巴基斯坦石榴皮中植物化学成分分析、生物活性评估及抗癌化合物的计算机模拟鉴定

本研究针对日益严重的抗菌药物耐药性和自由基引发的氧化性疾病问题，研究人员通过分析巴基斯坦三种石榴（野生、白皮和红皮）果皮的甲醇提取物，系统评估了其植物化学成分、抗氧化、抗菌和抗糖尿病活性，并通过计算机模拟鉴定出具有抗癌潜力的化合物。研究发现野生石榴皮（PPE-1）含有最高含量的酚类、黄酮和单宁，并表现出最强的生物活性，特别是对金黄色葡萄球菌的抑制作用优于标准抗生素。分子对接显示绿原酸（chlorogenic acid）是环氧合酶-II（COX-II）的有效抑制剂，具有抗炎和抗癌潜力。该研究为开发天然抗氧化剂、抗菌剂和抗癌药物提供了重要依据。

　　

在当今全球公共卫生领域，抗菌药物耐药性和氧化应激相关疾病（如癌症、糖尿病等）已成为严峻挑战。传统抗生素的过度使用导致病原体耐药性增强，而合成药物的副作用也限制了其长期应用。与此同时，自由基引发的氧化损伤与多种慢性疾病密切相关。面对这些问题，寻找安全有效的天然抗菌和抗氧化剂显得尤为重要。

巴基斯坦哈扎拉大学生物化学系的研究人员将目光投向了当地丰富的石榴资源。石榴（Punica granatum）作为一种古老的水果，其果肉和种子已被广泛研究，但占果实重量60%的果皮往往被丢弃。研究人员选取了巴基斯坦马尔丹地区三种石榴（野生PPE-1、红皮PPE-2和白皮PPE-3）的果皮，通过甲醇提取和多种分析技术，系统评估了其植物化学成分和生物活性。

研究采用了紫外-可见分光光度法（UV-vis spectrophotometry）、气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）和高效液相色谱（HPLC）进行植物化学成分分析；通过2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）清除实验和磷钼酸（ABTS）法评估抗氧化活性；采用α-淀粉酶抑制实验测定抗糖尿病活性；通过纸片扩散法测试对大肠杆菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）的抗菌活性；并运用分子对接技术研究潜在抗癌化合物与环氧合酶-II（COX-II）的相互作用。

研究结果显示，野生石榴皮（PPE-1）含有最丰富的植物化学成分，其总酚含量（TPC）达710.23 mg GAE/g，总黄酮含量（TFC）为59.88 mg RE/g，总缩合单宁含量（TCTC）为50.47 VE/g，均显著高于其他两个品种。HPLC分析鉴定出17种化合物，其中绿原酸（chlorogenic acid）在所有品种中含量最高。GC-MS分析发现5-（羟甲基）呋喃-2-甲醛（5-(hydroxymethyl) furan-2-carbaldehyde）是主要挥发性成分，占野生品种的81.64%。

在生物活性方面，野生石榴皮表现出最强的抗氧化能力，其DPPH自由基清除活性和总抗氧化能力（TAC）均优于抗坏血酸标准品。抗糖尿病实验中，PPE-1对α-淀粉酶的抑制活性（IC₅₀=16.66）与标准药物阿卡波糖相当。抗菌实验显示，PPE-1对所有测试菌株都具有显著抑制作用，特别是对表皮葡萄球菌的抑制效果优于标准抗生素红霉素。

分子对接研究发现，绿原酸能与COX-II活性位点的16个残基相互作用，结合能为-12.2639 kcal/mol。其中，Arg120残基与绿原酸的羰基形成氢键（键长2.00 ?），并发生静电吸引作用（键长3.04 ?）。此外，绿原酸还与多个残基通过范德华力、烷基π-烷基相互作用等结合，显示出良好的抗炎和抗癌潜力。

这项发表在《Scientific Reports》上的研究具有重要意义：首先，证实了石榴皮，特别是野生品种，是酚类、黄酮类和单宁类化合物的丰富来源；其次，揭示了石榴皮提取物具有显著的抗氧化、抗菌和抗糖尿病活性；最重要的是，通过计算机模拟鉴定出绿原酸作为COX-II的有效抑制剂，为开发天然抗炎和抗癌药物提供了新思路。该研究不仅为石榴皮的增值利用提供了科学依据，也为解决抗菌药物耐药性和氧化应激相关疾病提供了潜在的天然解决方案。