溶剂依赖性的植物化学成分分析及Teucrium polium的多靶点酶抑制潜力

《Pharmacological Research - Natural Products》：Solvent-dependent phytochemical profiling and multi-target enzyme inhibitory potential of Teucrium polium

　　

作者：Elife Kaya、?zge Narl?、Mustafa Abdullah Y?lmaz

土耳其卡赫拉曼马拉什（Kahramanmara?）苏特居伊玛目大学（Süt?ü Imam University）技术科学职业学院食品加工系，邮编46050

摘要

Teucrium polium是一种属于唇形科（Lamiaceae）的药用植物，在土耳其传统上被广泛使用，含有多种生物活性植物化学成分。本研究考察了从Teucrium polium的地上部分提取的水、甲醇、乙酸乙酯和丙酮提取物在体外（in vitro）的抗氧化活性（ABTS、CUPRAC和Fe3?还原能力）、植物化学成分（LC-MS/MS分析）、抗胆碱酯酶（AChE和BChE）以及抗糖尿病（α-糖苷酶和α-淀粉酶）作用。LC-MS/MS分析显示，最丰富的生物活性化合物包括奎宁酸、芦丁、异槲皮素和乙酰丁香素，其含量因溶剂不同而有所差异。在所测试的提取物中，乙酸乙酯提取物表现出最强的抗胆碱酯酶活性和最高的抗氧化能力（IC₅₀分别为8.13 μg/mL和22.01 μg/mL），尽管其活性仍低于参考抑制剂塔克林（tacrine，IC₅₀分别为2.16 μg/mL和3.34 μg/mL）。甲醇提取物（IC₅₀为13.62 μg/mL）被鉴定为最有效的α-淀粉酶抑制剂，其抑制效果与阿卡波糖（acarbose，IC₅₀为11.87 μg/mL）相当。这两种提取物均显示出显著的生物活性，这可能与它们的酚类和黄酮类成分有关。这些结果表明Teucrium polium是一种潜在的生物活性化合物来源，值得进一步进行体内（in vivo）和机制研究以阐明其生物学意义。

引言

药用植物富含药理活性化合物，在传统医学和现代医学中都有广泛应用，历史上在疾病治疗中发挥了重要作用，并推动了新药物的开发。据估计，只有大约15%的植物物种接受了植物化学分析，而其中仅有6%的植物物种被研究了其药理特性[1]。Teucrium polium是一种古老的药用植物，在地中海地区尤为常见。该属植物属于唇形科（Lamiaceae），以其芳香特性而闻名，全球共有超过300种野生种类。Teucrium属植物在西南亚、欧洲和北非地区尤为丰富，尤其以其在半干旱、干旱和撒哈拉地区的多种药用和芳香植物而著称[2]、[3]、[4]。Teucrium polium（L.），俗称“德国薄荷”，因其多种植物化学成分和重要的生物活性而被数百年来用于传统医学。这种植物具有强大的抗氧化、抗菌、抗糖尿病、保肝和抗炎作用。研究表明，Teucrium polium含有多种生物活性化合物，如黄酮类、萜类和挥发油，这些成分对其治疗效果有贡献[4]、[5]、[6]、[7]、[8]。在不同文化中，这种植物被广泛用于治疗多种疾病。在伊朗，它传统上用于治疗腹痛、消化不良和胃肠道疾病[9]以及2型糖尿病（T2DM）[8]；在摩洛哥，它常用于治疗肝脏疾病、高血压和消化系统疾病[10]；在意大利，则用于缓解胃痛、感冒、牙痛和皮肤病[11]；在土耳其，其地上部分被用于治疗湿疹和痔疮[12]。

