白蒿（Artemisia albida Willd.）中新骨架倍半萜Albiterpene A及多酚类成分的α-葡萄糖苷酶/PTP1B抑制与抗氧化活性研究

《Molecules》：Potential Applications of Next-Generation Probiotics in the Development of Functional Food Products

　　

传统草药长期以来是治疗多种疾病的重要治疗剂来源，蒿属（Artemisia）因其生物活性次级代谢产物的多样性而受到广泛关注。在本研究中，研究人员聚焦于采集自哈萨克斯坦阿拉木图地区的Artemisia albida Willd.。采用多种色谱技术获得15个化合物。通过高分辨电喷雾电离质谱（HRESIMS）、核磁共振（NMR）和电子圆二色谱（ECD）阐明其结构，发现1个新骨架倍半萜Albiterpene A（1），以及1个已知倍半萜、1个木脂素、1个脂肪酸酯和11个酚类化合物。通过含时密度泛函理论（TDDFT）ECD计算确定Albiterpene A的绝对构型。同时，采用α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）、蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）、细菌神经氨酸酶（BNA）和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）试验评价分离化合物的抑制活性和自由基清除活性。在所有受试化合物中，arteanoflavone表现出最强的α-葡萄糖苷酶（IC₅₀ = 3.2 ± 0.07 μM）和PTP1B（IC₅₀ = 6.8 ± 0.14 μM）抑制活性以及较强的DPPH自由基清除活性（IC₅₀ = 1.5 ± 0.03 μM），优于阳性对照脱氧野尻霉素（DNJ）和Trolox。采用分子对接阐明arteanoflavone、绿原酸（chlorogenic acid）和咖啡酸乙酯（caffeic acid ethyl ester）对PTP1B（1NNY）和人α-葡萄糖苷酶（2QMJ）的可能结合模式。对接评分提示两个靶标上具有一致的结合亲和力排序：绿原酸 > arteanoflavone > 咖啡酸乙酯。

研究背景与意义：蒿属（Artemisia L.）隶属于菊科（Compositae/Asteraceae），广泛分布于亚洲、欧洲和北美，具有药用、农业和园林等用途。哈萨克斯坦药用植物资源丰富，但其蒿属植物的次级代谢产物（secondary metabolites）和生物活性研究仍不充分。Artemisia albida Willd.为哈萨克斯坦若干地区分布的多年生植物，化学成分涉及木脂素、三萜、倍半萜、生物碱和甾体等。S. M. Adekenov和E. M. Suleimenov曾从东哈萨克斯坦Ivanovsky ridge采集的A. albida中分离eupatilin及其5′-甲基醚、倍半萜内酯和部分黄酮类成分，并开展初步定性定量分析。前期对九种蒿属植物提取物的筛选显示，A. albida的MeOH提取物对α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）、蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）和细菌神经氨酸酶（BNA）分别具有55.8%、85.5%和95.5%的抑制潜力，提示其可能含有抗糖尿病、肥胖和细菌感染的活性候选物；然而， responsible constituents尚未明确，且缺乏系统的植物化学研究。因此，研究人员对采自阿拉木图地区的A. albida进行化学 profiling 和生物活性追踪，以阐明其活性成分并评价多靶点潜力。

关键技术方法：样本为A. albida Willd.地上部分，2023年9月末采自哈萨克斯坦阿拉木图地区，凭证标本KAZNU-230901保存于Al-Farabi Kazakh National University。研究人员采用70%乙醇浸提，经石油醚、二氯甲烷和正丁醇分配；二氯甲烷和正丁醇部位经AB-8/D101大孔吸附树脂、Sephadex LH-20、Toyopearl HW-40F、硅胶柱色谱及半制备HPLC分离；通过HRESIMS、NMR、ECD及TDDFT ECD计算鉴定结构；采用α-葡萄糖苷酶、PTP1B、BNA抑制和DPPH自由基清除试验评价活性；并用AutoDock Vina进行分子对接（molecular docking）。

研究结果：
2.1. Isolated Compounds from A. albida：通过色谱分离并结合HRESIMS、NMR、ECD和TDDFT ECD计算，研究人员从二氯甲烷和正丁醇部位获得15个化合物。化合物1经HRESIMS确定分子式为C₁₅H₂₄O₃，NMR和2D NMR显示其为6/5稠合双环γ-内酯骨架；NOESY和TDDFT ECD确定其绝对构型为1R,4S,5R,10R，命名为Albiterpene A，并推测其由eudesmane型前体经环氧化、氧化裂解、脱水、氧化、分子内酯化及环氧化物开环等步骤形成。其余化合物包括6α-hydroxyanhydrooplopanone（2）、1个木脂素（3）、arteanoflavone（4）以及多个黄酮、酚酸和糖苷类成分（5–7, 9–15）。所有15个化合物均为首次从A. albida Willd.中分离，说明该种是结构多样次级代谢产物的来源。

