迷迭香(Rosmarinus officinalis)精油的全面物理化学、光谱学和生物学评估:从气相色谱-质谱(GC-MS)分析到药代动力学/药效学(ADMET)预测

时间:2026年1月23日
来源:Pharmacological Research - Natural Products

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迷迭香精油(EO)从摩洛哥Ouarzazate采集,经GC-MS分析显示α-蒎烯、桉叶油醇和樟脑为主要成分,物理化学特性包括+6.5°光学活性、1.47折射率及0.792密度。体外实验证实其具有52%抗氧化活性,对革兰氏阳/阴性菌抑制圈径7.33-20.83mm,MIC值0.20-6.45µL/mL,抗生物膜活性最高达96%。分子对接和ADMET计算验证其药理潜力,为传统医学和制药提供新资源。

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Mouzaki Mustapha | Khadija El Ouardy | Soufiane El Megdar | Zakaria Benchama | Fatima Hamadi | Abdelaziz Elamrani | Zohra Lemkhente | Mir Youssef
摩洛哥阿加迪尔伊本·佐赫尔大学BIOMCI医学院与药学院,80060

摘要

从摩洛哥Ouarzazate采集的Rosmarinus officinalis精油显示出显著的抗菌、抗氧化和抗生物膜活性。全面的物理化学表征确定了这些效应的主要活性化合物。该精油通过水蒸馏法获得,其化学成分通过气相色谱-质谱(GC-MS)进行分析。物理化学表征包括衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、紫外-可见光谱、旋光度(°)、折射率、溶解度和密度测量。主要成分确定为α-蒎烯、桉叶油醇和樟脑,其物理化学性质为旋光度+6.5°、折射率1.47、密度0.792。抗氧化活性通过DPPH自由基清除试验评估,抑制率为52%;抗菌测试显示对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的生长有很强的抑制作用,抑制圈范围从7.33 mm(P. aeruginosa)到20.83 mm(K. pneumoniae),最小抑菌浓度(MIC)从0.20 µL/mL(B. clausii)到6.45 µL/mL(Enterococcus sppMDR E. coli)。此外,还观察到显著的抗生物膜活性,其中对S. aureus的抑制效果最强(MIC时抑制率为96%),对E. coli的抑制效果最弱(MIC/4时为46%)。分子对接和计算机模拟药代动力学(ADMET)研究结果与体外实验一致,显示出良好的结合亲和力和药代动力学特性。本研究表明迷迭香精油作为有效的抗氧化剂、抗菌剂和抗生物膜剂的潜力。因此,R. officinalis精油可作为传统医学、芳香疗法和未来药物制剂中的有前景的天然治疗成分。

引言

在医疗保健、畜牧业和农业中无节制地使用抗菌剂,特别是抗生素,正在推动抗生素耐药性的上升[1],[2],这对全球健康构成了严重威胁[3]。因此,人们对天然、可持续和更安全的抗菌替代品越来越感兴趣。此外,生理和病理过程中产生的活性氧(ROS)在多种疾病的发生中起着重要作用,包括癌症、动脉粥样硬化、神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病和与衰老相关的疾病[4],[5],[6]。因此,生物医学研究的重点之一是通过使用抗氧化剂来减轻氧化损伤。在这种情况下,天然产物再次成为有希望的候选物质。其中,精油(EOs)是一种天然且环保的抗菌和抗氧化剂[7],[8]。
药用植物是次生代谢物的丰富来源,包括精油,这些天然产物具有强烈的香气,通常由20到80种分子组成的挥发性混合物[9]。精油因其多种生物活性(如抗菌、抗氧化、抗真菌和抗炎作用)而在化妆品、食品、植物疗法和制药等行业得到广泛应用[9],[10],[11],[12],[13]。这在发展中国家尤为明显,那里草药和精油常被用作治疗传染病和内病的手段,往往替代了更先进的医疗方法。这些传统疗法体现了世代相传的丰富的民族药理学知识。对这些实践的科学验证是传统医学与现代医学之间的桥梁,有助于识别具有治疗潜力的生物活性化合物。
因此,本研究重点关注Rosmarinus officinalis(迷迭香),它被认为是挥发性和非挥发性生物活性化合物最重要的来源之一。迷迭香是一种多年生草本植物,属于唇形科,具有芳香的常绿针状叶子。原产于地中海地区,以其抗菌、抗氧化等生物特性而闻名[14],[15],[16]。
先前的研究已经探讨了迷迭香精油的多种生物活性[15]。然而,据我们所知,尚未有类似的对Ouarzazate地区迷迭香精油进行的全面研究。此外,只有少数研究将体外生物活性测定与计算机模拟分子对接和ADMET分析相结合,以全面评估迷迭香精油的治疗潜力。
本研究还旨在通过全面评估从Ouarzazate采集的Rosmarinus officinalis茎和叶中的精油来填补现有研究的空白。具体来说,它结合了定性物理化学分析、化学分析(GC-MS)、体外抗菌、抗氧化和抗生物膜活性评估以及计算机模拟评估(包括分子对接和ADMET分析)。这种多维方法在以往的研究中很少使用,能够对迷迭香精油进行彻底的表征。通过结合化学、物理化学和生物学分析,本研究不仅提升了当地迷迭香精油的价值,还为其生物活性潜力及其在医学和生物技术中的潜在应用提供了新的见解。

植物材料

植物材料

Rosmarinus officinalis于2023年5月在摩洛哥Ouarzazate市周边地区采集。一个参考样本(RO001)保存在我们位于阿加迪尔伊本·佐赫尔大学医学院与药学院的实验室中。

化学品

二甲基亚砜(DMSO,HPLC级)购自Scharlau Chemie(西班牙巴塞罗那)。抗坏血酸(维生素C)购自21st Century(美国Tempe)。Tween 80 Extra Pure(聚山梨酯80)购自Oxford lab fine chem LLP(印度孟买)。

物理化学分析和紫外-可见光谱测量

本研究主要旨在评估迷迭香精油作为一种有前景的天然抗菌和抗氧化产品,因为其含有多种生物活性化合物。这些性质取决于精油的化学成分和浓度[9]。迷迭香精油通过水蒸馏法获得,平均产率为1.72 ± 0.25%,呈淡黄色。选择水蒸馏法是因为其简单、经济、提取时间短等优势。

结论

总之,我们通过体外和计算机模拟分析彻底确定了迷迭香精油的化学和物理化学特性,并确认了其广泛的生物活性,包括抗菌、抗生物膜和抗氧化特性。这些发现不仅验证了其作为天然治疗剂的潜力,还突显了其环保和经济的特性。
本研究为探索迷迭香精油的应用开辟了新的途径

披露和声明

本研究未获得任何资助。

作者贡献声明

Soufiane El Megdar:方法学。 Zakaria Benchama:方法学。 Fatima Hamadi:方法学。 Abdelaziz Elamrani:方法学。 Zohra Lemkhente:可视化、资源管理。 Mir Youssef:写作——审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源管理、数据分析。 Mouzaki Mustapha:写作——审稿与编辑、初稿撰写、方法学研究、数据分析、概念化。 Khadija El Ouardy:

利益冲突

作者声明没有利益冲突

竞争利益声明

任何支持本研究结果的数据或材料可由相应作者根据要求提供。

竞争利益声明

作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

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