基于6-表-β-维贝辛醇香豆酸标准化的Calea phyllolepis提取物的毒性评估及其在计算机上的毒性预测

《Chemistry & Biodiversity》：Toxic Evaluations of Calea phyllolepis Extracts Standardized on 6-epi-β-Verbesinol Coumarate and Its In Silico Prediction of the Toxicity

本研究通过C. elegans和S. typhimurium模型评估了Calea phyllolepis乙醇提取物及各分数的毒性和致突变性，发现仅hexane fraction在代谢激活下显示致突变性，其活性成分6-epi-β-verbesinol coumarate降解产生致突变代谢物，如epoxides、α,β-unsaturated carbonylated compounds和simple aldehydes。

　　这项研究聚焦于一种名为*Calea phyllolepis*的巴西本土植物的叶提取物及其不同极性溶剂所得的成分，通过两种经典生物测试模型——*Caenorhabditis elegans*（秀丽隐杆线虫）和*Salmonella typhimurium*（沙门氏菌）——评估其潜在的毒性和致突变性。研究的背景在于，尽管传统医学中广泛使用植物提取物，但科学界对其安全性和有效性仍存在误解，因此有必要系统性地进行毒理学研究，以明确其在实际应用中的风险和益处。

*Calea*属植物在拉丁美洲的传统医学中有着悠久的历史，常用于治疗风湿病、呼吸系统疾病和消化系统问题。此外，该属植物还被报道具有抗疟疾、抗利什曼病、杀螨、抗结核、抗蠕虫、抗菌和抗真菌等多种生物活性。然而，尽管这些植物被广泛应用于医疗和保健领域，它们的毒理学研究仍显不足。因此，这项研究旨在填补这一知识空白，评估*Calea phyllolepis*的提取物及其不同成分对生物体的潜在危害。

研究中，科学家们采用乙醇提取*Calea phyllolepis*的叶片，并进一步将其分离为三种不同极性的成分：己烷、乙酸乙酯和甲醇。这些成分在体外和体内实验中被测试其对线虫和细菌的毒性及致突变性。研究结果显示，只有己烷成分在*C. elegans*模型中表现出显著的毒性，影响线虫的存活率和发育过程。这一结果表明，己烷成分中可能含有某些具有潜在毒性的化合物，而其他两种成分则未显示出毒性迹象。进一步的分析指出，己烷成分中的主要活性成分——6-epi-β-verbesinol coumarate，可能在体内通过代谢途径转化为其他具有毒性或致突变性的代谢产物。

为了深入探讨这些代谢产物的潜在致突变性，研究团队还使用了*Salmonella typhimurium*的致突变性测试。结果表明，己烷成分在没有代谢激活的情况下并未表现出致突变性，但在加入S9混合物（一种含有哺乳动物微粒体酶的代谢激活系统）后，其在TA100菌株中显示出一定的致突变活性。这说明，某些代谢过程可能在体内激活了己烷成分中的潜在致突变物质。相比之下，乙醇提取物在所有测试条件下均未表现出致突变性。这一发现表明，己烷成分的致突变性可能与其中某些化合物在体内经过代谢后的产物有关，而这些代谢产物在没有代谢激活的情况下并未表现出明显的致突变能力。

通过气相色谱-质谱联用技术（GC/MS），研究人员对己烷成分、乙酸乙酯成分和甲醇成分进行了化学成分分析，并进一步对乙醇提取物进行了检测。结果发现，6-epi-β-verbesinol coumarate在己烷成分中含量最高，约占12.15%，其次是乙醇提取物（7.23%）和乙酸乙酯成分（0.83%）。值得注意的是，甲醇成分中未检测到该化合物，这可能与其极性有关，因为某些成分可能在极性溶剂中难以保留。

在体外实验中，6-epi-β-verbesinol coumarate显示出对正常成纤维细胞较低的细胞毒性，而对乳腺癌细胞则表现出较高的选择性毒性。这表明，该化合物可能具有一定的治疗潜力，但其安全性仍需进一步评估。同时，研究还指出，该化合物在体内可能通过水解反应转化为其他代谢产物，如verbesinol（倍半萜）和coumaric acid（香豆酸），这些代谢产物可能具有更高的毒性或致突变性。

在*Salmonella*致突变性测试中，研究人员使用了QSAR Toolbox 4.7软件进行体外代谢预测，并识别出21种代谢产物，其中7种可能具有致突变性，分为三类：环氧化合物、α,β-不饱和羰基化合物和简单醛类。这些代谢产物的结构和功能特性表明，它们可能通过形成与DNA中的亲核基团的共价键，导致基因突变。例如，环氧化合物因其电荷中心而容易与DNA中的碱基发生反应，从而引发突变。同样，α,β-不饱和羰基化合物和醛类也可能通过类似的机制影响DNA的完整性。

值得注意的是，*C. elegans*作为一种常用的毒性模型，因其易于培养、成本低廉以及在生物毒性方面的高度相关性而受到广泛使用。然而，该模型的局限性也必须被考虑，尤其是在代谢激活方面。*C. elegans*缺乏CYP1家族的同源酶，这可能影响其对某些化合物的代谢能力，进而影响其对毒性或致突变性的评估结果。因此，研究结果应结合其他更复杂的代谢系统，如哺乳动物或人类细胞模型，以更全面地评估这些化合物的潜在风险。

在讨论部分，研究者指出，己烷成分的毒性可能与其所含的某些化学成分有关，尤其是那些具有不稳定性结构的化合物，如6-epi-β-verbesinol coumarate。这类化合物可能在体内通过酶促反应分解为其他活性代谢产物，这些代谢产物可能具有更强的毒性或致突变性。例如，Schar等人的研究表明，某些酯类化合物在体内可以被水解，生成酚酸和脂肪族成分，而这些成分可能具有不同的生物效应。

此外，研究还引用了其他相关文献，说明酚酸类化合物如gallic acid（没食子酸）和rosmarinic acid（迷迭香酸）在某些剂量下并未表现出致突变性，这表明6-epi-β-verbesinol coumarate及其代谢产物的致突变性可能具有一定的特异性。另一方面，倍半萜类化合物如eudesmane型化合物在多种植物中被报道具有细胞毒性，这进一步支持了己烷成分的毒性可能与这类化合物有关。

研究结果还指出，尽管己烷成分在*C. elegans*模型中表现出一定的毒性，但其毒性水平较低，因此在实际应用中可能具有一定的安全边际。然而，其在*Salmonella*模型中的致突变性仅在代谢激活条件下出现，这提示在体内环境中，某些代谢过程可能对化合物的致突变性产生关键影响。因此，对于含有这类成分的植物提取物，必须谨慎评估其在人体内的代谢情况，以确保其在实际使用中的安全性。

总体而言，这项研究为*Calea phyllolepis*的毒理学评估提供了重要的数据支持，特别是在其提取物和成分的致突变性方面。研究结果表明，虽然该植物的乙醇提取物和极性成分在常规毒性测试中未表现出明显危害，但其己烷成分可能在特定条件下对生物体产生毒性或致突变性影响。这些发现不仅有助于理解*Calea*属植物的生物活性，也为未来开发基于这些植物的天然药物提供了重要的安全参考。然而，研究也强调了进一步在更复杂的代谢系统中验证这些化合物的重要性，以确保其在人体中的安全性和有效性。