2.2. The Inhibitory Potential of Isolated Constituents from A. albida Willd.：通过α-葡萄糖苷酶、PTP1B、BNA和DPPH试验，arteanoflavone表现出最强的α-葡萄糖苷酶（IC₅₀ = 3.2 ± 0.07 μM）和PTP1B（IC₅₀ = 6.8 ± 0.14 μM）抑制以及较强DPPH自由基清除活性（IC₅₀ = 1.5 ± 0.03 μM），优于阳性对照DNJ和Trolox。咖啡酸乙酯和绿原酸也显示α-葡萄糖苷酶与PTP1B双重抑制，与儿茶酚型羟基增强电子供体和氢键结合有关；catechin和epicatechin显示相近的多靶点活性。Albiterpene A和6α-hydroxyanhydrooplopanone显示中等α-葡萄糖苷酶（IC₅₀ = 24.7 ± 0.5和35.6 ± 0.7 μM）及PTP1B（IC₅₀ = 28.0 ± 0.6和54.3 ± 1.1 μM）抑制，DPPH清除较弱（IC₅₀ = 12.4 ± 0.2和22.4 ± 0.5 μM）；vitexin-2^′′-O-β-D-glucopyranoside活性弱至中等，可能与大体积糖基造成空间位阻有关。总体而言，黄酮和酚类化合物的抗氧化与抗糖尿病活性相关性最强，羟基化和共轭模式是关键。分子对接显示，arteanoflavone、绿原酸和咖啡酸乙酯对PTP1B（1NNY）和人α-葡萄糖苷酶（2QMJ）的Vina评分排序均为绿原酸 > arteanoflavone > 咖啡酸乙酯，但与实验IC₅₀排序不一致；体外α-葡萄糖苷酶试验使用酵母酶，而2QMJ为人maltase–glucoamylase的N端亚基，差异可能来自评分函数限制和物种/构建差异，且未通过redocking报告RMSD参考值，因此对接结果应解释为计算预测而非实验验证的原子水平结合模式。

讨论部分总结：讨论指出，多羟基化和甲氧基化黄酮及酚酸对双重抑制和抗氧化潜力贡献显著；儿茶酚型羟基、黄酮骨架和糖基化状态影响活性。对接结果中绿原酸因极性接触和盐桥密度较高而评分最高，arteanoflavone更依赖π-π堆积和疏水作用，咖啡酸乙酯极性官能团较少而预测亲和力较弱；但arteanoflavone实验活性更强，提示除简单酚羟基密度外仍有其他因素影响体外靶标结合。

研究结论（译）：本研究通过二氯甲烷和正丁醇提取物的色谱分离，从A. albida Willd.中获得15个化合物；经波谱和计算分析鉴定出2个倍半萜，包括新骨架倍半萜Albiterpene A（1），以及1个木脂素、1个脂肪酸酯和11个酚类化合物。所有15个化合物均为首次报道，扩展了该种植物化学成分知识并显示其结构多样性。研究人员首次评价了全部15个化合物对PTP1B、α-葡萄糖苷酶和BNA的抑制活性及抗氧化活性，并通过TDDFT ECD计算确定了Albiterpene A的绝对构型。arteanoflavone表现出最强的α-葡萄糖苷酶（IC₅₀ = 3.2 ± 0.07 μM）和PTP1B（IC₅₀ = 6.8 ± 0.14 μM）抑制及较强DPPH自由基清除活性（IC₅₀ = 1.5 ± 0.03 μM），优于阳性对照DNJ和Trolox；咖啡酸乙酯和绿原酸显示显著的双重抑制，catechin和epicatechin显示相近的多靶点活性；Albiterpene A和6α-hydroxyanhydrooplopanone显示中等α-葡萄糖苷酶和PTP1B抑制。对接结果提示绿原酸预测结合最强，arteanoflavone更依赖π-π堆积和疏水作用，咖啡酸乙酯预测亲和力较弱；对接评分仅反映计算结合能，arteanoflavone更强的实验活性提示体外靶标结合受简单酚羟基密度之外因素影响。总体而言，这些发现突出A. albida的植物化学多样性和多靶点生物活性，值得进一步深入探索。