五味子提取物抗非酒精性脂肪肝(NAFLD)的活性成分及其潜在机制研究
- 发布时间:2023-03-08
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五味子提取物抗非酒精性脂肪肝(NAFLD)的活性成分及其潜在机制研究
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- 来源:鲲创生物
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非酒精性脂肪肝(NAFLD)是最常见的肝脏代谢性功能障碍疾病,它包括广泛的病理过程,从脂肪变性到非酒精脂肪性肝炎,以及随后的肝纤维化,肝硬化,甚至肝细胞癌。它影响着世界上25%以上的人口,是一个全球卫生挑战。NAFLD发病机制被认为是脂质和糖代谢的破坏。越来越多的证据表明,胰岛素抵抗(特别是肝脏胰岛素抵抗)通常会明显影响脂质和葡萄糖稳态。
胰岛素增敏剂,如格列酮和二甲双胍,已被证明能够有效减弱NAFLD的生化和组织学变化。然而,长期使用可导致骨丢失和体重增加,并增加患膀胱癌、充血性心力衰竭和乳酸性酸中毒的风险。因此,迫切需要探索无毒、安全、有效的治疗NAFLD的药物。
五味子是亚洲著名的传统草药,长期以来被广泛用于治疗病毒性和化学性肝损伤。药理研究表明,五味子及其木脂素类物质具有抗胰岛素抵抗、抗肥胖和降脂作用。
2023年1月,一篇题为Exploring the active compounds and potential mechanism of the anti-nonalcoholic fatty liver disease activity of the fraction from Schisandra chinensis fruit extract fraction based on multi-technology integrated network pharmacology发表于Journal of Ethnopharmacology杂志(影响因子5.195,Q1),报道了五味子提取物抗非酒精性脂肪肝(NAFLD)的活性成分及其潜在机制。
首先,作者为测定五味子提取物的主要抗NAFLD活性组分,从五味子中分离出HOF、ETA和PET 3个组分。然后使用游离脂肪酸(FFA)诱导的HepG2细胞模型,评价HOF、ETA和PET组分的抗NAFLD作用。油红O染色显示PET显著降低了细胞内脂质积累(图1A)。与油红O染色结果一致,PET处理显著降低了FFA诱导的HepG2细胞中的TG和TC水平,而HOF、ETA处理并没有显著降低TG和TC水平(图1B)。
以上结果表明,五味子提取物的活性部分以PET为主。
图1:五味子中的HOF、ETA和PET 组分对FFA诱导的HepG2细胞脂质积累的影响。(A)油红O染色图。(B)细胞内TG和TC的水平。
接下来研究者对PET组分中的生物活性成分及其靶点进行分析,发现主要活性化合物是3、24和27号物质,核心靶点是GSK3β、PIK3CA、EGFR、TNF、mTOR和JNK1(图2)。
图2:PET治疗NAFLD的靶点和活性成分的筛选。
通过GO和KEGG途径富集分析,建立了由3个主要的活性化合物和5个关键靶点组成的可能作用机制(图3)。其中,化合物3(GJ)被认为是主要参与NAFLD治疗的核心成分,它与胰岛素抵抗信号通路中包含的大多数靶点重叠。
图3:PET治疗NAFLD的可能药理机制。(A)Top 20 KEGG通路;(B)PET治疗NAFLD的可能药理机制。
因此,作者将化合物3(GJ)与PET一起视为靶成分,在体内实验中通过调节胰岛素抵抗途径进一步验证其抗NAFLD的作用。为了验证PET和基于网络药理学分析预测的化合物3的抗NAFLD作用,作者使用HFD喂养9周,构建了NAFLD小鼠模型。HFD喂养9周后,分别为小鼠口服PET和化合物3,给药4周。以PGZ作为阳性对照。ALT和AST是NAFLD的诊断标志,如图4A-B所示,与对照组相比,HFD组血清ALT和AST水平明显升高。给予PET和化合物3以剂量依赖的方式逆转了血清ALT和AST水平的升高。图4C的结果显示,与对照组相比,HFD喂养的小鼠的肝脏出现了明显的脂滴积累、球囊状变性和坏死。PET和化合物3治疗显著改善了这些组织学病变。与组织病理学改善一致,PET和化合物3的肝脏TG和TC水平呈剂量依赖性降低(图4D-E)。同时,用PET和化合物3治疗显著降低了血清胰岛素和MDA水平。
上述结果表明,PET和化合物3在HFD诱导的小鼠模型中具有抗NAFLD的作用。
图4:PET和化合物3(GJ)可以改善HFD诱导的NAFLD。
为了进一步评价PET和化合物3对葡萄糖耐量和胰岛素抵抗的影响,作者在小鼠中进行了IPGTT和IPITT实验。如图5所示,与对照组相比,在IPGTT和IPITT试验中,HFD喂养的小鼠的葡萄糖水平显著升高。使用PET和化合物3处理,显著降低了HFD小鼠的葡萄糖水平。
这些结果表明,PET和化合物3可以改善HFD诱导的NAFLD小鼠的糖耐量和胰岛素抵抗。
图5:PET和化合物3(GJ)显著改善NAFLD小鼠葡萄糖耐量和胰岛素敏感性(n = 5)。
接下来,作者探索了PET和化合物3抗NAFLD作用的分子机制。网络药理学分析表明,胰岛素抵抗可能是活性组分PET抗NAFLD作用的重要信号通路。于是作者通过对胰岛素抵抗通路相关的关键靶点Pik3ca、Gsk3β,Jnk1和Tnf-α的检测,发现模型组肝脏中Pik3ca和Gsk3的转录水平显著降低,Jnk1和Tnf-α转录水平显著升高。PET和化合物3处理,增加了HFD喂养小鼠的Pik3ca和Gsk3β的转录水平,降低了Jnk1和Tnf-α的转录水平(图6)。
图6:PET和化合物3(GJ)显著增加NAFLD小鼠肝脏中Pik3ca和Gsk3的mRNA,降低Jnk1和Tnf-α的mRNA水平(n = 6)。
该研究结果表明,五味子提取物中PET的活性部分,在体内外均具有较强的抗NAFLD活性。通过网络药理学和在体实验,作者发现抗NAFLD作用可归因于PET中包含的化合物3。其潜在机制与胰岛素抵抗通路相关,该通路可调控Pik3ca、Gsk3、Jnk1和Tnf-α的表达。本研究为五味子组分PET作为一种新的天然抗NAFLD药物提供了科学证据,并为进一步的机理研究提供了重要提示。
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