综述:秀丽隐杆线虫在植物源营养保健品研究中的应用:基于VOSviewer的趋势分析

【字体: 时间:2025年07月14日 来源:Heliyon 3.4

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  这篇综述系统梳理了以秀丽隐杆线虫(C. elegans)为模型研究植物提取物(PEs)和精油(EOs)的现状。通过文献计量学方法揭示了该领域从氧化应激、寿命延长等基础研究向抗氧化(ROS)、抗炎及神经保护等应用研究的演变趋势,凸显了这种模式生物在营养保健品开发中的独特价值。研究特别关注DAF-16/FOXO和SKN-1/Nrf2等关键通路,为抗衰老和神经退行性疾病研究提供了新视角。

  

秀丽隐杆线虫在植物源营养保健品研究中的前沿进展

研究背景与意义
传统植物基产品在健康相关领域具有重要地位,从营养保健品到药妆品均有广泛应用。植物提取物(PEs)包含不同极性的活性成分,而精油(EOs)作为特殊类别的植物复合物,主要由挥发性脂溶性有机化合物组成。这些植物衍生物富含植物化学物质,常被用作膳食补充剂和功能性食品。随着全球老龄化加剧,慢性退行性疾病发病率上升,探索植物活性成分对抗衰老相关疾病的分子机制显得尤为重要。

模式生物的优势
秀丽隐杆线虫(C. elegans)因其与人类基因相似性(60-80%)、培养简单、生命周期短(约3天)等优势,成为研究植物活性成分的理想模型。其透明体壁便于观察内部结构,可渗透的角质层使其对环境变化高度敏感。1998年完成全基因组测序后,更成为遗传学和药理学研究的重要工具。值得注意的是,约40%人类疾病相关基因在C. elegans中存在直系同源物,这为其在生物医学研究中的应用提供了坚实基础。

研究方法创新
本研究采用VOSviewer软件进行文献计量分析,数据来源于Scopus数据库。通过共现分析、合作网络和引文分析等方法,系统梳理了1991-2024年间840篇相关文献。分析阈值设定为至少5篇文献和50次引用,确保结果的可靠性。关键词共现分析揭示了研究主题的演变过程,从早期的"抗氧化"、"寿命延长"等基础研究,逐渐转向"黄酮类"、"多糖"等特定生物活性成分的研究。

国际合作格局
中国、美国和德国是这一研究领域的主要贡献者。中国虽然研究起步较晚(平均发表年份2018年),但发文量最高(254篇),显示出强劲的发展势头。美国尽管发文量较少(154篇),但总被引次数最高(13,895次),表明其研究具有深远影响。德国作为早期研究者,在代谢、衰老和遗传调控方面贡献突出。新兴国家如巴西、印度等也展现出活跃的研究态势。

关键研究发现

  1. 抗氧化机制:植物提取物通过调节DAF-16/FOXO和SKN-1/Nrf2等通路,有效清除活性氧(ROS),延长线虫寿命。如超氧化物歧化酶和过氧化氢酶可使野生型线虫寿命显著延长。
  2. 神经保护作用:Bacopa monnieri提取物在帕金森病模型线虫中显示出显著神经保护效果,相关研究被引用139次。
  3. 抗炎特性:黄酮类化合物通过抑制炎症因子,对心血管系统、代谢紊乱等多种慢性病具有改善作用。
  4. 多糖效应:Polygonatum kingianum多糖(PKPS)通过SKN-1/Nrf2通路发挥抗衰老作用,相关研究迅速获得学界关注。

研究趋势演变
早期研究(2001年前后)主要关注植物提取物的杀线虫和驱虫作用。2014年后,研究重点转向抗衰老和细胞保护机制。2020年以来,随着绿色可持续发展理念的兴起,植物活性成分在药理学、毒理学和生态学中的应用研究显著增加。最新趋势显示,研究正朝着以下几个方向发展:

  1. 肠道菌群互作:利用C. elegans研究宿主-微生物组相互作用及益生菌效应
  2. 环境毒理学:评估污染物、重金属和纳米颗粒对生物系统的影响
  3. 高通量筛选:结合CRISPR/Cas9基因编辑和RNA测序技术,加速活性成分发现

应用前景展望
植物源营养保健品因其抗氧化和抗炎特性,在预防衰老和炎症相关疾病方面展现出巨大潜力。C. elegans模型的应用,为阐明这些活性成分的作用机制提供了独特视角。未来研究可重点关注:

  1. 多组分协同效应:探究植物复合物中各成分的相互作用
  2. 剂量效应关系:确定最佳活性浓度范围
  3. 转化医学研究:推动实验室发现向临床应用转化

研究方法学进展
现代技术手段的引入极大推动了该领域发展:

  1. 成像技术:高分辨率显微镜实现亚细胞结构观察
  2. 行为分析:自动追踪系统量化运动行为变化
  3. 组学技术:转录组分析揭示分子机制
  4. 基因操作:转基因品系(如表达DAF-16/FOXO和SKN-1/Nrf2通路荧光报告基因)的应用

这些技术进步与经典表型分析(寿命、繁殖、抗逆性等)相结合,形成了多层次的研究体系,为植物活性成分的功能验证和作用机制研究提供了有力工具。

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