《Separations》:Comparative Volatile Profiles and Biological Activities of Methanol and Ethyl Acetate Extracts of Two Endemic Origanum Species from Türkiye
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Origanum saccatum P.H. Davis 和 O. solymicum P.H. Davis 是分布于土耳其的Amaracus组的两种特有种,二者在形态学和遗传学上关系密切。尽管此前已对其挥发性和非挥发性化合物及若干生物活性进行了研究,但两种植
Origanum saccatum P.H. Davis 和 O. solymicum P.H. Davis 是分布于土耳其的Amaracus组的两种特有种,二者在形态学和遗传学上关系密切。尽管此前已对其挥发性和非挥发性化合物及若干生物活性进行了研究,但两种植物的甲醇和乙酸乙酯提取物的抗菌及细胞毒性活性尚未在共同的实验框架内进行系统比较。本研究比较了这两种植物的挥发性特征,并对其甲醇和乙酸乙酯提取物的抗菌及细胞毒性活性进行了对比评价。采用水蒸气蒸馏法提取精油,并通过GC-FID/GC-MS进行分析。抗菌活性通过肉汤微量稀释法测定,细胞毒性则使用MTT法对A549、MCF-7和NIH/3T3细胞进行评估。两种精油均呈现以对伞花烃(p-cymene)为主的化学型,但在γ-松油烯(γ-terpinene,3.1–24.4%)、百里香酚(thymol,4.0–18.2%)、龙脑(borneol,0.6–15.6%)、芳樟醇(linalool,0.1–10.4%)和香芹酚(carvacrol,0.1–3.4%)的比例上存在显著差异。对最敏感的微生物,乙酸乙酯提取物通常表现出比相应甲醇提取物更低的MIC值(125–250 μg/mL,而甲醇提取物为500–1000 μg/mL)。乙酸乙酯提取物还表现出最强的细胞毒性活性,IC50值为6.74–14.49 μg/mL,但响应因物种和细胞系而异。在所测提取物中,O. saccatum乙酸乙酯提取物对MCF-7细胞显示出最高的选择性,选择性指数为3.176。据研究人员所知,这是首次报道这两种植物对A549和MCF-7细胞的细胞毒性。该研究结果为其挥发性特征和溶剂依赖性生物活性提供了比较性评估。
土耳其拥有丰富的特有牛至属(Origanum L.,唇形科)植物资源,该属多种植物在传统医学和食品工业中具有重要价值。其中,分布于土耳其的两种特有物种——O. saccatum P.H. Davis 和 O. solymicum P.H. Davis,同属于Amaracus组,形态学和遗传学关系密切。此前研究虽已分别报道了二者的挥发油成分和部分生物活性,但多数研究采用了不同的溶剂、提取流程和检测方法,导致数据碎片化,难以在同一框架下直接比较两个物种的活性差异。特别是二者的甲醇和乙酸乙酯提取物的抗菌与细胞毒性尚未被系统对比;同时,针对A549和MCF-7癌细胞系的细胞毒性数据也未见报道。提取溶剂的选择会显著影响次级代谢产物的回收种类和含量,从而可能改变提取物的生物活性,因此有必要在统一实验条件下对这两种近缘物种的化学特征和生物效应进行比较研究。
研究人员采集了2024年7月盛花期两个物种的地上部分,经水蒸气蒸馏获得精油,利用GC-FID/GC-MS分析其挥发性成分;同时用甲醇和乙酸乙酯分别制备提取物,采用肉汤微量稀释法测定对六种微生物的MIC值,并通过MTT法检测对A549、MCF-7和NIH/3T3细胞的IC50值及选择性指数。主要研究结果包括:
精油得率方面,O. saccatum为0.74%(w/w),O. solymicum为0.70%(w/w);分别鉴定出37个和32个化合物,占总油含量的99.8%和98.1%。两种精油均以对伞花烃为主要成分,但O. solymicum富含百里香酚(18.2%)、龙脑(15.6%)和芳樟醇(10.4%),而O. saccatum富含γ-松油烯(24.4%)和香芹酚(3.4%)。与文献对比发现,O. saccatum同一产地不同采集时间样品的香芹酚含量差异显著,提示采集时间及发育阶段可能影响单萜生物合成通量。O. solymicum精油虽总体保持对伞花烃丰富的化学型,但不同研究中主要成分的相对含量甚至有无存在较大变化,可能涉及生物、环境和方法的综合因素。
提取率方面,两种植物的甲醇提取物得率(15.29%和20.33%)显著高于乙酸乙酯提取物(1.95%和3.20%),但甲醇提取物的抗菌活性普遍低于乙酸乙酯提取物,提示提取率并不直接决定生物活性。两者均未在最高测试浓度下抑制大肠杆菌,对革兰氏阳性菌和念珠菌的抑制活性较强,其中对近平滑念珠菌的作用优于白色念珠菌。两种植物对应溶剂提取物的MIC值总体相近,但乙酸乙酯提取物对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的MIC值更低。所有提取物的MIC值均远高于氯霉素和酮康唑对照。
细胞毒性方面,乙酸乙酯提取物在所有测试细胞系中均表现出比甲醇提取物更低的IC50值。甲醇提取物对A549细胞几乎无细胞毒性,而两个物种的乙酸乙酯提取物均显示较强活性;O. solymicum乙酸乙酯提取物对A549的IC50最低(7.813 μg/mL)。对MCF-7细胞,两物种的乙酸乙酯提取物活性接近(IC50分别为6.741和7.034 μg/mL),但甲醇提取物差异悬殊:O. saccatum甲醇提取物IC50为35.139 μg/mL,而O. solymicum甲醇提取物IC50高达695.368 μg/mL,表明提取溶剂的影响因物种和细胞系而异。除O. solymicum甲醇提取物外,所有提取物对NIH/3T3正常成纤维细胞均显示一定毒性。选择性指数分析显示,O. saccatum乙酸乙酯提取物对A549和MCF-7的选择性指数最高(分别为1.542和3.176),但仍远低于多柔比星(>97.609和>248.324)。
讨论部分指出,精油化学型的种间差异可能与采集时间、地点、环境条件和蒸馏条件等多个因素相关;乙酸乙酯提取物的较高活性可能与其富集中等极性酚类化合物有关,如迷迭香酸、penduletin和salvigenin等,但需通过化合物水平分析和生物活性导向分离加以验证。甲醇提取物在MCF-7细胞上表现出的种间巨大差异提示,近缘物种的次级代谢产物组成可能因提取溶剂不同而呈现不同的生物效应,不能仅凭提取率高低评价植物提取物的价值。
结论部分总结:O. saccatum和O. solymicum虽为近缘特有种,但二者的精油特征和生物响应存在明显差异。两种精油均以对伞花烃为主要成分,但γ-松油烯、百里香酚、龙脑、芳樟醇和香芹酚的相对含量差异显著。甲醇提取物得率更高,但乙酸乙酯提取物总体上表现出更好的抗菌和细胞毒性活性,尤其对测试的革兰氏阳性菌和A549、MCF-7细胞。O. saccatum乙酸乙酯提取物对MCF-7表现出最高的选择性,但选择性仍远低于多柔比星。研究首次报道了这两种植物对A549和MCF-7细胞的细胞毒性,提示在评价植物提取物时应比较不同提取溶剂的效果,而非仅关注提取率。未来需要进一步开展植物化学研究,通过生物活性导向分离鉴定发挥抗菌和细胞毒性作用的具体化合物及其机制。