脉冲电场处理的锦葵素-3-O-半乳糖苷与乳清蛋白复合物通过促进线粒体自噬和抑制细胞焦亡缓解硅肺纤维化

本研究针对硅肺纤维化治疗难题，创新性地采用脉冲电场（PEF）技术增强锦葵素-3-O-半乳糖苷（M3G）与乳清蛋白（WP）复合物的稳定性，通过体内外实验证实PEF-M3G-WP能显著上调PINK1/Parkin通路促进线粒体自噬，下调NLRP3/CASP1/GSDMD NT抑制细胞焦亡，为功能性食品开发提供新策略。

　　

硅肺病作为一种严重的职业性肺纤维化疾病，长期缺乏高效安全的治疗手段。传统药物存在副作用大、成本高等问题，而天然活性成分如蓝莓中的锦葵素-3-O-半乳糖苷（M3G）虽具有抗炎潜力，却因稳定性差限制了应用。与此同时，乳清蛋白（WP）作为生物活性分子载体虽能提升M3G稳定性，但球蛋白结构的空间位阻导致结合效率不足。如何通过绿色加工技术突破这一瓶颈，并阐明其缓解肺纤维化的分子机制，成为当前研究的关键科学问题。

沈阳农业大学的研究团队在《Journal of Functional Foods》发表的研究中，创新性地将脉冲电场（PEF）技术应用于M3G-WP复合物制备，发现15 kV/cm处理30分钟可显著提升复合物稳定性，并通过激活PINK1/Parkin介导的线粒体自噬、抑制NLRP3炎症小体通路，有效缓解二氧化硅诱导的肺纤维化。这项研究不仅为功能性食品开发提供了新技术路径，也为肺纤维化治疗提供了全新靶点。

关键技术方法包括：采用荧光光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征PEF对复合物结构的影响；建立二氧化硅诱导的小鼠肺纤维化模型和MH-S肺泡巨噬细胞模型；通过Western blot检测PINK1、Parkin、NLRP3等关键蛋白表达；结合免疫荧光和qPCR技术分析细胞焦亡与自噬相关基因变化。

研究结果显示：

1. PEF处理提升M3G-WP稳定性：15 kV/cm处理使复合物在85°C下的保留率提升至83.12%，荧光光谱证实PEF使WP结构展开，结合常数Ks提升3.99倍（4.0729×10⁴
   L/mol）。
2. 结构变化机制：FTIR显示α-螺旋减少9.8%，分子对接揭示M3G通过氢键与WP的PRO38等残基结合，PEF处理使结合位点距离缩短0.3-0.8 ?。
3. 缓解肺纤维化效果：动物实验显示PEF-M3G-WP组羟脯氨酸（HYP）含量较模型组降低37.2%，Masson染色显示胶原沉积减少52%。
4. 线粒体自噬激活：WB检测显示线粒体裂解液中PINK1和Parkin表达分别上调2.1倍和1.8倍，qPCR证实Atg5 mRNA水平提升2.3倍。
5. 抑制细胞焦亡：肺泡巨噬细胞中NLRP3炎症小体活性降低68%，GSDMD-NT孔道形成减少74%，炎性因子IL-1β和IL-18分泌量下降61%。

研究结论指出，PEF通过调控WP构象暴露更多疏水位点，形成"手-手套"式结合模式，使M3G生物利用度提升3.2倍。这种复合物能靶向修复受损线粒体，阻断mtROS（线粒体活性氧）-NLRP3-CASP1级联反应，将细胞死亡方式从焦亡转向自噬。该发现不仅为食品-药物协同系统设计提供新思路，其非热加工的绿色特性更符合现代食品工业发展需求。值得注意的是，研究同时发现电场强度超过25 kV/cm会导致WP分子间二硫键交联，反而不利于活性保护，这为物理场辅助技术的参数优化提供了重要依据。