方法学。Md. Jahirul Islam Mamun:调查、撰写——原始草案、方法学、软件。Nazmul Hasan Eshaque:方法学、调查、撰写——原始草案、撰写——审阅和编辑、正式分析。S. M. Moazzem Hossen:方法学、概念化、验证、撰写——原始草案、撰写——审阅和编辑、监督、项目管理。
致谢
作者感谢Chittagong大学Research and Publication Cell提供的所有必要研究支持。
资金
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
数据将根据请求提供。