莎草科植物Cyperus conglomeratus中二聚与三聚芪类化合物的分离鉴定及其体外与计算机模拟抗糖尿病活性评价

本研究针对糖尿病治疗中药物的副作用问题，从莎草科植物Cyperus conglomeratus中分离鉴定出新型芪类化合物E-scripusin B (1)和(E)-cyperusphenol A (2)，通过体外实验证实其对α-葡萄糖苷酶、α-淀粉酶和糖原磷酸化酶具有显著抑制活性，并首次发现其优异的抗氧化和益生元活性，为开发天然抗糖尿病功能食品提供了新思路。

　　

糖尿病已成为全球性的健康挑战，特别是2型糖尿病占病例总数的90%，当前临床使用的阿卡波糖、双胍类等药物虽有效但存在多种副作用。寻找天然、安全有效的替代方案成为研究热点，其中植物多酚类化合物因其多样的生物活性备受关注。莎草科植物Cyperus conglomeratus作为传统药用植物，此前研究发现其含有黄酮类等具有抗糖尿病和益生元活性的成分，但对其芪类化合物的研究尚不深入。

在这项发表于《Scientific African》的研究中，研究人员从C. conglomeratus的乙酸乙酯提取物中首次分离得到两个芪类化合物：二聚体E-scripusin B（化合物1）和三聚体(E)-cyperusphenol A（化合物2）。通过综合运用现代色谱分离技术（正相和反相柱色谱、制备薄层色谱）、波谱鉴定技术（一维和二维核磁共振谱、高分辨质谱）以及多维度生物活性评价体系（体外酶抑制实验、抗氧化测定、益生元活性评估），结合分子对接模拟，系统揭示了这两个化合物的结构特征和生物活性功能。

化合物鉴定

通过HR-ESI-MS、¹H-NMR和¹³C-NMR等波谱技术，准确鉴定了两个化合物的平面结构和相对构型。化合物1为 reddish brown粉末，分子式为C₂₈H₂₃O₈，鉴定为E-scripusin B；化合物2同样为 reddish brown粉末，分子式为C₄₂H₃₂O₁₁，鉴定为(E)-cyperusphenol A。

生物活性

抗氧化活性

通过DPPH自由基清除、过氧化氢清除和超氧阴离子清除三种实验评价了化合物的抗氧化能力。两种化合物均呈现浓度依赖性的抗氧化活性，其中化合物2在所有 assays 中均表现更优，其IC₅₀值分别为197.86 μg/mL（DPPH）、179.92 μg/mL（H₂O₂）和196.17 μg/mL（超氧阴离子），表明其更强的自由基清除能力。

对碳水化合物代谢酶的抑制活性

研究评估了化合物对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和糖原磷酸化酶（Glycogen Phosphorylase）的抑制效果。化合物1对α-葡萄糖苷酶抑制活性最强（IC₅₀ = 1331 μg/mL），而化合物2则对α-淀粉酶（IC₅₀ = 1097 μg/mL）和糖原磷酸化酶（IC₅₀ = 1670 μg/mL）表现出更好的抑制效果。与阳性对照药物阿卡波糖（Acarbose）和CP-91149相比，化合物显示出不同的抑制谱，提示其可能具有不同的作用机制和应用潜力。

益生元活性

研究创新性地评价了化合物对三种乳酸杆菌（Lacticaseibacillus plantarum, L. rhamnosus, L. paracasei）生长的影响。通过计算益生元评分（Pscore），发现化合物2能显著促进所有测试菌株的生长，其Pscore值（7.12-7.53）甚至高于标准益生元菊粉（Inulin, 6.32-6.8）。化合物1也显示出一定的益生元活性，但效果弱于化合物2。此外，通过API ZYM试剂盒检测发现，化合物1和2能特异性诱导N-乙酰-β-葡萄糖胺酶（N-acetyl-β-glucosaminidase）的活性，并抑制半胱氨酸芳胺酶（Cystine arylamidase）的活性，表明它们能调节益生菌的代谢酶谱。

分子对接分析

分子对接研究为体外抑制活性提供了分子层面的解释。化合物1和2都能与α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和糖原磷酸化酶的活性位点残基形成稳定的氢键和疏水相互作用，其结合模式与已知抑制剂（阿卡波糖、CP-91149）相似甚至更优，预示了它们作为酶抑制剂的巨大潜力。

讨论与结论

本研究首次从C. conglomeratus中分离得到芪类二聚体和三聚体，并对其多维度生物活性进行了系统评价。结果表明，这两个化合物不仅具有显著的抗氧化和抑制碳水化合物代谢酶（抗糖尿病）的潜力，还表现出优异的益生元活性，能够促进有益肠道菌群的生长并调节其代谢功能。分子对接结果进一步从理论上支持了其酶抑制活性。

值得注意的是，与传统认知（认为单体酚类更易被利用）不同，三聚体化合物2展现出比二聚体1更强的益生元活性，这揭示了芪类化合物结构与益生元活性之间存在复杂的关系，其具体机制有待进一步研究。

综上所述，C. conglomeratus中的芪类化合物，特别是(E)-cyperusphenol A，是一种极具开发前景的多功能天然产物，其集抗糖尿病、抗氧化和益生元活性于一体，为开发基于天然产物的功能性食品或膳食补充剂用于糖尿病的管理和肠道健康维护提供了重要的科学依据和候选分子。未来的研究应集中于这些化合物的体内药效学、毒理学以及其作用机制，特别是它们与肠道微生物群的相互作用方面。