通过生物活性导向的斑马鱼表型筛选及机制验证发现 Borojó 中的新型抗炎化合物

《Bioorganic Chemistry》：Discovery of novel anti-inflammatory compounds from Borojó via bioactivity-guided zebrafish phenotyping screening and mechanistic validation

　　

摘要

从Borojó（Borojoa patinoi Cuatrecasas）中分离得到五个新化合物：(3R,4S)-4-(2-甲氧基-2-氧代乙基)环戊-1-烯-1,3-二羧酸（1）、(3R,4S)-4-甲基环戊-2-烯-1,3-二羧酸（2）、(3R,4S)-4-(羧甲基)环戊-1-烯-1,3-二羧酸（3）、反式-3-氧代-3,3a,6,6a-四氢-1H-环戊[a]呋喃-4-羧酸（4）和反式-3,3a,4,6a-四氢-2H-环戊[b]呋喃-5-羧酸（5），以及四个已知次级代谢产物：二羟基苯甲酸（6）、反式-阿魏酸（7）、呋喃-2-羧酸（8）和5-羟甲基糠醛（9）。通过波谱数据（UV、IR、MS、NMR、CD）确定了其结构。斑马鱼模型中的抗炎评估表明，粗提物和所有分离物均能抑制中性粒细胞募集，其中1的活性最强。机理研究显示，1通过调控STAT3和TNF-α/NF-κB p65/IκBα通路抑制LPS诱导的炎症，减少炎症细胞浸润、细胞因子表达（IL-6、TNF-α）以及p-STAT3（Tyr705）和NF-κB p65的核转位。分子对接证实了其能与STAT3和TNF-α结合。Borojó中新型抗炎化合物的发现及其机理验证，为其传统用途提供了分子基础，支持其作为功能性食品或治疗剂的开发。

引言

近年来，全球对天然食品和功能性食品的需求激增，这主要得益于消费者健康意识的提高。值得注意的是，功能性食品的概念已从可选的膳食补充剂转变为日常营养的重要组成部分，这一转变在COVID-19疫情期间显著加速[1]。同时，众多研究报告指出，抗炎饮食（富含水果、蔬菜和全谷物）可通过调控炎症通路降低慢性代谢性疾病的风险[2]。这一转变凸显了抗炎功能性食品创新在满足当代健康与福祉需求中的关键作用。

Borojó（Borojoa patinoi Cuatrecasas）是一种广泛分布于哥伦比亚太平洋地区的果实，具有高能量和营养价值[3]，已在中国和欧盟提交为新食品审批[4]。该果实具有抗氧化、抗菌和免疫调节特性，这归因于其活性成分包括多糖、脂肪酸和氨基酸等[5]、[6]、[7]、[8]、[9]，支持其作为功能性食品或生物活性成分的潜力。除营养价值外，Borojó在传统民族医学中还用于治疗伤口愈合、皮肤病、呼吸系统疾病、血压调节、利尿和抗肿瘤。植物化学研究已鉴定出多种化合物类别，包括酚酸类（咖啡酸、绿原酸、没食子酸和异戊酸）、黄酮类（槲皮素、芦丁、山奈酚、芹菜素、木犀草素、儿茶素和表儿茶素）、环烯醚萜类（橄榄欧瑞芬和伊索苷）以及萜类、生物碱和甾体。相当数量的化合物仍有待完全表征[10]。Borojó提取物的生物活性已通过体外研究部分验证，包括抗氧化、抗菌和免疫增强作用[6]、[7]、[11]。据报道，Borojó粉可通过提高D-半乳糖诱导的衰老小鼠血清和肝脏中SOD和GSH-Px的活性并降低MDA含量而发挥抗氧化作用[12]。此外，从Borojó中提取的多糖能显著增强体内免疫功能并降低环磷酰胺诱导的免疫抑制毒性[7]。进一步地，从Borojó中提取的8,9-糖基化环烯醚萜苷可抑制软骨细胞凋亡，在类风湿关节炎治疗中具有潜力[13]。然而，Borojó中的呋喃和有机酸类化合物仍有待表征。尽管当地人经验性地使用Borojó治疗炎症性疾病，但具体的生物活性成分仍不明确，且至今尚未探索其作用机理通路。这与完全商业化应用的水果（如针叶樱桃）形成对比，凸显了系统性生物活性导向分离研究的空白。

