酸枣与心叶鸟巢蕨酚类化合物的化学计量学及计算结构-活性关系分析：抗氧化与抗糖尿病潜力研究

《South African Journal of Botany》：Chemometric and computational structure–activity relationship analysis of Ziziphus jujuba and Nephrolepis cordifolia phenolics for antioxidant and antidiabetic potential

　　

• 酸枣（Ziziphus jujuba）通过酚类化合物展现出比NC更高的抗氧化和抗糖尿病活性。
• 化学计量分析凸显了酸枣酚类化合物的强大生物活性潜力。
• 构效关系确认了关键活性位点和分子反应性。
• 计算机模拟和实验结果共同支持酸枣作为一种有前景的药物来源。

引言
药用植物长期以来一直是传统医疗保健体系的重要组成部分，并且仍然是现代药物发现中生物活性化合物的宝贵来源（Davis and Choisy, 2024）。草药在初级医疗保健中被广泛使用，全球近80%的人口依赖植物基药物进行疾病预防和治疗（Balkrishna et al., 2024）。随着对合成药物不良反应和长期安全性的担忧日益增加，以及人们对天然疗法的兴趣日益浓厚，科学界对药用植物及其衍生物的关注度重新提升（Saggar et al., 2022）。此外，许多临床重要药物源自植物，凸显了药用植物作为结构多样且具有药理活性化合物的巨大潜力（Chaachouay and Zidane, 2024）。在植物源植物化合物中，酚类化合物和类黄酮因其强大的抗氧化特性而备受关注。这些次生代谢产物能有效清除活性氧（ROS），维持细胞氧化还原稳态，并保护生物分子免受氧化损伤。鉴于其多样的药理活性和良好的安全性，天然抗氧化剂越来越多地被研究用于慢性疾病的预防和管理，包括糖尿病、心血管疾病和神经退行性疾病（Bhuyan and Handique, 2022）。

氧化应激在糖尿病及其并发症的发病机制和进展中起着关键作用。活性氧（ROS）过量产生，加上抗氧化防御系统受损，导致细胞损伤/β细胞功能障碍、胰岛素抵抗、持续高血糖记忆和组织损伤（Caturano et al., 2023; Chen et al., 2025）。在此背景下，富含抗氧化植物化学物质的药用植物已成为有前景的治疗候选物。除了减轻氧化损伤外，许多植物源化合物通过多种机制发挥抗糖尿病作用，包括抑制碳水化合物水解酶、增强胰岛素敏感性、刺激葡萄糖摄取和调节葡萄糖代谢（Krawczyk et al., 2023; Uti et al., 2025）。此外，膳食抗氧化剂如多酚、类黄酮、类胡萝卜素和酚酸在调节2型糖尿病相关通路方面显示出显著潜力（Clemente-Suárez et al., 2025）。因此，鉴定和表征同时具有抗氧化和抗糖尿病活性的药用植物仍然是开发更安全、更有效的糖尿病治疗药物的重要研究领域。

酸枣（Ziziphus jujuba Mill.，又称枣或中国枣）是一种落叶树，属于鼠李科，以其丰富的营养组成和多样的药理活性而闻名（Sobhani et al., 2020）。先前的研究报告称，该植物含有丰富的多酚、类黄酮和维生素C，赋予其显著的抗氧化和抗炎作用，此外还可能减少慢性感染的威胁（Zhang et al., 2021; Shaban et al., 2023）。此外，酸枣叶提取物通过调节葡萄糖代谢和改善胰岛素敏感性显示出有前景的抗糖尿病潜力（Mahmoud et al., 2022; Riaz et al., 2021; Xue et al., 2021）。同样，心叶双盖蕨（Nephrolepis cordifolia (L.) C. Presl，俗称心叶骨碎补或鱼骨蕨）是一种药用蕨类植物，属于肾蕨科，传统上被用于治疗多种疾病。该植物富含类黄酮和酚类化合物，通过清除自由基和减轻氧化应激而赋予其强大的抗氧化活性（Baral et al., 2022）。此外，心叶双盖蕨还被报道具有抗炎（Pal et al., 2021）和抗菌（Jaishee et al., 2021）活性。传统上，它还被用于治疗呼吸系统健康，这归功于其祛痰特性，而其促进伤口愈合的潜力则归因于其促进皮肤再生和组织修复的能力（dos Santos et al., 2024）。

尽管酸枣和心叶双盖蕨的生物活性已被报道，但控制这些效应的植物化学因素及其潜在分子机制仍未得到充分表征。结合植物化学表征、化学计量分析和计算方法的综合研究十分有限。特别是，应用多元化学计量工具将酚类成分与生物活性相关联的研究很少受到关注。此外，尽管密度泛函理论（DFT）在阐明分子稳定性、反应性和构效关系方面具有潜力，但生物活性酚类化合物的电子和分子性质尚未进行系统研究。因此，缺乏全面的植物化学、化学计量和计算研究限制了机制理解，并阻碍了科学验证这些药用植物作为有前景的治疗资源的进程。