来自植物和食物的天然抗氧化剂在预防和管理慢性疾病方面起着重要作用，它们通过减少氧化应激引起的细胞损伤发挥作用。氧化应激源于活性氧（ROS）的产生与生物系统中和这些化合物的能力之间的不平衡。大量研究表明，生物活性植物化学成分，特别是黄酮类和多酚类，通过其抗氧化、抗菌和抗炎作用，对衰老、癌症、代谢性疾病、心血管疾病和神经退行性疾病具有保护作用，并且作为靶向药物设计策略中的有前景的骨架而受到关注[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]。从生物医学的角度来看，氧化应激被认为是2型糖尿病（T2DM）和阿尔茨海默病（AD）等疾病的共同病理生理机制，而不是独立的过程。在这一代谢-神经退行性轴中，乙酰胆碱酯酶（AChE）、丁酰胆碱酯酶（BChE）、α-淀粉酶和α-糖苷酶等酶被认为是经过验证的治疗靶点[19]、[20]。因此，强调在单一实验框架内同时评估抗氧化、抗糖尿病和神经保护作用的多靶点筛选方法的重要性[21]、[22]。在阿尔茨海默病这种神经退行性疾病中，认知障碍主要是由于乙酰胆碱在脑内被AChE和BChE快速水解导致乙酰胆碱水平下降所致。因此，抑制胆碱酯酶是治疗AD的公认策略[23]。有报道称，富含黄酮的植物提取物可以通过调节胆碱能系统发挥神经保护作用，为合成胆碱酯酶抑制剂提供潜在的天然替代品。Teucrium属植物富含芦丁、异槲皮素、芹菜素、表没食子儿茶素没食子酸酯、绿原酸和乙酰丁香素等黄酮类化合物，这些化合物已被证明对AChE、BChE、α-淀粉酶和α-糖苷酶具有抑制作用[24]、[25]、[26]、[27]。先前的研究表明，Teucrium polium提取物对α-淀粉酶和α-糖苷酶等代谢酶具有显著的抑制作用，这种效果与其植物化学成分密切相关[19]、[28]。这些发现表明，Teucrium polium的抗糖尿病和神经保护作用可能是由于特定黄酮类与靶酶的选择性相互作用所致，而不仅仅是总酚含量的结果。此外，溶剂极性是影响植物提取物植物化学成分的关键因素，使用不同溶剂获得的提取物的生物活性可能会有显著差异[21]、[29]。然而，系统地比较不同极性溶剂中的黄酮类成分与Teucrium多种酶抑制作用之间关系的研究仍然有限。本研究采用不同极性的溶剂进行提取，并结合LC–MS/MS植物化学分析和多酶抑制实验，系统研究了Teucrium提取物的抗氧化、抗胆碱酯酶和抗糖尿病潜力。进一步探讨了溶剂依赖性植物化学成分变化对胆碱酯酶（AChE、BChE）和抗糖尿病（α-糖苷酶、α-淀粉酶）抑制作用的影响，以确定提取物之间的酶选择性抑制潜力。

章节摘录

植物来源与鉴定

Teucrium polium L.植物于2022年9月在土耳其卡赫拉曼马拉什省（Kahramanmara?）的?ak?rlar地区采集。该物种由卡赫拉曼马拉什苏特居伊玛目大学（Kahramanmara? Süt?ü Imam University）的副教授Alper UZUN鉴定，并存入该校林业学院标本馆（KASOF），标本编号为KASOF-3901。

提取物的制备

将植物的地上部分用搅拌机粉碎，然后将20克粉末与400毫升...

总酚含量和抗氧化活性

本研究中选择的溶剂涵盖了广泛的极性范围。水由于其高极性，有助于提取亲水性酚酸；甲醇具有极性质子结构，能有效溶解酚酸和中极性黄酮苷；丙酮具有中等极性，适用于提取黄酮苷和一些苷元；而乙酸乙酯由于其半极性非质子结构...

结论

本研究全面评估了不同Teucrium polium提取物的抗氧化、抗胆碱酯酶和抗糖尿病活性。在测试的样本中，乙酸乙酯和甲醇提取物表现出显著的抗氧化能力和对AChE、BChE、α-淀粉酶和α-糖苷酶的强烈抑制作用。特别是甲醇提取物对α-淀粉酶的抑制作用与参考药物阿卡波糖相当，凸显了其作为天然来源的潜力...

作者贡献声明

Mustafa Abdullah Y?lmaz：数据可视化、验证、方法学设计、数据分析。?zge Narl?：初稿撰写、资源获取、方法学设计、实验实施、数据分析、数据管理。Elife Kaya：初稿撰写与修订、数据可视化、验证、软件使用、资源协调、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建。

资助

本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢副教授Alper UZUN在物种鉴定方面提供的支持。