黄酮类化合物的计算与生物活性研究：黄花稔抗炎抗氧化潜力的多靶点机制解析

《Scientific Reports》：Computational and bioactivity investigations of flavonoid fraction from Dodonaea viscosa against oxidative stress and inflammation

本研究针对黄花稔(Dodonaea viscosa)叶片黄酮组分开展系统性研究，通过LC-ESI-MS技术鉴定出22种酚类成分，体外实验证实其具有显著DPPH/ABTS自由基清除能力(IC50分别为31.21μg/mL和27.44μg/mL)及双重COX-2/5-LOX抑制活性(IC50分别为38.21μg/mL和40.72μg/mL)。分子对接与动力学模拟揭示异山奈素(Isokaempferide)与靶点蛋白结合自由能达-35.87kcal/mol，为开发天然来源抗炎抗氧化剂提供理论依据。

　　

在天然药物研发领域，植物来源的生物活性成分始终是科学家们关注的焦点。黄花稔(Dodonaea viscosa)作为一种传统药用植物，虽然民间早有应用记载，但其发挥药理作用的具体物质基础及作用机制尚未明确。特别是在氧化应激和炎症相关疾病的治疗方面，如何从分子层面阐释黄花稔中黄酮类成分的多靶点作用机制，成为当前研究的关键科学问题。

针对这一挑战，Amal M. El-Feky等研究人员在《Scientific Reports》上发表了最新成果，系统阐明了黄花稔叶片黄酮组分的化学组成及其抗炎抗氧化活性。研究团队采用液相色谱-电喷雾质谱联用(LC-ESI-MS)技术进行成分解析，通过DPPH和ABTS自由基清除实验评价抗氧化能力，并利用COX-2和5-LOX抑制剂筛选试剂盒进行抗炎活性测定。在计算生物学方面，运用AutoDock Vina进行分子对接，结合AMBER 18软件进行100纳秒分子动力学(MD)模拟，通过MM-GBSA方法计算结合自由能。

3.1. 黄酮亚类定量分析

研究发现黄花稔叶片乙酸乙酯提取物中黄酮醇和黄酮含量达2518.6±0.13 mg RE/100 g，显著高于黄烷酮和二氢黄酮醇(401.2±0.11 mg NE/100 g)，表明该植物主要积累氧化程度较高的黄酮类成分，这为其显著的生物活性奠定了物质基础。

3.2. LC-ESI-MS技术鉴定黄酮类成分

通过LC-ESI-MS/MS分析成功鉴定出22个化合物，包括6个酚酸及其衍生物和16个黄酮类成分。关键的碎裂途径如逆狄尔斯-阿尔德(RDA)反应、脱羧和脱水等为结构鉴定提供了重要依据，其中异山奈素(isokaempferide)等成分的明确为后续活性研究提供了目标分子。

3.3. 生物学研究

3.3.1. 抗氧化活性

在10-100μg/mL浓度范围内，黄花稔黄酮组分表现出浓度依赖的自由基清除能力，DPPH清除率为58.36%-89.75%，ABTS清除率达69.56%-84.28%，与抗坏血酸参考标准相当，证实其具有较强的抗氧化潜力。

3.3.2. 体外抗炎作用

该提取物对COX-2和5-LOX的双重抑制活性尤为突出，IC₅₀值分别为38.21μg/mL和40.72μg/mL，与阳性药吲哚美辛(33.03μg/mL)和齐留通(33.41μg/mL)相当。这种双靶点抑制特性为开发新型抗炎药物提供了新思路。

3.4. 分子动力学与系统稳定性

分子动力学模拟显示，异山奈素与5-LOX、NAD(P)H氧化酶和COX-2结合后，蛋白骨架RMSD值分别稳定在1.50±0.24?、1.63±0.30?和1.65±0.17?，表明配体结合显著提高了蛋白结构稳定性。半径 of 回转(Rg)和溶剂可及表面积(SASA)分析进一步证实复合物结构更加紧凑。

3.4.1. 基于结合自由能的结合相互作用机制

MM-GBSA计算表明异山奈素与三个靶点的结合自由能分别为-15.24±0.99 kcal/mol(5-LOX)、-51.19±0.26 kcal/mol(NAD(P)H氧化酶)和-35.87±0.60 kcal/mol(COX-2)，其中范德华相互作用是主要驱动力。残基分解分析识别出HIE1、Thr113、Asp93等关键相互作用残基。

3.4.3. 自由能景观(FEL)分析

基于主成分分析(PCA)的自由能景观显示，所有蛋白-配体复合物均占据明确的低能态区域，表明系统在模拟过程中形成了热力学稳定的构象集合，为配体的稳定结合提供了理论支持。

本研究通过整合植物化学分析、体外活性评价和计算生物学方法，首次系统阐明了黄花稔黄酮组分的多靶点作用机制。特别值得注意的是，异山奈素被鉴定为关键活性成分，其与炎症相关酶系的稳定相互作用为开发新型天然抗炎药物提供了分子基础。研究成果不仅证实了传统药用植物的科学价值，也为天然产物研究提供了从成分鉴定到机制阐释的完整研究范式。