厄瓜多尔泥炭藓（Sphagnum magellanicum Brid.）挥发性成分的化学组成及其乙酰胆碱酯酶抑制活性

《Molecules》：Chemical Composition and Acetylcholinesterase Inhibitory Activity of the Volatile Fraction from the Ecuadorian Moss Sphagnum magellanicum Brid

　　

研究人员首次采用改良Dean–Stark装置的蒸汽蒸馏法，提取了采自厄瓜多尔南部（海拔2740 m）的泥炭藓科（Sphagnaceae）植物Sphagnum magellanicum Brid.地上部分的挥发性成分（volatile fraction, VF），并利用气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）和气相色谱-火焰离子化检测（gas chromatography-flame ionization detection, GC-FID）对其进行了表征。共鉴定出89种化合物，占总VF的95.28% ± 1.95%。主要化学类别为正构烷烃（n-alkanes，39.94%）、醇类（17.56%）、倍半萜烯烃（13.10%）和含氧倍半萜（6.48%）。植醇（phytol）是含量最高的单一化合物（16.09% ± 0.07%），其次为正二十三烷（9.25% ± 0.82%）、正二十一烷（9.17% ± 0.54%）、正二十六烷（7.30% ± 0.99%）、正二十九烷（5.42% ± 0.14%）、(Z)-石竹烯（4.08% ± 0.32%）、十六烷酸（3.64% ± 0.25%）和正三十二烷（2.93% ± 0.21%）。研究人员采用Ellman比色法对该VF进行了体外乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase, AChE）抑制活性评价，结果显示其具有中等抑制效应，半数抑制浓度（IC₅₀）为77.0 ± 1.03 μg/mL。上述结果首次完成了对厄瓜多尔产S. magellanicum的植物化学与药理学表征，确立其作为生物活性挥发性成分潜在来源的地位，具有进一步药理学研究价值。

**研究背景与目的**

苔藓植物（Bryophyta）全球已描述超过13,000种，是仅次于被子植物的第二大陆生植物类群。泥炭藓属（Sphagnum）以次级代谢产物多样性著称，已知含有甾醇、三萜类（如熊果酸）、脂肪酸、脂肪醇及酚类化合物；气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）研究显示其代谢谱具有季节性波动。然而，南美栖息地来源的S. magellanicum挥发性成分（volatile fraction, VF）的植物化学表征仍属空白，构成苔藓植物化学领域的重要知识缺口。另一方面，乙酰胆碱酯酶（acetylcholinesterase, AChE）抑制是阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）对症治疗的核心策略，现有FDA批准药物仅提供症状缓解且存在不良反应，促使研究者从植物来源中寻找新型天然抑制剂。厄瓜多尔是全球苔藓植物多样性最高的地区之一，区域调查显示39种苔藓中30种具有胆碱酯酶活性；Sphagnum属在传统医学中亦用于伤口护理、感染治疗和退热。基于上述背景，研究人员首次对厄瓜多尔南部海拔2740 m采集的S. magellanicum Brid.地上部分开展VF化学组成与AChE抑制活性研究。

**主要技术方法**

研究人员于2024年5至7月在厄瓜多尔Zamora Chinchipe省Sabanilla的El Tiro区域（3°58′05.9″ S, 79°08′00.5″ W，海拔2740 m a.s.l.）采集S. magellanicum Brid.地上部分，同一植物群落采集以保证环境条件一致（采集许可号MAATE-ARSFC-2022-2839；凭证标本保存于HUTPL标本馆，编号HUPTPL AB-1331；植物学鉴定由ángel Benítez博士完成）。采用实验室改良的Dean–Stark装置进行蒸汽蒸馏提取VF，三批植物材料（1502.41、1201.03和1302.50 g）平均产率为0.032%（w/w）。VF经GC-MS（TR-5MS毛细管柱，电子轰击电离70 eV，m/z 40–400）定性分析，结合线性保留指数（linear retention index, LRI）与NIST 2017质谱库比对（最低匹配因子80%）；采用GC-FID峰面积归一化法定量，三次独立制备样品结果以平均值±标准差表示。AChE抑制活性采用Ellman比色法评价，以多奈哌齐盐酸盐为阳性对照，IC₅₀值由非线性回归计算。

