蓖麻籽提取物的成骨潜力：植物化学成分分析及体外和计算机模拟评估

《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》：Osteogenic Potential of Ricinus communis Seed Extract: Phytochemical Profiling, In Vitro and In Silico Evaluation

　　

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  气相色谱-质谱（GC-MS）分析在R. communis种子中鉴定出了37种具有生物活性的植物成分。
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  该提取物促进了成骨细胞的增殖、碱性磷酸酶（ALP）活性和矿化作用。
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  主要植物化合物显示出与BMPR2、PTHr1和LRP受体的强结合能力。
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  分子动力学分析证实了受体-配体的稳定相互作用。
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  鉴定出的化合物具有良好的药代动力学（ADME）和药物相似性特征。

引言

骨质疏松症是一种慢性代谢性骨骼疾病，其特征是骨矿物质密度降低、骨微结构恶化以及易于发生脆性骨折（Lane, 2006）。骨质疏松症是由于骨形成与骨吸收之间的失衡所致，这种失衡可能由衰老、雌激素缺乏、遗传倾向、营养不足和生活方式相关因素引起（Compston et al., 2017）。该疾病主要影响绝经后的女性，并且随着年龄的增长而更为普遍（S?zen et al., 2017）。全球有超过2亿人患有骨质疏松症，由于其导致残疾、增加发病率和医疗费用，因此成为重大的公共卫生负担（International Osteoporosis Foundation, 2024）。在印度，所有年龄段的人群中骨质疏松症的患病率表明，有2.3亿人年龄超过50岁，其中20%的女性受到骨质疏松症的影响（Khadilkar et al., 2015）。最近的研究表明，来自水果和蔬菜的植物化学物质（包括维生素、黄酮类和多酚）具有促进骨骼强度的潜力，它们可以通过减少骨丢失、促进成骨细胞介导的骨形成、抑制破骨细胞生成和减轻氧化应激引起的骨损伤来发挥作用（Abdelnabi and Mohsin, 2025）。

Ricinus属包括一些草本植物，其中已知的一个物种是Ricinus communis，通常被称为蓖麻。这种植物原产于非洲和印度（Abomughaid et al., 2024）。Ricinus communis种子富含多种生物活性植物化学物质，如蓖麻油酸、植物甾醇、生育酚、黄酮类、酚酸、脂肪酸、生物碱和萜类化合物，其中许多具有抗氧化、抗炎和再生特性（Abdul et al., 2018）。最近的药理学研究表明，Ricinus communis中的植物成分具有广泛的生物活性，包括抗炎和抗糖尿病效果（Chakrabolty et al., 2026），以及强大的抗氧化和清除自由基的能力（Shokeen et al., 2008; Ilavarasan et al., 2006）。从机制上看，黄酮类可以刺激成骨细胞的增殖和碱性磷酸酶（ALP）活性（Beloti et al., 2003）；β-谷甾醇可以上调成骨标志物，如ALP、Runx2、骨钙素（OCN）和I型胶原蛋白（COL1A1），从而促进成骨细胞分化，并调节BMPs、PTHr1和LRP信号通路（Li et al., 2025; Guo et al., 2025; Miyazono et al., 2010）；而生育酚则通过清除氧化应激源（ROS）和保护成骨细胞免于氧化应激诱导的凋亡而发挥强大的抗氧化作用（Qin et al., 2004）。这些特性共同表明，Ricinus communis中的植物化学物质具有作为骨质疏松症治疗药物的巨大潜力。尽管之前已有许多药用植物和植物化学物质被研究过其成骨和抗骨质疏松作用，但关于Ricinus communis种子植物成分的成骨潜力的科学证据仍然有限。尽管人们对用于骨骼再生的药用植物越来越感兴趣，Ricinus communis种子植物成分的成骨潜力仍需进一步阐明。特别是，此前还没有研究综合使用基于GC–MS的植物化学成分鉴定、原代成骨细胞生物学验证、分子对接、分子动力学模拟和药代动力学预测等方法来研究它们与关键成骨受体（如骨形态发生蛋白受体2型（BMPR2）、甲状旁腺激素1受体（PTH1R）和低密度脂蛋白相关蛋白1（LRP1）的相互作用。这些受体在通过多种成骨信号通路调节成骨细胞增殖、分化和骨形成中起着关键作用（Guasto et al., 2021）。因此，研究能够调节这些受体的植物化合物可能会为开发新的基于植物的骨质疏松症治疗方法提供宝贵见解。

因此，本研究旨在通过结合植物化学成分鉴定、体外成骨细胞实验、分子对接、分子动力学模拟和ADMET预测，全面评估Ricinus communis种子提取物的成骨潜力。使用GC-MS分析确定了Ricinus communis种子乙醇提取物中的主要植物化学成分，而其成骨潜力则通过测定成骨细胞增殖、碱性磷酸酶（ALP）活性和基质矿化作用以及在原代成骨细胞中的表现来评估；同时，还利用分子对接和分子动力学模拟评估了这些植物化学成分与关键成骨蛋白（BMPR2、PTHr1和LRP1）的相互作用。

章节片段

试剂和化学品

α-修饰的最小必需培养基（α-MEM，编号11900-073）、青霉素/链霉素抗生素溶液（编号15240-062）和II型胶原酶（编号9001-12-1）购自美国Gibco公司。Dispase II（编号42613-33-2）购自美国Sigma-Aldrich公司，胎牛血清（FBS，编号RM10434）和MTT（3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑ium溴化物；编号298-93-1）染料购自印度Himedia公司。所有使用的化学试剂均具有高纯度。

植物种子收集与鉴定

Ricinus

GC-MS分析

GC-MS分析鉴定了37种植物成分，主要为脂肪酸酯、植物甾醇、生育酚和碳氢化合物（图1，表1）。化合物鉴定的可靠性基于保留时间、相对峰面积（%）、碱基m/z值和分子特性，详见表1。主要峰对应于Z-7-十五烯醇（38.45%的面积），表明Ricinus中的不饱和脂肪醇衍生物占主导地位

结论

本研究通过综合植物化学、生物学和计算方法表明，Ricinus communis种子的乙醇提取物具有潜在的体外成骨活性。GC–MS分析鉴定了37种植物成分，主要为植物甾醇、生育酚和脂肪酸衍生物，其中一些成分之前已被证实具有抗氧化、抗炎和保护骨骼的作用。该提取物显著增强了原代

作者贡献声明

Azfar Jamal：撰写 – 审稿与编辑，数据分析。S.S.R. Baqri：撰写 – 审稿与编辑，研究，数据分析。Sahabjada Siddiqui：撰写 – 审稿与编辑，验证，监督，研究，资金获取，数据分析，概念构思。Mohammad Kamal：撰写 – 审稿与编辑，数据分析。Juveriya Israr：撰写 – 审稿与编辑，方法学设计。Tanveer Ahamad：方法学设计，研究。Rumana Ahmad：撰写 – 审稿与编辑

未引用的参考文献

Guasto and Cormier-Daire, 2021; Hanga-Farca? et al., 2023; He et al., 2026; Khadilkar and Mandlik, 2015; O'Boyle et al., 2011; Srivastava et al., 2022.

数据获取

数据见手稿或补充信息文件

利益冲突声明

致谢

Majmaah大学的研究生教育和科学研究院通过项目编号（R-2026-20X）为这项研究提供的资助。

Khursheed Ahmad|Tanveer Ahamad|Juveriya Israr|Shama Nigar|Rumana Ahmad|S.S.R. Baqri|Azfar Jamal|Mohammad Azhar Kamal|Sahabjada Siddiqui