十五种功能性植物的机制与网络药理学评价：将传统知识转化为高级营养保健制剂策略

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Mechanistic and Network Pharmacology-Based Evaluation of Fifteen Functional Botanicals: Translating Traditional Knowledge into Advanced Nutraceutical Formulation Strategies

　　

### 摘要

- 从营养学和药理学角度对15种植物药进行了关键评估。
- 机器学习聚类方法识别出四种植物功能组。
- 机制通路为基于证据的植物制剂配方设计提供了指导。
- 递送系统可改善植物的稳定性和生物利用度。
- 安全性、药物相互作用和质量控制方面的差距得到了关键评估。

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## 引言

"营养保健品"的概念最早由De Felice于1989年提出，指的是来源于食品并能在基本营养之外提供生理效益的成分，这些成分可能有助于疾病预防或管理。在过去三十年中，这一领域随着营养科学的进步而不断发展，从关注缺乏症的纠正逐步转向对代谢、炎症（Rehmani, 2024）和退行性通路的靶向调节（Abdelwahab等, 2024; Fatima等, 2025）。尽管在全球范围内广泛使用，营养保健品、膳食补充剂和功能性食品在监管定义上仍然异质化，导致产品分类、功效宣称和消费者预期方面存在不一致（Pathak V.、Yashwant V.和Acharya Niyati, 2025）。

食品仍然是营养和生物活性物质暴露的主要来源；然而，技术进步使得我们能够分离、浓缩并递送特定的植物化学物质，这些物质与慢性疾病的机制通路相关。区分食品补充剂和营养保健品需要基于证据的安全性、有效性和作用机制证明（Puri等, 2022）。虽然食品补充剂主要解决微量或宏量营养素的不足，但营养保健品则需产生由临床前和临床验证支持的药理学或疾病修饰作用（Hossain等, 2025）。此类产品越来越多地被设计用于优化生物利用度、改善药代动力学特征并最大限度减少不良反应（Paul-Chima等, 2024）。

将营养保健品融入日常饮食的趋势正在加速，尤其是在作为传统药物的辅助或替代手段方面，特别适用于以氧化应激、代谢紊乱或免疫失衡为特征的慢性疾病（Saklayen和Emmanuel Awafung, 2018）。许多食物、草药和香料均表现出抗氧化、抗炎、心脏保护、神经保护或抗糖尿病活性，越来越多的证据表明，常规摄入这些物质可降低疾病风险并提高生活质量。尽管如此，适当的临床监督、标准化和监管框架对于减轻误用并确保产品质量至关重要（Noor等, 2025）。

药物衍生的营养保健品原料，如天然发生的他汀类化合物，代表了这一领域向具有明确分子靶点的药理活性化合物的扩展（Maisto等, 2025）。同样，传统医学中长期使用的植物药正通过先进的代谢组学、蛋白质组学和计算机模拟方法进行重新评估，从而强化机制理解并提高转化潜力（Dincheva等, 2023; Jain等, 2024）。

全球营养保健品市场在COVID-19疫情后加速增长，这主要受到消费者对免疫力、代谢健康和预防性医疗关注度的提升所驱动。富含抗氧化剂的配方、益生菌和Omega-3脂肪酸构成主要增长领域。市场估计预测，市场规模将从2024年的4550.1亿美元增长至2029年的超过7720亿美元（"Nutraceuticals Global Market Report 2025; Research and Markets," 2024），凸显了消费者需求的扩大、数字零售的渗透以及功能性饮料、运动营养、认知增强剂和微生物组相关产品的创新。

印度的趋势与之类似，其营养保健品部门在2024年的价值为303.7亿美元，并预计以超过13%的复合年增长率持续增长至2030年（"India Nutraceuticals Market Size, Industry Report, 2030"），这主要得益于生活方式相关疾病的增加、健康素养的提高以及个性化营养方案的推广。该行业继续受到植物药应用、临床验证成分、AI驱动营养平台以及研发和知识产权投资增加的影响。

