九种药用植物精油的植物化学成分、抗氧化与抗癌活性评估及主成分分析鉴别

《Scientific Reports》：Phytochemical composition and biological activities of selected essential oils and their discrimination through principal component analysis

本研究针对天然抗癌药物开发需求，系统分析了土耳其地区九种常用药用植物精油的化学成分、抗氧化活性及抗癌潜力。通过GC-MS技术鉴定出包括茴香脑、樟脑醇、香芹酚、柠檬醛、α-蒎烯、桉叶油醇等主要活性成分，并采用DPPH/ABTS自由基清除实验和MTT法评估其抗氧化与抗癌效果。结果表明，柠檬草、月桂和岩蔷薇精油对肝癌（HepG2）、胃癌（NCI-N87）、乳腺癌（MCF-7）及前列腺癌（LNCaP）细胞均表现出显著抑制作用（IC50低至15.10±1.00 μg/mL），且对正常细胞（HUVEC）毒性较低。主成分分析（PCA）进一步揭示了化学成分与生物活性的关联性，为天然抗癌药物研发提供了重要依据。

　　

癌症作为全球第二大死因，其发病率和死亡率持续攀升。据世界卫生组织统计，2018年全球新增癌症病例约1800万，死亡病例约1000万，预计到2040年新发病例将翻倍。尽管手术、化疗、靶向治疗等传统手段不断进步，但其高昂费用、毒副作用及耐药性问题仍亟待解决。因此，从天然产物中寻找高效低毒的替代疗法成为研究热点。药用植物精油因其丰富的生物活性成分和低毒性，在抗癌药物开发中展现出巨大潜力。土耳其东地中海地区拥有丰富的植物多样性，许多植物在传统医学中已有数百年应用历史，但其系统研究仍较缺乏。

本研究由Hatay Mustafa Kemal大学的Musa Türkmen团队主导，旨在通过现代技术手段揭示九种土耳其药用植物精油的化学组成、抗氧化及抗癌活性。研究人员选取柠檬草（Cymbopogon citratus）、岩蔷薇（Cistus creticus）、茴香（Foeniculum vulgare）、月桂（Laurus nobilis）、香桃木（Myrtus communis）、瑞士松（Pinus cembra）、紫锥菊（Echinacea purpurea）、沙生蜡菊（Helichrysum arenarium）和粘性旋覆花（Inula viscosa）为研究对象，通过水蒸气蒸馏法提取精油，并采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析其化学成分。抗氧化活性通过DPPH和ABTS自由基清除实验评估，抗癌活性则通过MTT法检测其对四种人源癌细胞（HepG2、NCI-N87、MCF-7、LNCaP）及正常脐静脉内皮细胞（HUVEC）的抑制作用。最后利用主成分分析（PCA）揭示化学成分与生物活性的关联。

化学组成分析

GC-MS结果显示，九种精油共鉴定出50种化合物，其中萜类为主要成分（占比69.71%-98.92%）。柠檬草精油以α-柠檬醛（11.91%）和β-柠檬醛（35.72%）为主；月桂精油富含桉叶油醇（46.13%）；岩蔷薇精油中香芹酚（48.75%）和对伞花烃（24.41%）含量最高。其他植物如茴香精油以茴香脑（78.35%）为主，粘性旋覆花精油则以樟脑醇（59.98%）和葑基乙酸酯（25.58%）为主要成分。化学成分的差异受植物种类、生长环境及提取方法等多因素影响。

自由基清除活性

抗氧化实验表明，柠檬草、月桂和岩蔷薇精油的自由基清除能力最强。在1000 μg/mL浓度下，柠檬草对DPPH和ABTS的抑制率分别达79.12%和73.10%，IC₅₀值为530.32 μg/mL（DPPH）和696.05 μg/mL（ABTS）。而茴香和粘性旋覆花精油活性较弱（IC₅₀>1000 μg/mL）。活性与主要成分如柠檬醛、桉叶油醇和香芹酚的抗氧化特性密切相关。

抗癌活性

所有精油均表现出剂量依赖性的癌细胞抑制效果，其中柠檬草、月桂和岩蔷薇精油活性最为显著。对MCF-7细胞的抑制最强（IC₅₀=15.10±1.00 μg/mL），其次为NCI-N87、LNCaP和HepG2细胞。值得注意的是，精油对正常HUVEC细胞的毒性远低于癌细胞（IC₅₀>98 μg/mL），表明其选择性抗癌潜力。柠檬草精油的抗癌作用归因于柠檬醛诱导的细胞凋亡和周期阻滞，月桂和岩蔷薇精油则可能通过桉叶油醇和香芹酚调控氧化应激途径。

主成分分析

PCA分析将九种植物按化学成分和生物活性分为三类：高活性组（柠檬草、月桂、岩蔷薇）、中等活性组（香桃木、紫锥菊、沙生蜡菊）和低活性组（茴香、粘性旋覆花、瑞士松）。抗氧化与抗癌参数在PCA图中呈聚类分布，证实了化学成分与生物活性的强相关性。

本研究系统证实了土耳其九种药用植物精油的化学多样性及其抗癌潜力。柠檬草、月桂和岩蔷薇精油因其高含量的柠檬醛、桉叶油醇和香芹酚，成为最具开发价值的天然抗癌候选物。这些成分通过诱导癌细胞凋亡、抑制增殖及清除自由基等多途径发挥作用，且对正常细胞毒性较低。研究不仅为天然抗癌药物研发提供了科学依据，也强调了环境因素对植物化学成分的影响，提示未来需通过标准化栽培优化活性成分含量。此外，主成分分析为快速筛选高效精油提供了可行策略。尽管仍需深入体内实验验证，本研究无疑为开发低成本、低毒性的天然抗癌疗法开辟了新方向。