基于1H NMR代谢组学的地胆草抗弧菌活性成分筛选与相关性分析

《Journal of Pharmaceutical Innovation》：Untargeted 1H NMR Metabolomics of Elephantopus Scaber Reveals Correlation with Anti-Vibrio Activity

本研究针对弧菌多重耐药性问题，采用1H NMR代谢组学技术系统分析地胆草（Elephantopus scaber）不同极性溶剂提取物的化学成分，通过主成分分析（PCA）和偏最小二乘法（PLS）发现丙酮提取物含有42种代谢物且与抗弧菌活性显著相关，为开发新型抗弧菌药物提供了科学依据。

　　

弧菌属（Vibrio）是一类广泛分布于水生环境的革兰氏阴性细菌，其中副溶血性弧菌（V. parahaemolyticus）、创伤弧菌（V. vulnificus）和坎贝尔弧菌（V. campbellii）等病原种可引发人类肠道感染、败血症及水产养殖业重大经济损失。尽管抗生素是当前主要治疗手段，但多重耐药菌株的涌现亟需开发新型抗菌药物。地胆草（Elephantopus scaber）作为传统药用植物，虽已知具有抗炎、抗菌等活性，但其特异性抗弧菌成分及作用机制尚未明确。

为系统解析地胆草的活性成分，马来西亚普特拉大学的研究团队在《Journal of Pharmaceutical Innovation》发表研究，采用基于核磁共振（NMR）的代谢组学技术，结合多变量统计分析，揭示了不同极性溶剂（正己烷、氯仿、丙酮、70%乙醇）提取物化学成分与抗弧菌活性的关联。研究发现丙酮提取物对三种弧菌均表现出最强抑制效果，其最小抑菌浓度（MIC）低至0.156 mg/mL，并通过偏最小二乘分析（PLS）鉴定出α-葡萄糖、天冬氨酸、绿原酸、羽扇豆醇等22种关键活性成分。该研究为天然抗弧菌药物的开发提供了成分基础和作用靶点。

研究采用四项关键技术方法：1）通过超声辅助提取获得不同极性溶剂提取物；2）利用500 MHz ¹H NMR光谱结合二维J-分辨谱鉴定代谢物；3）采用微量肉汤稀释法和纸片扩散法测定抗弧菌活性（MIC/MBC）；4）运用主成分分析（PCA）和偏最小二乘（PLS）等多变量统计模型建立成分-活性关联。

抗菌活性分析

丙酮提取物对坎贝尔弧菌和创伤弧菌的抑制效果最显著（MIC 0.156-0.313 mg/mL），且极性溶剂（丙酮、70%乙醇）提取物活性普遍优于非极性溶剂。纸片扩散试验显示丙酮提取物对三种弧菌的抑菌圈直径达8.55-18.90 mm，表明其广谱抗菌潜力。

代谢物鉴定与分布

通过¹H NMR光谱在全株中鉴定出42种代谢物，包括碳水化合物、氨基酸、黄酮类（如猫眼草黄素、异荭草苷）、三萜类（如羽扇豆醇、桦木酸）及有机酸。PCA模型（累计解释方差89.0%）显示丙酮提取物富含天冬氨酸、γ-氨基丁酸等极性成分，而氯仿提取物以紫铧因、2-辛烯酸等中等极性成分为主。

成分-活性关联模型

PLS模型（R²Y=0.965，Q²=0.936）显示抗弧菌活性与丙酮提取物中特定成分显著相关。其中黄酮类（如山奈酚、儿茶素）可通过破坏细菌膜结构，倍半萜内酯（如地胆草素）能抑制金黄色葡萄球菌等病原体，而绿原酸、柠檬酸等有机酸对弧菌具特异性酸敏感性抑制效应。

研究结论强调，丙酮作为中等极性溶剂可高效提取地胆草中兼具极性与中等极性特征的活性成分，其协同作用增强了抗弧菌效果。该工作首次通过¹H NMR代谢组学揭示了地胆草抗弧菌的化学基础，为天然抗菌剂的标准化制备及多靶点药物设计提供了新策略。