网络药理学和血浆成分分析雪松花粉活性化合物治疗2型糖尿病小鼠高脂血症

《Journal of Functional Foods》:Network pharmacology and plasma composition analysis of cedar pollen active compounds for treating hyperlipidemia in type 2 diabetic mice

【字体: 时间:2026年07月18日 来源:Journal of Functional Foods 3.9

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  雪松花粉(cedar pine pollen)长期在中国及其他亚洲国家的传统医学中作为食物和治疗剂使用。尽管现代研究已鉴定出松花粉中的多种生物活性成分,但雪松花粉(一个特定品种)的降血糖和降血脂作用尚未被系统研究。在本研究中,研究人员采用高脂饮食联合链脲佐菌素

  
雪松花粉(cedar pine pollen)长期在中国及其他亚洲国家的传统医学中作为食物和治疗剂使用。尽管现代研究已鉴定出松花粉中的多种生物活性成分,但雪松花粉(一个特定品种)的降血糖和降血脂作用尚未被系统研究。在本研究中,研究人员采用高脂饮食联合链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)建立了2型糖尿病(type 2 diabetes, T2DM)合并高脂血症的小鼠模型。采用整合策略,包括体内药效学、血清化学谱、网络药理学、分子对接和超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(UPLC-QQQ-MS/MS),以阐明雪松花粉的生物活性、活性物质和作用机制。研究结果表明,雪松花粉有效降低高血糖和高脂血症,增强内源性抗氧化能力,减轻胰腺、肝脏和肾脏病理损伤,并恢复葡萄糖和脂质稳态。共鉴定出135种血清吸收化合物,主要为黄酮类(flavonoids)、萜类(terpenoids)和酚酸类(phenolic acids)。网络药理学预测了关键靶点(TP53、STAT3、SRC、PIK3CA)和两条主要通路(PI3K-Akt和AGE-RAGE)。分子对接证实了五种代表性单体与核心靶点之间的稳定结合。定量分析确定了它们在雪松花粉中的含量:原儿茶酸(protocatechuic acid, 293.46 μg/g)、异黄酮酸(isoflavonic acid, 117.82 μg/g)、柚皮素(naringenin, 18.06 μg/g)、罗汉松脂素(matairesinol, 6.03 μg/g)和凯诺酸(kaurenoic acid, 0.45 μg/g)。总之,这些发现表明雪松花粉具有可靠的降血糖和降血脂活性,酚酸类、黄酮类和萜类通过多成分、多靶点、多通路机制协同作用。
**论文解读:雪松花粉活性成分治疗2型糖尿病合并高脂血症的作用机制研究**

**研究背景与问题**

糖尿病(diabetes mellitus)是一种严重慢性代谢疾病,晚期常伴随不良治疗结局、预后差及高并发症风险,现已成为全球第八大死因。高脂饮食和低效医疗基础设施导致全球患病率持续攀升,中国糖尿病患者占全球四分之一以上,给医疗系统带来巨大社会经济负担。2型糖尿病(type 2 diabetes, T2DM)患者常因肝脏、肾脏等关键器官代谢功能受损而并发高脂血症,两者共存时易引发痛风、神经退行性疾病等并发症。目前临床降糖药(如二甲双胍、阿卡波糖)和降脂药(如他汀类)虽有一定疗效,但存在胃肠道不良反应、肝肾功能损伤、肌肉萎缩等局限性,且单靶点药物难以同时调控血糖和血脂。因此,开发具有多靶点、安全性高的替代疗法成为研究重点。传统中药(traditional Chinese medicine, TCM)如雪松花粉(cedar pollen)在《唐本草》《本草纲目》等典籍中记载有“润心肺、益气、止血”等功效,现代研究表明其含有多糖、黄酮类(flavonoids)、萜类(terpenoids)等活性成分,具有抗氧化、抗炎、降糖等作用,但雪松花粉(一种特定品种)对T2DM合并高脂血症的系统性研究尚未开展。该论文发表在《Journal of Functional Foods》。

**研究内容与结论**

研究人员以高脂饮食联合链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)建立T2DM合并高脂血症小鼠模型,通过体内药效学、血清化学谱、网络药理学、分子对接及超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱(UPLC-QQQ-MS/MS)等整合策略,系统评价雪松花粉的降糖降脂活性、活性成分及分子机制。结果表明,雪松花粉能有效降低高血糖和高脂血症,增强内源性抗氧化能力,减轻胰腺、肝脏和肾脏病理损伤,恢复糖脂稳态。鉴定出135种血清吸收化合物,主要为黄酮类、萜类和酚酸类(phenolic acids)。网络药理学预测关键靶点(TP53、STAT3、SRC、PIK3CA)和两条主要通路(PI3K-Akt和AGE-RAGE),分子对接验证五种代表性单体(异阿魏酸isoferulic acid、凯诺酸kaurenoic acid、柚皮素naringenin、原儿茶酸protocatechuic acid、罗汉松脂素matairesinol)与核心靶点稳定结合,定量分析确定了其在雪松花粉中的含量。该研究为雪松花粉作为功能性资源用于糖尿病和高脂血症的双重管理提供了理论和实验证据。

**主要关键技术方法**

研究人员采用高脂饮食(90.6%维持饲料、5%猪油、1.2%胆固醇、2%酪蛋白等)联合STZ(55 mg/kg腹腔注射)建立T2DM合并高脂血症小鼠模型(小鼠来源:Lanzhou Veterinary Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences)。关键技术包括:体内药效学(血糖、血脂、氧化应激指标、组织病理学H&E染色)、血清化学谱(UPLC-Q-TOF-MS/MS鉴定血中吸收成分)、网络药理学(SwissTargetPrediction靶点预测、STRING数据库PPI网络构建、Metascape富集分析)、分子对接(AutoDock Vina软件)、UPLC-QQQ-MS/MS定量分析(同时测定五种活性成分含量)。样本队列来源已注明。

