## 中文标题 互叶白千层油生物活性成分的抗关节炎潜力解析：整合体内实验、分子对接与网络药理学研究

《Food Science & Nutrition》：Unraveling the Anti-Arthritic Potential of Bioactive Compounds From Melaleuca alternifolia Oil: Integrated In Vivo, Molecular Docking, and Network Pharmacology Insights

　　

类风湿关节炎（RA）是一种慢性炎症性疾病，影响全球数百万人，常导致功能障碍。近年研究强调天然产物在缓解关节炎症状和改变疾病进展方面的潜力。其中，互叶白千层油（MAO）因其抗炎和镇痛特性而成为一种有前景的治疗选择。研究共选用36只体重200–220 g的Sprague–Dawley大鼠，分为六组（n=6）。第0天通过完全弗氏佐剂（CFA）诱导关节炎，第8天开始治疗并持续至第28天。研究人员测量了爪肿胀度和关节炎评分，并评估了血液学、组织学和生化参数。采用实时聚合酶链反应（qPCR）检测抗炎细胞因子IL-4及促炎细胞因子TNF-α、IL-6、NF-κB和IL-1β的mRNA表达水平，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测PGE2水平。通过网络药理学评估植物活性化合物与类风湿关节炎之间的核心基因关联，对排名靠前的核心基因进行分子对接和评分计算，以确定植物化合物与靶点之间的中度结合构象。研究人员还进行了GC–MS分析以鉴定该植物油中潜在的抗炎成分。MAO治疗有效减轻了爪肿胀和水肿。组织病理学检查显示治疗组明显改善。生化参数如肌酐、尿素、丙氨酸氨基转移酶（ALT）和碱性磷酸酶（ALP）无显著变化，血液学参数如红细胞（RBC）、白细胞（WBC）、血红蛋白（Hb）和血小板计数在治疗组中得到恢复。抗炎细胞因子（包括IL-4）的mRNA表达上调，而促炎生物标志物TNF-α、IL-1β、IL-6和NF-κB在关节炎对照组中显著下调。此外，MAO治疗显著降低了PGE2水平。网络药理学揭示了参与类风湿关节炎的核心基因及多种生物学过程、分子功能、细胞组分和KEGG通路。分子对接针对AKT1、BCL-2、MAPK3和MMP9等核心基因进行，这些基因参与多种促炎细胞因子形成和类风湿关节炎的病理生理过程。该植物油的GC–MS分析显示存在多种抗炎和抗风湿植物化学物质。MAO通过下调促炎生物标志物（如IL-1β、NF-κB、IL-6、TNF-α）和上调抗炎因子IL-4，具有显著的抗关节炎特性。需要进一步研究以探索其作为治疗RA的天然治疗方案的潜力。

## 论文解读

### 一、研究背景与目的

类风湿关节炎（RA）是一种以关节炎症、软骨破坏和骨侵蚀为主要病理特征的慢性自身免疫性疾病，主要影响手、腕和膝关节，临床表现为疼痛、僵硬、肿胀、疲劳和体重下降。RA的病理机制主要由细胞因子驱动，其中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-6（IL-6）刺激炎症反应，TNF-α诱导IL-6产生，进而激活核因子-κB（NF-κB）和白介素-1β（IL-1β），最终导致前列腺素E2（PGE2）的产生，加重关节损伤和疼痛。尽管机体产生抗炎细胞因子如白介素-4（IL-4）来对抗该过程，但其作用往往不足，这种失衡使炎症持续存在，导致关节及周围组织的进行性损伤。流行病学数据显示，2020年全球骨关节炎患者约5.95亿，预计2050年将达10亿，美国近19%的成年人受关节炎影响，女性和老年人群发病率更高。

目前常用的治疗药物存在诸多局限。非甾体抗炎药（NSAIDs）虽能缓解疼痛和肿胀，但不能阻止疾病进展，且长期使用可能导致胃肠刺激或肾脏负担；改善病情抗风湿药（DMARDs）起效缓慢并可能引起感染或肝脏问题；皮质类固醇虽有效控制炎症，但可导致体重增加、高血糖、骨质变脆、情绪波动和免疫抑制等副作用；生物制剂可能增加感染和某些癌症的风险。因此，临床上迫切需要更安全且更有效的治疗策略。

