Comparative phytochemical profiling and bioactivities of wild Thymus species from Mount Ida (Kazdağı)

技术摘要：来自伊达山（卡兹达格拉地区）野生百里香属物种的植物化学图谱比较研究及其生物活性

问题陈述
生长在土耳其卡兹达格拉（Kazdağları）地区的野生百里香属（Thymus）物种拥有丰富的植物化学图谱和生物效应，但尚未得到充分表征。虽然 Thymus vulgaris 和 Thymus serpyllum 已有详尽文献记载，但针对该生物多样性热点地区四种特定原生种类的综合数据仍然匮乏，这四种分别是：紫百里香（Thymus bornmuelleri）、柠檬百里香（Thymus citriodorus）、山百里香（Thymus longicaulis）和球形百里香（Thymus sibthorpii）。本研究旨在填补关于这些特定本土品种的具体植物化学组成及其相应的抗氧化、抗菌和抗癌潜力的认知空白。

研究方法
本研究采用多维分析方法，研究对象为 2024 年 8 月从巴勒斯基尔省埃德雷米特（Edremit, Balıkesir）的一个商业市场采集的四种百里香物种的干燥地上部分。由于样本经过加工处理，其植物学鉴定由一名医学服务讲师进行验证。

• 提取： 使用 80% 稀释甲醇通过振荡 2 小时进行提取。
• 植物化学分析：
  • 总酚含量 (TPC) 与自由基清除能力 (RSA)： 分别通过分光光度法（以没食子酸当量表示）和 DPPH 法（以黄酮素当量表示）进行测定。
  • 酚类化合物： 使用高效液相色谱法（HPLC）结合 C18 色谱柱进行定量，重点关注迷迭香酸、儿茶素及各种酚酸等化合物。
  • 挥发性成分： 利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）结合顶空固相微萃取技术（HS-SPME）进行鉴定和定量。共分析了 143 种挥发性化合物。
• 生物活性测定：
  • 抗菌活性： 使用纸片扩散法，针对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，革兰氏阳性菌）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa，革兰氏阴性菌）和白色念珠菌（Candida albicans，酵母菌）进行评估，浓度范围为 10 至 100 µg/mL。
  • 细胞毒性： 通过 WST-1 法，在 31.25 至 2000 µg/mL 的浓度梯度下，对 HT29 人结直肠腺癌细胞系进行 72 小时的评估。
• 统计分析： 数据通过单因素方差分析（One-way ANOVA）、Tukey 事后检验以及主成分分析（PCA）进行处理，以确定差异性及植物化学图谱与生物活性之间的相关性。

主要结果

• 植物化学组成：

  • 酚类： 柠檬百里香（TC）表现出最高的总酚含量（94.08 mg GAE/g DW）和自由基清除能力（440.05 mg TE/g DW）。迷迭香酸是所有样本中的主要酚酸，含量范围为 5.89 至 9.23 mg/g，其中 TC 的浓度最高（9.229 mg/g）。
  • 挥发性成分： 共鉴定出 143 种挥发性化合物。百里香酚（Thymol）是主要的挥发性组分，其中球形百里香（TSB）含量最高，为 31.12 mg/kg，其次是紫百里香（TBV），为 26.43 mg/kg。PCA 指出，包括 α-蒎烯、邻聚对伞藤烯和百里香酚在内的 11 种化合物解释了样本中超过 50% 的方差。

• 抗菌活性：

  • 所有提取物均表现出剂量依赖性的抗菌活性。
  • 针对金黄色葡萄球菌： 在 80 µg/mL 浓度下，TBV 和 TSB 显示出最大的抑菌圈（分别为 10.2 mm 和 10.0 mm）。
  • 针对铜绿假单胞菌： TC 的活性最强（10.2 mm），尽管整体抑制作用低于革兰氏阳性菌，这与细菌固有的抗性机制一致。
  • 针对白色念珠菌： TSB 表现出最高的抑制作用（8.9 mm），但所有物种的抗真菌活性普遍处于中等水平。
  • 研究指出，高含量的百里香酚与对金黄色葡萄球菌的强效抗菌活性之间存在相关性。

• 细胞毒性（HT29 细胞）：

  • 所有四种提取物均以浓度依赖的方式降低了 HT29 细胞的存活率。
  • TBV 和 TC 表现出最强的细胞毒性，在最高浓度（2000 µg/mL）下，细胞存活率分别降至约 11.37% 和 10.15%。在浓度低至 62.5 µg/mL (TBV) 和 250 µg/mL (TC) 时，便观察到了显著的细胞毒性。
  • TSB 表现出中等活性，而 TLC 的细胞毒性最低，在浓度达到 500 µg/mL 前仍能维持 90% 以上的存活率。
  • TBV 和 TC 卓越的细胞毒性归功于其特定植物化学图谱（包括百里香酚、迷迭香酸、香芹酮和 β-石竹烯）的协同效应。

意义与主张
作者声称，本研究代表了对卡兹达格拉地区这四种特定野生百里香属物种进行的首次综合植物化学表征及多种生物活性评估。

• 新颖性： 本文强调，此前尚无研究报道过针对 T. bornmuelleri、T. citriodorus 或 T. sibthorpii 的甲醇提取物的抗菌活性。
• 资源价值： 研究结果确立了这些分类单元作为具有潜在医药、食品保鲜及营养补充剂应用价值的植物化学资源。
• 具体贡献：
  • 确定了柠檬百里香（T. citriodorus）是抗氧化剂和迷迭香酸的优异来源。
  • 证实了紫百里香（T. bornmuelleri）和球形百里香（T. sibthorpii）是强效抗菌剂，这可能由高含量的百里香酚驱动。
  • 展示了对结直肠癌细胞显著的细胞毒性潜力，特别是紫百里香和柠檬百里香，这表明这些物种在未来的抗癌研究中具有重要地位。

研究结论认为，虽然所有四种物种都具有有益的生物效应，但它们的特定植物化学优势各不相同，因此应根据其预期用途（如抗氧化、抗菌或抗癌）进行不同的优先级排序。