半枫荷及其亲本物种通过多组学分析揭示PI3K/Akt/NF-κB通路调控的强效抗骨关节炎作用机制

本研究针对骨关节炎(OA)治疗需求，通过整合网络药理学、分子对接和体内外实验，首次证实半枫荷(SC)及其亲本物种阿丁枫(AC)和枫香树(LF)的提取物能显著抑制NO/ROS生成(P<0.01)，鉴定出trans-白藜芦醇3-O-β-葡萄糖苷等6种关键活性成分通过调控PI3K/Akt/NF-κB通路发挥抗OA作用，为濒危药用植物资源可持续利用提供新策略。

　　

随着全球老龄化加剧，骨关节炎(OA)患者已超5亿，65岁以上人群发病率居高不下。这种以关节软骨退变为特征的疾病，目前临床主要依赖非甾体抗炎药(NSAIDs)和COX-2抑制剂等对症治疗，但存在胃肠损伤、成瘾性等副作用。更棘手的是，关节软骨无血管神经分布，一旦损伤便难以自我修复。虽然生物制剂如TNF-α和IL-1β抑制剂曾被寄予厚望，临床效果却不尽如人意。面对这一医疗困境，传统中药展现出独特优势——中国已研究的11,146种药用植物中，许多具有多靶点、低毒性的抗炎特性。其中，被列入IUCN易危物种的半枫荷(SC)在壮族民间长期用于风湿治疗，但其药理机制及替代资源开发仍属空白。

为破解这一难题，华南国家植物园和赣南师范大学的研究团队开展了一项开创性研究。他们通过整合多学科方法，首次系统评估了SC及其亲本物种阿丁枫(AC)和枫香树(LF)的抗OA潜力，相关成果发表在《Industrial Crops and Products》。研究人员采用LC-MS分析化学成分，结合网络药理学筛选活性成分，通过分子对接和分子动力学模拟验证靶点互作，并建立LPS诱导的Raw264.7细胞炎症模型和MIA诱导的大鼠OA模型进行功能验证。

3.1 基于核标记的系统发育重建
通过trnL-F、matK和Pin2基因序列分析，确认SC为AC与LF的杂交种，LF为其母本来源。这为理解三者的药理相似性提供了进化基础。

3.2 SC、AC和LF的化学成分分析
LC-MS鉴定出三物种共有的12种化合物，包括酚酸衍生物（如没食子酸）、萜类（如橄榄内酯）和多酚类（如trans-白藜芦醇3-O-β-葡萄糖苷）。HPLC定量显示trans-白藜芦醇3-O-β-葡萄糖苷在AC中含量最高(433.81±9.14 μg/mg)。

3.3 网络药理学分析
筛选出96-113个OA相关靶点，GO分析显示这些靶点显著富集于炎症反应、平滑肌细胞增殖等生物过程。KEGG通路分析揭示PI3K-Akt和NF-κB信号通路是关键作用通路。构建的"药物-成分-疾病-通路-靶点"网络识别出6种核心活性成分。

3.4 分子对接与分子动力学模拟
结合能≤-7 kcal/mol的强效互作中，MMP3与trans-白藜芦醇3-O-β-葡萄糖苷的结合最稳定(ΔG_bind=-15.21 kcal/mol)。100 ns分子动力学模拟显示该复合物RMSD稳定在1.97±0.07 nm，氢键数维持在3.47±1.15个。

3.5 细胞活力、NO含量和细胞内ROS水平测定
在7.8125 μg/mL浓度下，三物种提取物均显著抑制LPS诱导的NO和ROS生成(P<0.01)。特别值得注意的是，trans-白藜芦醇3-O-β-葡萄糖苷在100 μg/mL时对NO的抑制效果优于地塞米松(DEX)。

3.6 SC、AC和LF对OA的体内治疗效果
150 mg/kg剂量治疗21天后，大鼠关节软骨的苏木精-伊红(H&E)和番红O染色显示：

• 软骨蛋白多糖丢失和基质降解显著改善
• 炎症标志物IκB、IL-6、TNF-α、iNOS和p65表达量恢复至正常水平
• 三种提取物效果相当(P>0.05)

这项研究首次从分子机制层面证实了SC、AC和LF通过调控PI3K/Akt/NF-κB通路和抑制氧化应激发挥抗OA作用。特别重要的是，发现trans-白藜芦醇3-O-β-葡萄糖苷是强效活性成分，其抑制炎症效果超越临床常用药DEX。从保护生物学角度看，研究证实AC和LF可作为SC的可持续替代资源，缓解对濒危物种SC的采集压力。这些发现不仅为开发新型植物源抗OA药物提供了候选分子，也为珍稀药用资源的保护性利用提供了范式。未来研究可进一步优化提取工艺，开展临床前毒理学评估，推动这些传统药用植物向现代化药物转化。