在此背景下，基于植物的植物化学物质因其天然抗炎特性受到广泛关注。互叶白千层油（MAO）作为一种具有近百年应用历史的精油，其关键活性成分如萜品烯-4-醇（terpinen-4-ol）可能有助于减轻关节炎症并保护组织免受损伤。MAO含有多种生物活性化合物，包括萜品烯-4-醇（40.1%）、γ-萜品烯（23%）、α-萜品烯（10.4%）、1,8-桉叶素（5.1%）、ρ-伞花烃（2.9%）和柠檬烯（1%），已被证明能抑制脂多糖（LPS）刺激的人单核细胞和鼠RAW264.7巨噬细胞中促炎细胞因子的合成。本研究旨在通过网络药理学、计算机模拟研究及免疫调节作用分析，全面探讨MAO在CFA诱导的关节炎大鼠模型中的抗关节炎潜力。

### 二、主要技术方法概述

研究人员从江苏全球天然香料有限公司获取互叶白千层油（批号20210317-TTO）。实验选用36只雌性Sprague–Dawley大鼠（200–220 g），来自巴基斯坦拉合尔大学动物房，在控制环境（12小时光暗循环、温度28°C±2°C、湿度60%–70%）中饲养，实验经拉合尔大学研究伦理委员会批准（IREC-2017-23）。第0天通过左后爪皮下注射0.15 mL含热灭活结核分枝杆菌的完全弗氏佐剂（CFA）（1 mg/mL）诱导关节炎。大鼠分为6组：正常对照组（1%吐温80）、疾病对照组（仅CFA）、标准药物对照组（吡罗昔康10 mg/kg）以及MAO低（0.15 mL/kg）、中（0.30 mL/kg）、高（0.60 mL/kg）剂量组，第8天开始口服给药至第28天。研究采用的主要技术方法包括：足容积计测量爪水肿、关节炎评分系统评估、自动化血液分析仪检测血常规、生化分析仪检测肝肾功能指标、苏木精-伊红（H&E）染色观察组织病理变化、实时荧光定量PCR（qPCR）检测细胞因子mRNA表达、ELISA检测PGE2水平、GC–MS分析植物油成分、SwissADME进行药代动力学性质预测、SwissTargetPrediction预测化合物靶点、GeneCards获取疾病靶点、VENNY 2.1构建韦恩图、Cytoscape 3.10.2构建PPI网络、DAVID数据库进行GO和KEGG富集分析，以及MOE软件进行分子对接研究。

### 三、主要研究结果

#### 3.1 MAO显著减轻CFA诱导关节炎模型的爪水肿

在第7天，治疗组与疾病组之间爪水肿无显著差异；从第14天开始，与疾病对照组相比，吡罗昔康10 mg/kg、MAO 0.15 mL/kg、MAO 0.3 mL/kg和MAO 0.6 mL/kg均显著减轻爪水肿，该抑制作用持续至第21天和第28天，表明MAO能有效延缓疾病进展。

#### 3.2 MAO显著降低CFA诱导模型的关节炎评分

第7天各处理组之间关节炎评分无显著差异；第14天起，吡罗昔康组和三个MAO剂量组的关节炎评分均较关节炎对照组显著降低（p<0.001），第28天时高剂量MAO组（2.230±0.042）与吡罗昔康组（2.192±0.046）效果相当。

#### 3.3 MAO显著改善组织病理学参数

组织病理学检查显示，疾病对照组出现明显的血管翳形成、骨侵蚀和单核炎性细胞浸润；MAO各剂量组和吡罗昔康组均显著减少炎性细胞浸润、血管翳形成和骨侵蚀，其中MAO 0.6 mL/kg组显示出接近正常组织结构的效果。

#### 3.4 MAO显著下调促炎标志物mRNA表达并上调抗炎标志物

qPCR结果显示，MAO各剂量组和吡罗昔康组均显著下调TNF-α、NF-κB、IL-6和IL-1β的mRNA表达水平（p<0.001），同时显著上调抗炎细胞因子IL-4的表达（p<0.001），表明MAO具有免疫调节作用。

#### 3.5 MAO未改变生化参数

MAO治疗对天冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、肌酐和尿素水平无显著不良影响，提示所试剂量在28天给药期间具有良好的肝肾耐受性。

#### 3.6 MAO恢复血液学参数

与正常对照组相比，关节炎对照组表现出红细胞（RBC）和血红蛋白（Hb）显著降低（p<0.001），白细胞（WBC）和血小板计数显著升高。MAO各剂量组治疗后，Hb、RBC、WBC和血小板计数均显著恢复至接近正常水平。

#### 3.7 MAO显著降低PGE2水平

关节炎对照组的血清PGE2水平显著升高；MAO各剂量组和吡罗昔康组均显著降低PGE2水平（p<0.001），其中高剂量MAO组（0.630±0.02）效果最为明显。