近年来，斑马鱼（Danio rerio）凭借其体型小、繁殖力强、早期发育阶段光学透明、维护成本低以及与人类基因组约87%的同源性等特点，已成为生物医学研究中一种多功能的筛选模型[14]、[15]。这些特性使斑马鱼在生物活性化合物高通量筛选方面具有特别吸引力。在食品科学领域，该模型已被广泛应用于评估生物活性化合物的抗氧化特性[16]、神经保护作用[17]、代谢紊乱[18]、骨骼疾病[19]、抗血管生成活性[20]和免疫调节作用[21]。利用带有荧光标记免疫细胞的转基因幼鱼，我们能够动态追踪免疫细胞迁移并定量体内炎症反应[22]。利用这些优势，我们采用了两个成熟的斑马鱼炎症模型——LPS注射至卵黄囊和尾鳍截断——来筛选Borojó中的抗炎化合物。

在此研究中，我们从Borojó中分离鉴定了9个呋喃和有机酸化合物，其中包括5个新化合物，并通过斑马鱼和细胞炎症模型探讨了其抗炎活性及潜在机理，以评估其作为天然抗炎剂的使用潜力。

章节片段

通用实验仪器

旋光度测定使用日本JASCO公司生产的JASCO P-1020旋光仪在25°C下进行。紫外-可见光谱使用JASCO V-550分光光度计测定（日本JASCO公司）。圆二色谱测定在JASCO-180圆二色谱仪上进行。红外光谱使用JASCO FT/IR-480 Plus傅里叶变换红外分光光度计，采用KBr压片法测定（日本JASCO公司）。¹H、¹³C和二维核磁共振谱在Bruker AV-400或Bruker仪器上进行

分离化合物的表征

从Borojó中分离鉴定了五个新化合物：(3R,4S)-4-(2-甲氧基-2-氧代乙基)环戊-1-烯-1,3-二羧酸（1）、(3R,4S)-4-甲基环戊-2-烯-1,3-二羧酸（2）、(3R,4S)-4-(羧甲基)环戊-1-烯-1,3-二羧酸（3）、反式-3-氧代-3,3a,6,6a-四氢-1H-环戊[a]呋喃-4-羧酸（4）和反式-3,3a,4,6a-四氢-2H-环戊[b]呋喃-5-羧酸（5）。此外还获得了4个已知次级代谢产物：二羟基苯甲酸（6

讨论

Borojó是哥伦比亚太平洋地区的一种传统食用果实，已作为健康食品商业化，但其抗炎功能价值与具体成分之间缺乏明确联系。本研究通过鉴定Borojó中的抗炎化合物并验证活性最强化合物的双靶点抗炎机理，为其在功能性食品中的应用奠定了坚实的药理学基础。

慢性炎症是多种疾病的关键驱动因素

CRediT作者贡献声明

Yuan-Ru Zheng：写作 – 初稿、调查、形式分析。Li-Fang Zou：写作 – 初稿、调查、形式分析。Hu-hu Zeng：可视化、调查、形式分析。Xiao-Jun Huang：可视化、调查、形式分析。Xue-Mei He：可视化、调查。Ying Wang：可视化、调查。Xuan Zhao：可视化、调查。Wen-Cai Ye：监督、概念化。Zi-Bin Lu：验证、方法论、概念化。Chun-Lin

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到广东省高校珠江学者资助计划（GDHVPS2018）、岭南大学教育部中药资源重点实验室基金（LZZ-2025-102）和国家自然科学基金委面上项目（2017YFC1703800）的资助。

Yuan-Ru Zheng|Li-Fang Zou|Hu-hu Zeng|Xiao-Jun Huang|Xue-Mei He|Ying Wang|Xuan Zhao|Wen-Cai Ye|Zi-Bin Lu|Chun-Lin Fan|Jun-Shan Liu

南方医科大学，广东省中医药关键实验室，中药制剂学；广东省中西医结合防治"清瘵"疾病研究卓越中心；人与疾病斑马鱼模型及药物发现国际联合实验室，510515，中国广州