聚合草（Symphytum officinale）叶、花及根提取物的抗炎与抗菌活性：实验评价与分子对接研究

《International Journal of Molecular Sciences》：Anti-Inflammatory and Antimicrobial Activities of Extracts Developed from Symphytum officinale Leaves, Flowers, and Roots: Experimental Evaluation and Molecular Docking Study

　　

聚合草（Symphytum officinale）L.是一种传统药用植物，广泛用于伤口愈合和骨再生；然而，针对不同植物器官制备的提取物生物学活性进行比较研究仍十分有限。本研究比较了器官特异性聚合草提取物的抗菌和抗炎活性，并利用分子对接技术探讨了其生物活性的潜在分子机制。通过肉汤连续稀释法评估了提取物对六种细菌参考菌株的抗菌活性，而在大鼠血清素诱导的足爪水肿模型中评估了抗炎活性，同时测定了血清前列腺素E2（PGE2）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和硝基酪氨酸水平。分子对接针对细菌肽脱甲酰基酶、环氧合酶-2（COX-2）和5-脂氧合酶（5-LOX）进行。40%乙醇叶提取物（S-7）和70%乙醇花提取物（S-13）表现出最广谱的抗菌活性，对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、粪肠球菌（E. faecalis）、大肠杆菌（E. coli）和单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）具有显著活性。70%乙醇叶提取物（S-8）表现出最强的早期抗渗出活性（47.50%），而70%乙醇花提取物（S-13）最有效地降低了PGE2、TNF-α和硝基酪氨酸水平。分子对接提示山柰酚-3-O-葡萄糖苷可能是通过作用于细菌肽脱甲酰基酶而发挥抗菌活性的主要贡献成分，而金丝桃苷、异槲皮苷和迷迭香酸与COX-2和5-LOX表现出有利的相互作用，表明它们在发挥抗炎效应中起关键作用。这些发现表明聚合草不同器官提取物之间存在显著的器官特异性药理学差异，并确定水醇叶、花和根提取物是进一步开发为多靶点伤口愈合植物药的候选制剂。

聚合草不同器官提取物的抗炎与抗菌活性：一项系统比较研究

一、研究背景与目的

聚合草（Symphytum officinale L.，紫草科）是一种在传统医学中应用数百年的药用植物，主要用于促进伤口和骨折愈合以及缓解肌肉骨骼疼痛。其根部因富含尿囊素而被认为具有组织再生和伤口修复作用，叶片中的酚类化合物和多糖成分亦被证实具有伤口愈合活性。然而，聚合草的临床应用受到1,2-不饱和吡咯里西啶生物碱（PAs）的限制，这类化合物经代谢活化后可能产生肝毒性、遗传毒性和致癌性。因此，开发低PA含量且保持治疗功效的标准化提取物具有重要意义。

尽管已有研究分别考察了聚合草根或叶提取物的药理活性，但直接比较在相同提取条件下制备的根、叶、花提取物的抗菌和抗炎活性研究仍然缺乏。研究人员前期已对聚合草根、叶、花器官特异性植物化学特征进行了全面比较，发现酚类化合物和吡咯里西啶生物碱在不同器官中的分布存在显著差异。基于此，本研究旨在系统比较不同器官来源的聚合草提取物的抗菌和抗炎活性，并通过分子对接探讨其潜在分子机制，为合理选择最具药理学前景的植物器官和提取条件提供依据。

二、主要技术方法

本研究使用了13种聚合草提取物及组分（S1–S13），分别来自根（S1–S5）、叶（S6–S10）和花（S11–S13），采用水、40%乙醇和70%乙醇通过浸渍或煎煮法制备，另从水和根叶水提物中制备多酚和多糖组分。植物材料采集自爱沙尼亚塔尔图县的野生种群，并经植物学鉴定。抗菌活性采用肉汤连续稀释法，对六种细菌参考菌株（包括鼠伤寒沙门菌、肺炎克雷伯菌、大肠杆菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌和单核细胞增生李斯特菌）进行评价。抗炎活性采用大鼠血清素诱导足爪水肿模型，并测定血清PGE₂、TNF-α和硝基酪氨酸水平。分子对接使用AutoDock Vina软件，针对细菌肽脱甲酰基酶、COX-2和5-LOX等靶蛋白进行。