#### 3.8 植物化合物的理化性质

GC–MS分析共鉴定出34种植物化合物，所有化合物均符合Lipinski五规则（分子量≤500 g/mol、Moriguchi油水分配系数≤4.15、氮或氧原子数≤10、NH或OH数≤5）和瑞士ADME的“Abbott生物利用度评分（>0.1）”标准，拓扑极性表面积（TPSA）值均在可接受范围内。

#### 3.9 与植物化合物相关的靶点

通过SwissTargetPrediction预测，34种植物化合物关联到247个主要靶点，每个活性化合物可作用于多个靶点，提示MAO作为抗风湿药物可能对多种靶点产生协同效应。

#### 3.10 类风湿关节炎相关靶点与植物化合物靶点的重叠

从GeneCards数据库获取5721个类风湿关节炎相关靶点，韦恩图显示与247个植物化合物靶点之间存在133个重叠靶点。

#### 3.11 蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络构建

STRING分析显示132个唯一靶点直接参与RA的发生发展，包含132个节点和1144条边。Cytoscape网络分析确定AKT1为核心靶点（度值156），其次为BCL-2（118）、PTGS2/COX-2（116）、MAPK3（116）和MMP9（112），这些靶点被选作分子对接研究的对象。

#### 3.12 基因组富集分析

GO富集分析涵盖多个生物学过程、分子功能和细胞组分。KEGG通路分析确定了20条与RA直接相关的信号通路，包括TNF信号通路、Th17细胞分化和Toll样受体信号通路等，这些可能是MAO抗RA作用的关键途径。

#### 3.13 五个靶点的分子对接

分子对接结果显示：柠檬醛丙酸酯（citronellyl propionate）与AKT1、COX-2和MMP9结合，柠檬醛甲酸酯（citronellyl formate）与BCL-2结合，马鞭草烯酮（verbenone）和异胡椒烯酮（isopiperitenone）与MAPK3结合。各植物化合物与靶蛋白之间通过氢键、π-π堆积和范德华力等相互作用形成稳定结合。虽然吡罗昔康在多数靶点上表现出更强的结合亲和力，但MAO化合物显示出与标准药物可比的中度结合能力，表明这些活性成分具有作为抗风湿剂的潜力。

#### 3.14 GC–MS分析

GC–MS分析证实了MAO中存在多种此前文献报道的抗炎和抗风湿植物化学物质，包括萜品烯-4-醇（28.02%）、桃金娘烯醇（myrtenol）、香芹酮（carvone）、茴香脑（anethole）、芳樟醇（linalool）、龙脑（fenchone）、γ-萜品烯和乙酸龙脑酯（bornyl acetate）等。这些成分已被多项研究证明具有通过抑制促炎细胞因子表达、调节中性粒细胞迁移、增强抗氧化活性等机制发挥抗炎抗关节炎作用。

### 四、讨论与结论总结

讨论部分指出，MAO的抗关节炎作用机制主要涉及以下几个方面：通过下调促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、NF-κB）和上调抗炎因子IL-4来调节免疫平衡；通过降低PGE2水平间接调节COX-2介导的炎症通路；通过作用于AKT1、BCL-2、COX-2、MAPK3和MMP9等核心靶点影响PI3K/AKT/NF-κB通路、MAPK信号通路和基质金属蛋白酶介导的软骨基质降解。MAO在三个剂量下均表现出剂量依赖性的抗关节炎效果，其中0.6 mL/kg剂量效果最显著。研究还观察到MAO对肝脏和肾脏功能指标无显著影响，提示其具有良好的安全性。

研究结论指出，MAO作为天然治疗剂在管理类风湿关节炎方面具有强大潜力。在CFA诱导的RA大鼠模型中，MAO有效减轻了爪肿胀、关节炎评分和关节组织损伤，同时帮助恢复血液参数。MAO显著降低TNF-α、IL-1β、IL-6、NF-κB和PGE2等促炎标志物，并增加IL-4等抗炎细胞因子，反映了其免疫调节作用。网络药理学揭示了多个与RA相关的生物学过程和通路，分子对接证实了MAO与靶位点的中度结合。综合来看，MAO可能提供一种多靶点、耐受性良好的RA治疗策略。植物油中存在的抗炎和抗风湿植物化学物质可能共同促成了MAO的改善效应。未来研究应聚焦于阐明其分子机制并评估其在人类研究中的临床潜力。