历史上，食品与医学之间存在深刻联系。包括Ayurveda（阿育吠陀）、Siddha和Unani在内的传统医学体系，通常使用植物药进行滋养和治疗，构成了现代营养保健品科学的理论基础（Ministry of Ayush, 2025）。分析化学和分子药理学的发展现在允许对植物化学物质、生物活性及其与人体代谢通路的相互作用进行严格量化，从而将传统知识与当代证据相结合（Dubale等, 2025）。

本综述所选定的植物药，如芡实（Euryale ferox, Makhana）、南非醉茄（Withania somnifera, Ashwagandha）、小米（Eleusine coracana, Ragi）、辣木（Moringa oleifera, Moringa）、葡萄（Vitis vinifera, Draksha）和扁桃（Prunus dulcis, Vatada）均具有长期饮食和治疗价值（Reddy等, 2025; Sinha和Jha, 2025）。这些植物药富含丰富的类黄酮、生物碱、皂苷、氨基酸、维生素和矿物质，能够产生多样的药理作用，包括抗氧化、抗糖尿病、神经保护、免疫调节和心脏保护活性（Reddy等, 2025）。新兴证据越来越多地验证了这些特性并阐明了潜在的机制，涉及氧化通路调节、炎症细胞因子、胰岛素信号传导、肠道微生物群和线粒体功能等（Al Raish等, 2025）。Shatavari（Asparagus racemosus，沙塔瓦里）传统上被用于支持激素平衡和女性生殖健康，现代研究表明其具有雌激素调节和催乳效应（Ademola等, 2025; D等, 2025）。茴香（Foeniculum vulgare, Saunf）因其精油、类黄酮和纤维成分而具有消化、健胃和肠道调节特性（Khan等, 2025）。椰枣（Phoenix dactylifera, Kharjur）提供易于快速吸收的糖、多酚、钾、镁和铁，有助于免疫支持、母体健康和抗炎作用（Al-Nouri等, 2025; El-Gendy等, 2024）。常规摄入这些植物药与糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病和某些癌症风险降低相关，从而巩固了其作为基于证据的营养保健品候选物的地位（Al Raish等, 2025; Szwajgier等, 2017）。

综合来看，这15种植物药在营养多样性、植物化学物质复杂性和机制广度方面的特点突显了它们作为功能性食品、膳食补充剂和基于证据的治疗配方的潜力。本综述对其营养组成、植物化学特征、药理活性和潜在的分子机制进行了关键评估，以评估其在营养保健品开发方面的转化相关性。本综述的主要贡献在于其整合性、转化性框架，将营养和植物化学表征、药理学证据、分子通路分析、基于定量机器学习的聚类、配方技术、安全性评估、质量控制和监管考虑结合起来。机器学习方法用于根据可用的定量特征将植物药分类为数据支持的成分和功能组，从而便于比较评估并识别潜在的配方机会。这些分组被视为理性营养保健品设计的假说生成工具，而非药理学协同作用的证据。此外，本综述还区分了临床前和机制性发现与已证明的临床疗效，并关键性地指出了关键的转化挑战，包括植物化学物质的变异性、标准化不足、生物利用度数据有限、潜在毒理学问题、草药-草药和草药-药物相互作用以及临床验证的缺口。通过整合这些维度，本综述建立了一个框架，用于确定未来研究的优先级，并推动可重复、安全且经科学验证的植物营养保健品的开发。

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## 材料与方法

### 2.1 检索策略与纳入排除标准

进行了全面的文献检索，收集了15种植物药的营养组成、植物化学特性、药理活性、传统应用和毒性特征的科学研究证据。这些植物包括：

| 序号 | 学名 | 中文译名 |
|:---:|:---:|:---:|
| 1 | Euryale ferox | 芡实 |
| 2 | Asparagus racemosus | 沙塔瓦里（莎塔瓦里） |
| 3 | Trapa natans | 菱角（Trapa） |
| 4 | Phoenix sylvestris | 海枣（P. sylvestris） |
| 5 | Moringa oleifera | 辣木 |
| 6 | Dioscorea bulbifera | 山药 |
| 7 | Vitis vinifera | 葡萄 |
| 8 | Juglans regia | 核桃 |
| 9 | Prunus amygdalus | 扁桃（杏仁） |
| 10 | Papaver somniferum（种子） | 罂粟籽 |
| 11 | Elettaria cardamomum | 小豆蔻 |
| 12 | Cuminum cyminum | 孜然 |
| 13 | Foeniculum vulgare | 茴香 |
| 14 | Withania somnifera | 南非醉茄（Ashwagandha） |
| 15 | Eleusine coracana | 小米（Ragi） |