三、研究结果

3.1 抗菌活性

通过肉汤连续稀释法评估了提取物的抗菌活性。结果显示，不同提取物的抗菌效果存在显著差异，革兰氏阳性菌普遍比革兰氏阴性菌更敏感。提取物S-2、S-5、S-6、S-7、S-10和S-13表现出最强的抑制活性。其中，S-7（40%乙醇叶提取物）和S-13（70%乙醇花提取物）抗菌谱最广，对金黄色葡萄球菌、粪肠球菌、大肠杆菌和单核细胞增生李斯特菌均表现出显著抑制作用。S-7和S-13对大肠杆菌的抑制浓度均达到≤2 μg/mL。相比之下，S-3、S-4、S-11和S-12的抗菌活性较弱。肺炎克雷伯菌是最不敏感的菌种，大多数提取物仅产生中等程度的抑制作用。

3.2 抗炎活性

在血清素诱导的足爪水肿模型中，炎症对照组足爪体积在1、3、5小时分别增加0.88、1.41和1.94 mL。在测试的提取物中，S-8（70%乙醇叶提取物）在炎症早期表现出最强的抗渗出活性，1小时时水肿抑制率达47.50%，高于双氯芬酸（30.96%）。S-13（70%乙醇花提取物）在3小时时表现出最强的抗炎效果（50.85%），且在5小时时（37.32%）仍优于双氯芬酸（30.66%）。在血清炎症生物标志物方面，S-13最有效地降低了PGE₂水平（降低76.77%），并显著降低TNF-α（75.41%）和硝基酪氨酸（73.84%）水平。S-8也表现出显著的抗炎活性，在TNF-α（75.51%）和硝基酪氨酸（74.41%）降低方面最为突出。

3.3 分子对接分析

针对抗菌靶点的分子对接显示，山柰酚-3-O-葡萄糖苷对三种细菌肽脱甲酰基酶均表现出最高的预测结合亲和力（结合能分别为?5.6、?10.9和?9.8 kcal/mol），并能与催化Zn²⁺离子形成金属-受体相互作用。金丝桃苷、异槲皮苷和迷迭香酸也表现出有利的结合亲和力。针对抗炎靶点，金丝桃苷对5-LOX（?9.2 kcal/mol）和COX-2（?10.3 kcal/mol）均表现出最强的预测结合亲和力，异槲皮苷和迷迭香酸对COX-2的结合能为?9.5 kcal/mol。

四、讨论与结论

讨论部分指出，革兰氏阳性菌对提取物更敏感的原因可能与其细胞壁结构差异有关，革兰氏阴性菌的外膜限制了植物次生代谢产物的渗透。不同提取物抗菌活性的差异可能反映了其植物化学成分的差异，S-7和S-13的广谱抗菌活性可能源于其含有更有利的植物化学组合。S-8和S-13的抗炎活性差异提示不同器官来源的提取物可能作用于炎症反应的不同阶段：S-8主要影响早期血管相反应，而S-13表现出更持久的效应，与PGE₂、TNF-α和硝基酪氨酸的更强抑制相关。分子对接结果与实验观察一致，支持黄酮糖苷类化合物可能是聚合草提取物药理活性的主要贡献者。

研究结论指出，聚合草提取物表现出抗菌和抗炎活性，其药理效应随植物器官和提取方法的不同而变化。S-7和S-13是最有前景的天然抗菌候选物，S-8在炎症早期具有最强的抗渗出活性，S-13最有效地抑制PGE₂产生并显著降低TNF-α和硝基酪氨酸水平。分子对接支持黄酮糖苷类化合物（特别是山柰酚-3-O-葡萄糖苷、金丝桃苷、异槲皮苷和迷迭香酸）在抗菌和抗炎活性中的潜在作用。然而，进一步药物开发需要严格控制吡咯里西啶生物碱含量，应优先开发PA减少或PA去除的制剂以降低安全风险。该研究发表在《International Journal of Molecular Sciences》上，是首次对聚合草不同器官制备的13种提取物和组分进行抗菌和抗炎活性比较评价并结合分子对接分析的研究，为聚合草多靶点植物药的开发奠定了基础。