基于谱效关系的天冬抗衰老活性成分鉴定及其通过DAF-16/FOXO通路延缓衰老的机制研究

《BMC Complementary Medicine and Therapies》：Identification of active anti-aging ingredients from asparagus cochinchinensis based on the spectrum-effect relationship

本研究针对传统中药天冬(Asparagus cochinchinensis)抗衰老活性成分不明确的科学问题，通过建立16批次天冬总皂苷(ATSE)的HPLC-ELSD指纹图谱，结合线虫模型进行谱效关系分析。研究发现ATSE可通过激活DAF-16/FOXO信号通路显著延长Caenorhabditis elegans寿命达20.55%，并首次鉴定(25S)-officinalisnin-II为关键活性成分，其使线虫在氧化应激下寿命延长13.91%。该研究为天冬质量标准化和抗衰老药物开发提供了科学依据。

　　

随着全球人口老龄化加速，延缓衰老进程已成为生命科学领域的重大挑战。衰老伴随着生理功能进行性下降，与糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病和癌症等多种年龄相关疾病密切相关。传统中药在抗衰老研究中展现出独特优势，其中天冬(Asparagus cochinchinensis)作为药食同源植物，具有2000多年的临床应用历史，被《中国药典》收录并广泛用于抗衰老方剂。然而，尽管现代药理研究证实天冬具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种活性，其确切的抗衰老活性成分及作用机制仍不明确。

本研究创新性地采用谱效关系分析方法，结合模式生物Caenorhabditis elegans衰老模型，系统探究了天冬总皂苷(ATSE)的抗衰老效应及其分子机制。研究人员从四川、广西、云南等主要产区采集21批次天冬样本，制备ATSE进行多维度研究。

关键技术方法包括：通过HPLC-ELSD建立16批次ATSE指纹图谱；利用线虫寿命实验、应激抵抗实验（热应激、H₂O₂和百草枯诱导的氧化应激）评价生物活性；采用转基因线虫株系（CF1038、TJ356、CF1553、CL2166）和qRT-PCR技术解析信号通路；运用灰色关联分析(GRA)、主成分分析(PCA)和偏最小二乘回归(PLSR)进行谱效关系分析；通过柱色谱技术分离鉴定活性单体化合物。

C. elegans'lifespan was prolonged by ATSE

研究发现400μg/mL ATSE处理使野生型线虫平均寿命显著延长20.55%(p<0.01)，且不同产地ATSE抗衰老效果存在差异，其中四川产地(T1)效果最佳。值得注意的是，ATSE延长寿命的同时并未影响线虫的繁殖能力（产卵数）、摄食行为（咽泵频率）和运动功能（身体弯曲频率），表明其抗衰老作用不依赖于饮食限制途径。

ATSE reduces Lipofuscin accumulation

衰老标志物脂褐素积累实验显示，所有ATSE处理组均显著降低线虫肠道脂褐素沉积，其中T1和T2组效果最为显著(p<0.001)。这一结果进一步证实ATSE能够延缓细胞衰老进程。

ATSE improves the stress ability of wild-type C. elegans(N2)

ATSE显著增强线虫对热应激(37°C)和氧化应激(10 mM H₂O₂和10 mM百草枯)的抵抗能力。机制研究表明，ATSE处理使线虫活性氧(ROS)水平显著降低，超氧化物歧化酶(SOD)活性明显升高，其中T1组SOD活性增强最为显著(p<0.001)。

ATSE mediates anti-aging effects via DAF-16 and SKN-1

分子机制研究发现，ATSE显著下调daf-2 mRNA表达，同时上调skn-1、daf-16、hsf-1及其下游靶基因hsp-16.2、ctl-1、gst-4和sod-3的表达。关键实验表明，daf-16基因突变完全消除了ATSE的寿命延长效应。进一步研究证实ATSE促进DAF-16核转位，增强sod-3::GFP和gst-4::GFP表达，说明DAF-16/FOXO信号通路是ATSE发挥抗衰老作用的核心机制。

HPLC-ELSD fingerprint of ATSE from 16 batches

通过建立16批次ATSE的HPLC-ELSD指纹图谱，鉴定出16个共有峰，相似度分析表明各批次间化学成分存在明显差异。

Spectrum-Effect relationship analysis

谱效关系分析显示，共有峰X5、X7、X8、X9与线虫寿命延长显著相关。通过制备色谱从ATSE中分离鉴定出X5成分为(25S)-officinalisnin-II，其在百草枯诱导的慢性氧化应激模型中使线虫寿命延长13.91%，验证了该化合物的抗衰老活性。

本研究首次系统阐明天冬抗衰老作用的物质基础及分子机制，发现DAF-16/FOXO信号通路是ATSE发挥抗衰老作用的关键途径，并鉴定(25S)-officinalisnin-II为主要活性成分。研究不仅为天冬质量控制和标准化提供了科学依据，也为基于中药的抗衰老药物开发提供了新思路。未来研究将深入探讨ATSE在SKN-1、p38/PMK-1 MAPK和AMPK/AAK-2等通路中的作用，并在哺乳动物模型中验证(25S)-officinalisnin-II的抗衰老活性和安全性，为临床转化奠定基础。