藤黄属(Garcinia)植物是属于藤黄科(Clusiaceae)的乔木或灌木,主要分布于热带和亚热带地区,世界上有450多种,我国分布有22种。这些植物因其具有多种传统利用价值,包括食用和药用价值等而受到广泛关注,家喻户晓的“山竹”(即莽吉柿Garcinia mangostana)便是其中的典型代表。
癌症(恶性肿瘤)极大危害着人类生命健康。近些年的研究表明,多种藤黄属植物表现出显著的抗肿瘤活性。因此,藤黄属植物已然成为天然抗肿瘤活性成分研究的热点资源,发现并挖掘尚未研究的藤黄属植物的抗肿瘤潜力也成为该领域研究的重要内容。然而,我国的一些藤黄属植物,如尖叶藤黄(Garcinia subfalcata)的抗肿瘤活性仍然有待进一步开展。人文植物学研究表明,尖叶藤黄具有食用价值,其果实可作为水果,其嫩枝叶可作为野菜食用,然而,目前关于其化学成分和生物活性的研究尚未见报道。
尖叶藤黄植物形态
重点实验室龙春林教授团队首次应用UPLC-IMS-QTOF-MS非靶代谢组学技术对尖叶藤黄不同植物部位的代谢成分进行了全面解析,通过自建数据库和标准品鉴定出124种化学成分,包括xanthone类、苯甲酮类和黄酮类等,并揭示其在不同植物部位的相对含量分布。
从尖叶藤黄中鉴定的部分化学成分及其结构
化学成分在不同植物部位的相对含量
化学计量学(PCA和PLS-DA)分析表明,不同部位的代谢成分具有显著差异,其中bronianone和(±)-fukugiside等是主要的差异代谢成分,这些差异成分为该植物部位材料的识别和鉴定提供了参考。
不同部位代谢成分的差异性分析
抗肿瘤活性实验表明,尖叶藤黄各部位对肺癌A549、胃癌HGC-27和宫颈癌HeLa细胞具有不同程度的抑制作用(p < 0.05),尤其是树皮提取物表现出的活性最强,IC50值在2.72-5.71 μg/mL范围内,与抗肿瘤药顺铂(DDP)相当。
细胞毒活性分析
进一步的机制研究发现,树皮提取物能够通过损伤线粒体膜电位和促进细胞早期和晚期凋亡的途径来抑制肿瘤细胞的生长。我们接着运用S-plot策略将生物活性与代谢成分相结合,高效识别出树皮中潜在的23种抗肿瘤活性成分,如1,7-dihydroxyxanthone、(-)-epicatechin和procyanidin C1。
细胞凋亡分析
线粒体膜电位分析
S-plot识别抗肿瘤活性分子
本研究创新性地运用UPLC-IMS-QTOF-MS非靶代谢组学技术对藤黄属植物进行研究,首次报道尖叶藤黄的化学成分、抗肿瘤潜力及作用机制,为该植物在药物开发和功能性食品应用领域奠定了重要基础,亦为该植物的保护与可持续利用提供了科学依据。
以上研究结果以题为“Metabolite profiling and characterization of potential anticancer constituents from Garcinia subfalcata using UPLC-IMS-QTOF-MS”的研究论文发表于中科院大类SCI一区TOP期刊Food Chemistry(IF=8.5),民族地区生态环境国家民委重点实验室为第一署名单位,中央民族大学博士毕业生、现供职于天津理工大学的林锋科博士为该论文的第一作者,重点实验室主任龙春林教授和加拿大西蒙菲莎大学Roger Linington教授为该论文的共同通讯作者。
该研究得到国家自然科学基金项目(32370407、31870316和31761143001)、中央民族大学项目(2022ZDPY10、2023GJAQ09和2020MDJC03)、云南省项目(202305AF150121和GBP-2022-01)、国家留学基金委公派留学项目(CSC No. 202006390038)、加拿大国自然和工程研究项目(NSERC Discovery)以及天津理工大学创新人才科研启动基金项目的资助。
(供稿:张晴、林锋科;审校:李华、郭泺、林伟立)