**研究结果**

3.1 一般状况观察:通过每日监测小鼠外观、饮食、活动等,发现模型组(Mod)小鼠出现毛色暗淡、多饮多食多尿、体重下降等典型T2DM症状,治疗后各给药组(尤其是Met-SHF联合组)症状明显改善,体重恢复。

3.2 对血糖相关指标的影响:通过检测空腹血糖(FBG)、口服葡萄糖耐量试验(OGTT)、血清胰岛素(INS)、糖化血红蛋白(HbA1c)及稳态模型胰岛素抵抗指数(HOMA-IR),发现雪松花粉各剂量组(SHF-L/M/H)及联合用药组(Met-SHF)均显著降低FBG、改善葡萄糖耐量、升高INS、降低HbA1c和HOMA-IR,其中Met-SHF组效果最优,提示雪松花粉与二甲双胍联用增强降糖作用。

3.3 对血脂和氧化应激标志物的影响:通过检测血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)及肝脏超氧化物歧化酶(SOD)、总抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA),发现雪松花粉显著降低TC、TG、LDL-C,升高HDL-C,并增强抗氧化酶活性、降低MDA水平,Sim-SHF联合组降脂效果最强,表明雪松花粉具有内在降脂活性和抗氧化保护作用。

3.4 对肝肾功能标志物的影响:通过检测血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、尿素(UREA)、肌酐(CREA),发现雪松花粉显著降低这些指标,改善T2DM小鼠肝肾功能损伤。

3.5 组织病理学检查:通过H&E染色观察胰腺、肝脏、肾脏组织,发现Mod组出现胰岛细胞减少、肝细胞坏死、肾小球增大等病理改变,雪松花粉各剂量组及联合组均呈剂量依赖性改善,SHF-H和Met-SHF组效果最显著,证实雪松花粉对靶器官的保护作用。

3.6 代谢物分析:通过UPLC-Q-TOF-MS/MS鉴定血清吸收成分,共135种,包括26种黄酮类、25种酚酸类、17种萜类、13种木脂素、4种生物碱等,主要成分在负离子模式下电离效率高,保留时间集中在2–12分钟,表明中等极性化合物为主。

3.7 网络药理学分析:基于血中成分,通过Venn分析获得雪松花粉与高脂血症共同靶点235个、与T2DM共同靶点212个。PPI网络分析筛选出核心靶点(TP53、STAT3、SRC、PIK3CA、HSP90AA1、MAPK1、AKT1等),成分-靶点网络显示7-氧代松香酸、柚皮素、凯诺酸等为关键活性成分。

3.8 GO功能和KEGG通路富集分析:GO富集揭示分子功能包括蛋白酪氨酸激酶活性、酶结合、ATP结合等;KEGG富集显示主要通路包括脂质与动脉粥样硬化通路、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路、PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路等,提示雪松花粉通过共有分子机制发挥降糖降脂作用。

3.9 分子对接:对五种活性成分(异阿魏酸、凯诺酸、柚皮素、原儿茶酸、罗汉松脂素)与七个核心靶点(SRC、AKT1、HSP90AA1、MAPK1、STAT3、TP53、PIK3CA)进行分子对接,所有结合能均为负值,多数低于?5.0 kcal/mol,其中凯诺酸-AKT1结合能最低(?9.15 kcal/mol),证实稳定结合。

3.10 UPLC-QQQ-MS/MS方法学验证:建立了同时测定五种成分的方法,精密度、重复性、稳定性、回收率均符合要求(RSD<3.93%,回收率99.14%–101.35%)。

3.11 含量测定:定量分析显示雪松花粉中五种成分含量由高到低为:原儿茶酸(293.46 μg/g)、异阿魏酸(117.82 μg/g)、柚皮素(18.06 μg/g)、罗汉松脂素(6.03 μg/g)、凯诺酸(0.45 μg/g)。

**讨论与结论**

讨论部分指出,雪松花粉的降糖降脂活性与文献报道的酚酸类、黄酮类、萜类的抗氧化、抗炎、降糖等作用一致。网络药理学预测的核心靶点(如SRC活化下游MAPK/ERK和PI3K/AKT信号通路,STAT3调控葡萄糖和脂质代谢,HSP90AA1减轻肝损伤等)在既往研究中得到支持。分子对接验证了关键成分与靶点的结合,定量分析确认了成分含量,其中柚皮素和凯诺酸为雪松花粉特有成分,可作为质控标志物。研究结论翻译如下:总之,雪松花粉通过多靶点、多通路机制调节高血糖和高脂血症共病。体内实验证实其改善关键代谢指标,减轻胰腺、肝脏和肾脏病理损伤(这些是调控糖脂稳态的主要器官),可能通过调节氧化应激相关信号通路。这些效应主要归因于萜类、黄酮类和酚酸类等生物活性成分。为克服传统色谱方法的局限,研究人员采用LC-MS定量了五种核心成分(异阿魏酸、凯诺酸、柚皮素、原儿茶酸、罗汉松脂素)。这些发现为雪松花粉的降糖降脂作用提供了全面评价,并初步阐明了其分子机制。未来需通过细胞和体内实验验证特定化合物对信号通路的调控,并筛选具有良好药代性质的候选分子。
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