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针对肌肉骨骼疾病炎症与凋亡难题,研究人员以 Zingiber cassumunar 苯丁烯提取物(PE)为对象,利用绿微波提取结合 HPLC 等技术,发现 PE 通过抑制 NF-κB、Akt/MAPK 通路抗炎,经 caspase-3 通路抗凋亡,为相关疾病治疗提供新方向。
肌肉骨骼疾病如关节炎、肌肉损伤等是全球主要健康负担,2019 年数据显示其影响约 17.1 亿人。这类疾病常伴随炎症反应与细胞凋亡,涉及 NF-κB(核因子 κB)、MAPK(丝裂原活化蛋白激酶)、Akt(蛋白激酶 B)等信号通路异常激活,以及 NO(一氧化氮)、TNF-α(肿瘤坏死因子 α)、IL-1β(白细胞介素 1β)等炎症介质过度释放。传统治疗手段存在副作用局限,因此从天然药物中寻找安全有效的抗炎抗凋亡成分成为研究热点。
泰国宋卡王子大学(Prince of Songkla University)的研究团队针对这一问题,开展了对东南亚传统药用植物 —— 姜黄属植物 Zingiber cassumunar(俗称泰国姜黄)的研究。该团队从其根茎中提取富含苯基丁烯类化合物的提取物(PE),并探究其对炎症和凋亡的调控机制。研究成果发表在《BMC Complementary Medicine and Therapies》,为开发新型天然抗炎药物提供了科学依据。
研究采用绿色微波提取技术,以聚乙二醇(PEG 400)为溶剂制备 PE,结合高效液相色谱(HPLC)和液质联用(LC-MS/MS)对其成分进行分析。实验选用 LPS 刺激的 RAW264.7 巨噬细胞模型评估抗炎活性,以 H?O?诱导的 C2C12 肌成纤维细胞模型研究抗凋亡和抗氧化作用,并通过 Western blot、免疫荧光等技术检测相关信号通路蛋白表达。
1. 提取物成分分析
通过 HPLC 鉴定,PE 中主要含有三种苯基丁烯类化合物:(E)-(3,4 - 二甲氧基苯基) 丁二烯(DMPBD,0.93% w/w)、(E)-1-(3,4 - 二甲氧基苯基) 丁 - 3 - 烯 - 1 - 醇(化合物 D,0.28% w/w)和 (E)-1-(3,4 - 二甲氧基苯基) 丁 - 3 - 烯 - 1 - 基乙酸酯(化合物 D 乙酸酯,0.21% w/w),总苯基丁烯含量为 1.42% w/w。LC-MS/MS 进一步检测到多酚、多糖、脂肪酸等多种成分,提示其生物活性可能由多成分协同作用介导。
2. 抗炎活性研究
在 RAW264.7 细胞中,PE 显著抑制 LPS 诱导的 NO、TNF-α 和 IL-1β 释放,IC??值分别为 7.2 μg/mL、23.4 μg/mL 和 19.8 μg/mL,活性优于单一化合物。机制研究表明,PE 通过抑制 NF-κB p65 核转位,下调 iNOS(诱导型一氧化氮合酶)蛋白表达,并抑制 Akt、ERK、p38 MAPK 的磷酸化,阻断炎症信号传导。
3. 抗凋亡与抗氧化作用
在 H?O?诱导的 C2C12 细胞模型中,PE 显著减少凋亡细胞比例(IC??=11.6 μg/mL),抑制 ROS(活性氧)生成,并降低 cleaved caspase-3/procaspase-3 比值,但对 Bax/Bcl-2 蛋白表达无显著影响,表明其抗凋亡作用主要通过抑制 caspase-3 通路实现。
4. 信号通路调控机制
Western blot 结果显示,PE 可抑制 LPS 刺激下 RAW264.7 细胞中 p-Akt/Akt、p-ERK/ERK、p-p38/p38 的比值,表明其通过多通路协同抑制炎症反应。免疫荧光证实 NF-κB 核转位被显著阻断,进一步验证了其抗炎机制。
结论与讨论
本研究表明,Z. cassumunar 苯基丁烯提取物 PE 通过靶向 NF-κB、Akt/MAPK 和 caspase-3 通路,发挥显著的抗炎和抗凋亡作用。其绿色提取工艺环保高效,且成分明确,为开发针对肌肉骨骼疾病的天然药物提供了新候选。尽管体外实验已揭示其作用机制,后续仍需体内研究验证其安全性和有效性,以推动临床转化。该研究不仅拓展了传统药用植物的应用价值,也为天然产物多靶点药物开发提供了思路。