为弥补这些知识空白，本研究采用多学科方法，整合植物化学表征、化学计量分析、抗氧化和抗糖尿病评估、分子对接、密度泛函理论（DFT）计算、ADME预测、PASS分析和毒性评估。通过结合实验和计算方法，本研究不仅鉴定了酸枣和心叶双盖蕨的主要酚类成分，还阐明了其生物学相关性、分子相互作用、药代动力学特性和安全性特征。这种综合策略比之前主要关注单一生物活性的研究，为这些植物的治疗潜力提供了更全面的评价。研究结果预计将扩展当前对这些药用植物植物化学和药理学潜力的知识，并为它们在功能性食品、营养保健品和植物药物产品中的可能应用提供初步科学证据。此外，本文采用的工作流程可作为系统评估其他药用植物的有价值模型，并促进发现用于管理和代谢疾病相关氧化应激的新型天然化合物。然而，仍需要进一步进行体内和临床研究以验证其功效、安全性和治疗适用性。

各部分摘要

植物采集与提取
酸枣（Ziziphus jujuba Mill.）叶片和心叶双盖蕨（Nephrolepis cordifolia (L.) C. Presl）叶状体采集自印度南部，具体为Salem地区的Coimbatore和Yercaud，时间为2022年7月（图1）。采集的植物材料经清洗、室温阴凉处干燥后，研磨成细粉。将干燥植物粉末在索氏提取器中以纯乙醇为溶剂，在1:15（w/v）的植物材料与溶剂比下进行16小时的提取。选择乙醇作为提取溶剂是因为其对多酚类化合物具有良好的提取效率。

色谱条件
多酚类化合物的鉴定使用配备二极管阵列检测器（DAD）和反相C18柱（25cm × 4.6mm，5μm粒径）的制备-分析型HPLC系统（Agilent 1260系列）进行。流动相由溶剂A[含0.1%（v/v）甲酸的水]和溶剂B[甲醇（40:15, v/v）]按40:60（v/v）的比例混合组成（Mahmoud et al., 2022）。所有实验在环境温度（25 ± 2°C）下进行，进样体积为……（原文截断）

蛋白质受体检索
从蛋白质数据银行（PDB）（补充图1）检索了生物相关蛋白质靶标——超氧化物歧化酶（SOD；PDB ID: 5VF9）、人谷胱甘肽还原酶（GR；PDB ID: 1BWC）、人胰腺α-淀粉酶（PDB ID: 3BAJ），以及α-葡萄糖苷酶（PDB ID: 3WY1）。蛋白质结构以PDB格式下载，并在分析前检查结构完整性。每个蛋白质复合体通过去除共结晶配体、水分子以及非必需原子进行处理。

酸枣和心叶双盖蕨提取物中的酚类化合物池
本研究阐明了酸枣叶片和心叶双盖蕨叶状体中生物活性代谢物的差异。测定了总酚（TPC）、总类黄酮（TFC）、总单宁（TTC）和原花青素（TAC）含量，结果汇总于表1。TPC在植物间存在显著差异，酸枣含量较高（109.23 ± 1.91 mg GAE/g DW），而心叶双盖蕨为（73.77 ± 1.10 mg GAE/g DW）。观察到一种可能的趋势……（原文截断）

讨论
各文化中的传统知识长期以来一直认可植物的愈合作用，常将其用于治疗常见疾病、改善整体健康和促进福祉。这些有益作用主要归因于关键生物活性化合物，例如酚类、类黄酮和生物碱，它们在对抗氧化应激、管理糖尿病、促进伤口愈合和提供抗菌活性方面发挥关键作用。现代科学研究已验证了……（原文截断）

结论
本研究强调了酸枣和心叶双盖蕨作为酚类化合物的有价值来源，具有显著的抗氧化和抗糖尿病活性。尽管酸枣表现出更强的体外抗氧化和抗糖尿病活性，但心叶双盖蕨也显示出可测量的生物活性，支持其作为天然抗氧化剂和酶抑制剂的补充来源的潜力。酸枣在DPPH、ABTS、PM和MC中……（原文截断）

伦理声明
本研究不包含任何人类/动物样本。

资金
作者感谢新德里科学和技术部（编号：DST/WOS-A/LS-8/2020，日期：2022年12月16日）在WOS A计划下提供财务资助以开展本研究。

CRediT作者贡献声明
Anitha A.：撰写——初稿，获取资金，概念化。
Ponmurugan P.：监督指导。
Arunkumar D.：撰写——审阅与编辑，数据管理。
Vasantha Sakthi S.：调查研究，形式化分析。
Yamuna A.：可视化，验证。
Jeyapreethi S.：方法学。

利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的相互竞争的财务利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢
作者感谢新德里科学和技术部在WOS A计划下（编号：DST/WOS-A/LS-8/2020，日期：2022年12月16日）提供财务资助以开展本研究。作者感谢Bharathiar大学植物学系提供的设施支持。

Anitha A. | Ponmurugan P. | Arunkumar D. | Vasantha Sakthi S. | Yamuna A. | Jeyapreethi S.