Huasteca Potosina民族植物浸剂的整合生物勘探：基于生物活性与ADMET预测的酚类资源优先化

《Frontiers in Food Science and Technology》：Ethnofloristic infusions from the Huasteca Potosina: an integrated bioprospecting approach using bioactivity and ADMET

　　

药用植物浸剂是膳食多酚的重要来源；然而，其生物活性不仅取决于植物化学组成，还取决于胃肠道消化后发生的代谢转化。本研究采用整合的植物化学、生物学和计算药代动力学方法，对墨西哥瓦斯特卡波托西纳（Huasteca Potosina）地区传统食用的8种民族植物药用植物进行评价，以优先筛选用于功能食品和营养保健品开发的生物活性资源。超高效液相色谱-光电二极管阵列检测-电喷雾电离-串联质谱（UPLC-PDA-ESI-MS/MS）分析鉴定出51种酚类化合物，主要为可水解鞣质（hydrolysable tannins）、黄酮类（flavonoids）和酚酸类（phenolic acids）。总酚含量范围为30,066.67 ± 873.69至1,433.33 ± 115.47 μg GAE g^-1 DW，抗氧化能力分别达到42.85 ± 0.20 μmol TE g^-1（DPPH）、51.46 ± 0.08 μmol TE g^-1（ABTS）、264.15 ± 14.08 μmol TE g^-1（FRAP）和1,444.69 ± 60.11 μmol TE g^-1（ORAC）。Acrocomia aculeata、Brosimum alicastrum和Struthanthus quercicola表现出最高的酚类含量和抗氧化活性，而Physalis gracilis表现出抗氧化能力、消化酶抑制和良好药代动力学特征的最均衡组合。数种浸剂抑制α-淀粉酶（64.69% ± 0.86%–78.20% ± 0.57%）和胰脂肪酶（73.24% ± 1.96%–96.26% ± 5.25%），而初步卤虫（Artemia salina）筛选试验在高达10,000 ppm浓度下未检测到急性毒性。比较性ADMET分析显示，母体酚类与其预测的肠道微生物代谢物之间存在显著药代动力学差异。大多数天然多酚由于高分子量和极性而表现出低胃肠道吸收，而微生物来源的代谢物——包括尿石素（urolithins）、γ-戊内酯类（γ-valerolactones）和羟基苯基衍生物——显示出显著改善的肠道吸收、较低分子复杂度、降低的P-糖蛋白底物负担和增强的系统分布潜力，其中若干代谢物还被预测可透过血脑屏障。总体而言，这些发现提示肠道微生物生物转化可能是决定民族植物多酚系统生物利用度的关键因素。将植物化学分析、生物活性评价与ADMET预测相结合，提出了一个生物勘探框架，用于优先筛选传统食用的药用植物，作为未来功能食品和营养保健品开发中具有前景的生物活性化合物来源，同时为未来的代谢组学、基于生理的药代动力学（PBPK）和临床验证研究提供支持。

论文解读

1. 研究背景与目的
墨西哥瓦斯特卡波托西纳（Huasteca Potosina）的特内克（Tenek）地区拥有丰富的民族植物学知识，近期记录到468种植物。然而，多数资源缺乏植物化学和生物学验证，传统使用与科学证据之间仍存在空白；植物化学成分受地理、季节与环境影响，且既往药理研究多集中于有机溶剂提取物或单体化合物，与当地人群实际饮用的水浸剂（infusion）不同。本研究因此选择当地传统食用的8种民族植物，以整合植物化学、生物活性和计算药代动力学方法进行生物勘探，并采用吸收、分布、代谢、排泄和毒性（ADMET）预测来优先筛选功能性食品与营养保健品候选资源。

2. 研究内容与总体结论
研究人员对Acrocomia aculeata、Struthanthus quercicola、Brosimum alicastrum、Phyllanthus adenodiscus、Physalis gracilis、Lysiloma acapulcense、Tradescantia zanonia和Blechum pyramidatum8种水浸剂进行了比较评价。结果表明，浸剂富含可水解鞣质、黄酮类和酚酸，并具有抗氧化、消化酶抑制及初步低急性毒性特征；超高效液相色谱-光电二极管阵列检测-电喷雾电离-串联质谱（UPLC-PDA-ESI-MS/MS）与ADMET预测共同提示，肠道微生物代谢可能决定这些多酚的系统生物利用度。该整合工作流程为传统药用植物的优先排序提供了可复用的生物勘探框架。

3. 主要技术方法
研究人员采用标准化水煎法制备8种浸剂；以UPLC-PDA-ESI-MS/MS鉴定和定量酚类化合物；以比色法测定总酚（TPC）、总黄酮（TFC）和总原花青素（TPAC）；以DPPH、ABTS、FRAP、ORAC和NO清除试验评估抗氧化活性；以α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶抑制试验评估代谢相关活性；以卤虫（Artemia salina）致死性试验作急性毒性初筛；以偏最小二乘判别分析（PLS-DA）和变量重要性投影（VIP）筛选判别代谢物，进而用SwissADME、pkCSM、ProTox-3.0和DeepPK平台进行ADMET预测。植物材料采自墨西哥圣路易斯波托西州Tampamolón Corona和Ciudad Valles，凭证标本存放于SLPM标本馆。

4. 研究结果

4.1 浸剂功能表征
4.1.1 酚类组成
比色法显示，S. quercicola总酚最高（30,066.67 μg GAE g^-1），A. aculeata次之（27,866.67 μg GAE g^-1），B. pyramidatum最低（1,433.33 μg GAE g^-1）。总黄酮与总酚趋势类似；原花青素以B. alicastrum最高（3,993.94 μg CE g^-1），B. pyramidatum未检出。