### 2.2 数据来源与整合方法

- **数据来源**：PubMed、Scopus、Web of Science、Google Scholar、PubMed Central等数据库；优先使用同行评审的研究。
- **检索词**：包括植物名、"营养保健品"、"植物化学"、"抗氧化"、"抗炎"、"机制"、"生物利用度"等。
- **纳入标准**：
1. 同行评审的同行评议文献
2. 提供定量营养和植物化学物质数据的研究
3. 有机制通路或临床/临床前证据的研究
- **排除标准**：
1. 无法获取完整文本的研究
2. 仅有定性描述而无定量证据的研究
3. 重复发表的研究

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## 营养保健品配方开发的综合方法

本综述评估的15种植物药——E. ferox、A. racemosus、T. natans、P. sylvestris、M. oleifera、D. bulbifera、V. vinifera、J. regia、P. amygdalus、P. somniferum种子、E. cardamomum、C. cyminum、F. vulgare、W. somnifera和E. coracana——共同代表了丰富的营养和生物活性植物化学物质谱，具有可观的营养保健品开发潜力（Besada等, 2025）（图1、图2）。每一种植物药均贡献了独特的功能性成分。

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## 十五种植物药在综合营养保健品配方中的综合作用模式

E. ferox、A. racemosa、T. natans、P. sylvestris、M. oleifera、D. bulbifera、V. vinifera、J. regia、P. amygdalus、P. somniferum种子、E. cardamomum、C. cyminum、F. vulgare、W. somnifera和E. coracana这15种植物药的共同机制性作用展示了在抗氧化、抗炎、代谢、神经内分泌和胃肠道通路上的趋同营养保健品潜力。这些草药共同贡献了多酚、类黄酮、萜类等生物活性物质。

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## 未来展望与结论

对植物药作为营养保健品来源的日益增长的科学兴趣，反映了全球向预防性健康战略的转变，将传统知识与现代实证验证联系起来。本综述回顾的15种植物药——E. ferox、A. racemosus、T. natans、P. sylvestris、M. oleifera、D. bulbifera、V. vinifera、J. regia、P. amygdalus、P. somniferum（种子）、E. cardamomum、C. cyminum、F. vulgare、W. somnifera和E. coracana——共同展现了巨大的营养、植物化学和药理潜力。

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## 伦理审批与参与同意

不适用。

## AI应用声明

声明使用AI工具（ChatGPT）提高论文的可读性和语言表达，未用于图片生成等。

## 未引用参考文献

Chen等, 2025a; D.D等, 2025; Fren?等, 2024; India Nutraceuticals Market Size; India Nutritional Supplements Market, 2030; Jafaar等, 2021; Nutraceuticals Global Market, 2024; Pathak等, 2025; Singh, 2012; Saklayen和Awafung, 2018。

## 利益冲突声明

无声明。

## 作者贡献

Vijay Kumar, Deepa Sharma, Sujeet K Mishra, Smriti Tandon, Dane Ganesh, Mohammad Kasif, Vikas Ojha：撰写稿件，数据收集与解释，审阅与修改。

Vijay Kumar, Deepa Sharma, Smriti Tandon, Dane Ganesh：监督与资金。

## 资金

本工作由Ayush部下属中央研究学院（CCRAS）资助，项目为IMR项目"Ayush Nutri"。

## 致谢

感谢提供资金和位于中央Ayurveda研究所（CARI, Jhansi, 北方邦）的设施支持的上级组织CCRAS。

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Vikas Ojha | Deepa Sharma | Mohammad Kasif | Ganesh Dane | Sujeet K. Mishra | Smriti Tandon | Vijay Kumar