**研究结果**

**2.1 挥发性成分得率与化学组成**

GC-MS分析共鉴定出89种化合物，三次重复分别占总VF的93.03%、96.41%和96.41%，化合物归为12个化学类别。正构烷烃（n-alkanes）为最优势类别（39.94% ± 0.39%），其次为醇类（17.56% ± 0.30%）、倍半萜烯烃（13.10% ± 1.15%）和含氧倍半萜（6.10% ± 0.89%）。含量超过2.0%的11种主要化合物合计约占64.88%，其中植醇为单一含量最高化合物（16.09% ± 0.07%），随后依次为正二十三烷（9.25% ± 0.82%）、正二十一烷（9.17% ± 0.54%）、正二十六烷（7.30% ± 0.99%）、正二十九烷（5.42% ± 0.14%）、(Z)-石竹烯（4.08% ± 0.32%）、十六烷酸（3.64% ± 0.25%）和正三十二烷（2.93% ± 0.21%）。

**2.2 乙酰胆碱酯酶抑制活性**

Ellman比色法浓度-响应曲线显示，该VF对AChE具有中等抑制活性，IC₅₀值为77.0 ± 1.03 μg/mL。阳性对照多奈哌齐盐酸盐的IC₅₀为12.40 ± 1.35 nM，按质量浓度约相当于0.0052 μg/mL。按质量浓度比较，VF效力比多奈哌齐低约4个数量级；但该比较涉及复杂混合物与纯化合物，并非摩尔等价，故仅供参考。

**讨论与结论**

讨论部分指出，该VF以正构烷烃为优势类别，与Sphagnum属已知的C₂₁–C₃₃角质层蜡烷烃分布模式一致；植醇作为最丰富化合物，文献报道其具有抗炎（COX-1、COX-2、NF-κB和IL-1β通路）及抗癌潜力；倍半萜类总量超过19%，其中石竹烯类化合物具有细胞保护活性；十六烷酸可竞争性抑制磷脂酶A2（phospholipase A2, PLA2），与植醇和石竹烯共存可能产生叠加抗炎效应。与葡萄牙产的S. palustre和S. magellanicum相比，厄瓜多尔材料中倍半萜类显著富集而欧洲材料未检出，突出了地理来源对苔藓化学型的影响。研究人员同时指出，蒸汽蒸馏提取法可能不完全反映活体苔藓顶空组成并可能产生热致产物，未来需采用顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction, HS-SPME）进行方法间比较。全VF测定无法将观察到的AChE抑制归因于单一化合物，亦无法评估协同或叠加效应，需通过生物测定引导分级分离和单体成分组合试验加以阐明。

研究结论部分可概括为：本研究首次报道了厄瓜多尔南部产S. magellanicum Brid.地上部分经蒸汽蒸馏所得VF的化学组成及其AChE抑制活性。共鉴定89种化合物，占总VF的93.03%–96.41%。该VF化学谱以正构烷烃（39.94%）为主，与Sphagnum属脂质地球化学特征一致；但特定的烷烃分布格局及植醇（16.09% ± 0.07%）作为最主要的单一化合物，构成了该厄瓜多尔化学型的独特特征。VF在Ellman体外试验中表现出中等AChE抑制活性（IC₅₀=77.0 ± 1.03 μg/mL），是该物种抗胆碱酯酶潜力的首次报道。该中等活性可能与其正构烷烃比例高而倍半萜比例相对较低有关。研究结果进一步验证了厄瓜多尔苔藓植物作为未充分开发生物活性次级代谢产物来源的药理学意义。