4.1.2 抗氧化能力
DPPH试验中P. gracilis、A. aculeata、S. quercicola和B. pyramidatum活性最高且无显著差异；ABTS试验中B. pyramidatum、T. zanonia、L. acapulcense和A. aculeata最高；FRAP试验中S. quercicola最高（264.15 μmol TE g^-1）；ORAC试验中A. aculeata最高（1,444.69 μmol TE g^-1），S. quercicola次之（1,227.49 μmol TE g^-1）；NO抑制以S. quercicola最强（30.82%）。这说明抗氧化能力随测定机理不同而呈现物种特异性排序。

4.1.3 消化酶抑制活性
在25 mg mL^-1固定浓度下，所有浸剂对α-淀粉酶抑制率均>64%，A. aculeata（78.20%）和S. quercicola（76.29%）最高；IC₅₀最低为P. gracilis（1.24 ppm）和S. quercicola（1.46 ppm）。α-葡萄糖苷酶抑制以P. gracilis最强（66.58%），P. adenodiscus（57.93%）和B. pyramidatum（52.34%）次之，IC₅₀以P. gracilis最低（7.33 ppm）。胰脂肪酶抑制率为73.24%–96.26%，T. zanonia最高（96.26%），P. adenodiscus（93.76%）和B. alicastrum（91.57%）次之。

4.1.4 初步毒性评价
卤虫致死试验中，仅B. pyramidatum和P. gracilis有可计算LC₅₀（分别为5,099.07和7,338.43 ppm），其余物种在10,000 ppm以上未达50%死亡；按常用标准所有浸剂均属无毒。

4.2 浸剂酚类谱（UPLC-PDA-ESI-MS/MS）
靶向UPLC-PDA-ESI-MS/MS分析共鉴定或注释51种酚类化合物，包括18种黄酮、21种酚酸及其衍生物、12种可水解鞣质。各物种呈现独特酚类特征：P. gracilis和A. aculeata富含黄酮糖苷和羟基肉桂酸；S. quercicola富含缩合鞣质与可水解鞣质；L. acapulcense富含没食子酸和鞣花酸衍生物；P. adenodiscus富含原儿茶酸和鞣花酸结合物；B. alicastrum富含咖啡酰奎宁酸、绿原酸、奎宁酸和异阿魏酸。

4.3 母体酚类代谢物的化学计量学判别
通过PLS-DA与VIP评分，可水解鞣质（尤其pedunculagin I/II）对物种判别贡献最大；被优先化用于ADMET分析的化合物还包括儿茶素、芦丁、槲皮素3-O-葡萄糖苷、山柰酚7-O-葡萄糖苷、咖啡酰奎宁酸、p-香豆酸、没食子酸、根皮苷、tellimagrandins、castalagin及鞣花酸糖苷。热图显示各物种丰度模式明显不同，B. pyramidatum和T. zanonia的酚类谱多样性较低。

4.4 母体酚类ADMET预测
基于SwissADME、pkCSM和ProTox-3.0等预测，高分子量可水解鞣质和黄酮糖苷多被预测为低肠道吸收或低口服生物利用度，部分为P-糖蛋白底物；儿茶素、p-香豆酸、没食子酸和3-羟基苯甲酸则预测具有高肠道吸收。仅p-香豆酸和3-羟基苯甲酸预测可透过血脑屏障；没食子酸预测抑制CYP3A4。个别化合物出现心脏毒性或致癌性预警。

4.5 肠道微生物代谢物ADMET预测
对文献整理得到的21种肠道微生物代谢物（尿石素类、γ-戊内酯类、羟基苯乙酸和羟基苯丙酸类等）进行相同预测，几乎所有代谢物均呈现高胃肠吸收、无P-糖蛋白底物倾向和中等清除率；尿石素A和B还预测可透过血脑屏障。部分尿石素预测存在CYP抑制、hERG II或药物性肝损伤（DILI）预警，但计算机预测需在暴露-剂量条件下谨慎解读。BOILED-Egg可视化进一步支持母体酚类与微生物代谢物在吸收和脑渗透上的差异。

5. 讨论总结与研究结论
讨论指出，酚类含量差异主要反映物种特异的苯丙烷代谢分配；抗氧化活性受酚类结构类型影响，不能用单一试验概括；消化酶抑制为多靶点作用，α-葡萄糖苷酶优先抑制可能更利于餐后血糖管理。卤虫试验仅提示低急性毒性，不能替代哺乳动物毒理评价。S. quercicola为半寄生植物，其可水解鞣质谱不能排除寄主（Citrus limon）影响。母体多酚的低预测吸收提示其作用可能以肠道局部为主，而肠道微生物产生的低分子代谢物可能改善系统暴露；ADMET预测仅作为优先化工具，不能替代基于生理的药代动力学（PBPK）验证。研究结论可概括为：本研究表明，来自Huasteca Potosina的民族植物浸剂是具有独特酚类特征、多功能生物活性及初步卤虫试验低急性毒性的前景酚类来源；整合植物化学、生物活性、化学计量学优先化和ADMET预测所提出的工作流程，可为功能食品应用候选生物活性化合物提供稳健的生物勘探框架；结果还支持肠道微生物生物转化可能影响膳食多酚药代动力学行为的假设，并强调在转化或临床应用前需在合适模型中开展毒理学与药代动力学验证。