取决于溶剂的溶血活性以及大麻属植物(Humulus lupulus L.)提取物的植物化学分析:整合抗氧化检测、密度泛函理论(DFT)分析和分子对接技术

《Journal of Chromatography B》:Solvent-dependent hemolytic activity and phytochemical profiling of Humulus lupulus L. extracts: Integrating antioxidant assays, DFT analysis, and molecular docking

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年11月08日 来源:Journal of Chromatography B 2.8

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  •提取溶剂影响了啤酒花提取物的化学和生物学特性。•甲醇显示出较强的抗氧化活性,但同时也导致了最大的溶血效应。•水和乙醇提取物对红细胞的相容性更好。•气相色谱-质谱(GC–MS)分析显示了不同的溶剂依赖性植物化学成分。•分子对接(Docking)和密度泛函理论(DFT)研究了与红细

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    提取溶剂影响了啤酒花提取物的化学和生物学特性。
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    甲醇显示出较强的抗氧化活性,但同时也导致了最大的溶血效应。
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    水和乙醇提取物对红细胞的相容性更好。
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    气相色谱-质谱(GC–MS)分析显示了不同的溶剂依赖性植物化学成分。
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    分子对接(Docking)和密度泛函理论(DFT)研究了与红细胞相关靶点的相互作用。

引言

啤酒花,学名为Humulus lupulus L.,是一种在全球广泛种植的药用植物。这种属于大麻科(Cannabaceae)的适应性强的植物,在工业和医药领域有重要应用[1]。啤酒花在啤酒工业中得到广泛应用,含有树脂、苦味酸、挥发油和黄酮等多种成分[2]。除了啤酒生产外,啤酒花还被用于传统医学中,以缓解焦虑、痉挛、咳嗽、发热和牙痛等症状;啤酒花树脂还被用作轻度镇静剂[3]。啤酒花中的黄酮类化合物具有多种生物活性,其中最显著的是心脏保护作用,同时它们还具有抗氧化、抗炎、抗癌和抗菌特性[4]。人们对啤酒花的潜在用途越来越感兴趣,尤其是在医药、制药和营养补充剂行业,这使得研究人员开始关注这种植物。
啤酒花是一种具有多样化学成分的药用植物。先前的研究表明,啤酒花含有酰基化的黄酮类化合物、香豆素、苦味酸、脂肪酸、脂肪醇和环状多元醇等,这些成分大多具有抗氧化、抗菌、抗炎等生物活性[5]。然而,检测到的植物化学成分很大程度上取决于提取方法和分析技术[6]。特别是,气相色谱-质谱(GC–MS)分析主要用于表征可提取组分中的挥发性及半挥发性成分。因此,在所采用的分析条件下,脂肪酸衍生物、脂肪醇、小分子有机酸和醋酸酯等化合物更有可能被检测到,而较大且不易挥发的成分可能无法在该组分中体现[7]。
植物次生代谢物的生物活性受到细胞膜及其进行氧化还原反应能力的强烈影响。评估溶血活性是判断潜在毒性和生物相容性的重要指标,尤其是考虑其对细胞膜的可能影响时[8]。溶血活性是一种测量各种化学物质破坏红细胞膜能力的方法,从而导致细胞内物质释放到细胞外基质中。这种方法常用于研究对细胞膜完整性的影响[9]。由于红细胞具有富含磷脂的膜结构且容易受到氧化应激的影响,因此它们成为研究植物提取物与膜相互作用的有效模型[10]。因此,测定溶血活性不仅能显示潜在的细胞毒性,还有助于我们理解植物提取物与细胞膜的相互作用方式。根据文献,溶血活性超过30%的植物提取物对红细胞有害,而低于这一阈值的溶血活性则表明细胞毒性和生物安全性较低[11]。
本研究旨在全面表征使用不同提取溶剂获得的Humulus lupulus L.提取物的生物和化学性质。尽管啤酒花的抗氧化潜力及多种药理特性已得到广泛研究,但其溶血活性此前尚未被报道。据我们所知,这是首次在综合化学和计算框架内比较多种特定溶剂的H. lupulus L.提取物的直接溶血效应的研究。此外,还对抗氧化活性、植物化学成分和元素组成进行了全面研究,并通过分子对接和密度泛函理论(DFT)分析进一步支持实验结果,以评估这种药用植物的生物活性潜力和安全性。
先前的研究已经探讨了提取溶剂对Humulus lupulus L.提取物植物化学成分和抗氧化特性的影响[12]、[13]。然而,本研究通过在同一实验框架内整合抗氧化活性和溶血活性评估、GC–MS和ICP-MS分析、DFT计算以及分子对接分析,扩展了这些方法。这种综合方法提供了更广泛的评估,揭示了溶剂依赖性的化学特性和红细胞的相容性,强调了评估溶血效应与抗氧化潜力同样重要的意义。

章节摘录

植物材料和样品制备

商业上可购买的干燥Humulus lupulus L.植物材料是从土耳其锡瓦斯(Sivas)的一家当地草本供应商处购买的。由于材料是商业采购的,无法核实其原始栽培地点或收集位置及相应的GPS坐标。分类鉴定和验证工作由锡瓦斯Cumhuriyet大学(Sivas, Türkiye)健康服务职业学院的植物学家Assoc. Prof. Dr. Gül?en Gü?lü完成。

Humulus lupulus L.提取物的提取收率

提取收率因所用溶剂的不同而有所差异。甲醇的收率最高(2.041%,0.2041克),其次是乙醇(1.952%,0.1952克)和水(1.624%,0.1624克),而丙酮的收率最低(0.963%,0.0963克)。

总酚类和总黄酮含量

不同溶剂制备的Humulus lupulus L.提取物的总酚类(TPC)和总黄酮类(TFC)含量见图1。甲醇提取物的TPC最高(141.5 mg GAE g?1),其次是乙醇提取物(113.9 mg GAE g?1),而水和……

讨论

溶血活性是判断植物提取物血液相容性和膜相关毒性的重要指标,因为它直接反映了通过释放细胞内血红蛋白破坏红细胞膜完整性的程度。由于红细胞对其膜环境的变化非常敏感,这种检测方法为评估生物活性植物成分是否会对细胞产生不利影响提供了一种实用的体外方法。

结论

本研究表明,Humulus lupulus L.提取物的生物活性和血液相容性受提取溶剂的强烈影响。在测试的提取物中,甲醇表现出显著的抗氧化活性,但也导致了最大的溶血效应,而乙醇和水的红细胞相容性相对较好。这些发现表明,仅凭抗氧化能力不足以确定啤酒花提取物的生物学适用性。

作者贡献声明

Dilara ülger ?zbek:撰写——审阅与编辑、初稿撰写、可视化、方法学设计、实验设计、概念构建。Emre Can Buluz:初稿撰写、软件使用、方法学设计、数据分析。Sava? Kaya:撰写——审阅与编辑、监督、概念构建。

资金支持

本研究未获得任何外部资金支持。

利益冲突声明

致谢

锡瓦斯Cumhuriyet大学先进技术研发与应用中心(CüTAM)在完成本工作过程中提供的帮助。
Dilara ülger ?zbek|Emre Can Buluz|Sava? Kaya

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