综合运用代谢组学、网络药理学、实验验证和定量分析方法,揭示并评估云南巴黎聚叶草(Paris polyphylla var. yunnanensis)中的药用成分在抗炎作用方面的作用机制

时间:2026年1月29日
来源:Journal of Chromatography B

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PPY抗炎机制研究通过整合体内代谢分析、网络药理学、体外实验及定量分析,鉴定出26种外源性物质(18原型+8代谢物),筛选出10种关键生物利用成分,发现polyphyllin II、pennogenin和diosgenin具有显著抗炎活性,并证实不同产地PPY的皂苷类成分含量差异显著。

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李鹏娟|张启伟|徐洪波|杨阳光
中国中医药资源产业化陕西协同创新中心,特色秦药资源研发国家重点实验室(栽培),陕西创新药物研究中心,陕西中医药大学药学院,中国咸阳712046

摘要

本研究采用了一种综合方法,结合了体内代谢分析、网络药理学、实验验证和定量分析,以探讨Paris polyphylla var. yunnanensis(PPY)的抗炎物质基础和作用机制。首先,给大鼠口服PPY的根和叶提取物,并在不同时间点收集血浆、尿液和粪便样本。利用UHPLC-Q/TOF-HRMS技术,从大鼠样本中鉴定出26种外源物质(18种原型和8种代谢物)。随后,通过网络药理学分析预测了19个核心靶点,并初步筛选出10种具有潜在抗炎活性的关键生物可利用成分。进一步的体外细胞实验评估了这些关键成分的生物活性,结果显示polyphyllin II具有最显著的抗炎作用,而pennogenin和diosgenin在特定浓度范围内也表现出抗炎活性。最后,通过HPLC-DAD分析比较了来自不同地理来源的PPY中主要活性成分的含量差异。结果表明,汉中(陕西)和成都(四川)的样本中含有较高水平的pennogenin型皂苷,而红河(云南)和玉溪(云南)的样本则富含diosgenin型皂苷。总之,这一综合策略有助于阐明PPY的抗炎物质基础和作用机制,同时为传统中药的质量评价中活性成分的系统发现提供了参考。

引言

炎症是机体对有害刺激的防御性生理反应,广泛参与各种生理和病理过程。适度的炎症反应有助于抵抗病原体的入侵并保护身体。然而,过度的炎症可能导致各种急性和慢性炎症疾病的发生,在严重情况下甚至可能导致休克或死亡[1]。在正常生理条件下,巨噬细胞在维持组织稳态中起着关键作用。当受到微生物成分或细胞因子的刺激时,巨噬细胞被激活并分泌大量炎症介质(例如NO、IL-6、IL-1β和TNF-α),参与炎症反应[2]。其中,NO被认为是治疗炎症的重要靶点,在免疫调节和生理平衡中起着双重作用。具体来说,在生理浓度下,它参与免疫防御;而过量产生则会导致组织损伤[3]。目前常用的临床抗炎药物包括非甾体抗炎药(如阿司匹林、洛索洛芬和布洛芬)和甾体抗炎药(如地塞米松、可的松和氢化可的松)。然而,这些药物常常会引起胃肠道不适、心血管疾病以及肝肾损伤等副作用[4]。中国拥有丰富多样的传统中药(TCM)资源。实验研究和临床经验表明,中药具有相对较强的抗炎作用且副作用较少。
Paris polyphylla var. yunnanensis(PPY)来源于百合科Paris属植物的干燥根茎,主要分布在中国云南、四川和贵州地区。《滇南本草》记载其“是外科必备药物,主要用于各种无名肿胀和毒素,对各种疮疡、毒素、疖子、溃疡和脓肿疗效显著”;《本草纲目》则记载其“适用于治疗抽搐、疟疾、瘰疬和脓肿”。现代药理学研究表明,PPY具有抗炎作用,包括抗菌、抗病毒、抗寄生虫和器官保护作用[5]。PPY的主要成分包括甾体皂苷(如dioscin型、pennogenin型、furostanol型和伪螺甾醇型皂苷)、蜕皮甾醇、黄酮类等[6]。其中,甾体皂苷作为主要活性成分广泛存在于PPY的根茎和叶片中。研究发现,PPY中的皂苷可以有效抑制炎症因子的释放,并在体外表现出显著的抗炎活性[7]。例如,polyphyllin I通过抑制巨噬细胞中NF-κB通路介导的促炎因子的产生,有效缓解胶原诱导的关节炎小鼠踝关节的滑膜炎[8];polyphyllin VI通过调节Lipopolysaccharide(LPS)诱导的RAW264.7巨噬细胞的炎症状态,减轻炎症损伤[9]。此外,β-蜕皮甾醇、单宁和叶多糖也具有抗菌和免疫调节作用。随着中药的不断发展,PPY的抗炎特性逐渐受到关注。然而,其抗炎作用背后的物质基础和机制仍不明确。
近年来,用于筛选中药活性成分的方法主要包括生物色谱法、分子识别技术、光谱-效应关系、血清药理学和血清药理学、网络药理学以及代谢组学[10],[11]。其中,中药代谢物的分析可以从整体和宏观角度阐明中药与机体之间的相互作用,揭示药物进入体内后的原型成分及其代谢物,从而筛选出可能具有药理作用的潜在活性成分。然而,这种方法无法确定具体负责治疗疾病的活性成分及其作用机制。另一方面,网络药理学通过构建“药物-靶点-疾病”网络,可以预测中药在疾病治疗中的物质基础和分子机制。将中药代谢物分析与网络药理学相结合,可以预测中药在治疗疾病中的分子机制,同时识别核心有效成分[12]。例如,在给大鼠口服志实泻白桂枝汤后,从血浆、尿液、粪便和胆汁中鉴定出229种外源物质(106种原型和123种代谢物),随后通过网络药理学和体外实验从血液吸收的原型中筛选出9种对冠心病具有生物活性的成分[13]。同样,在给大鼠口服芦荟后,UPLC-Q-TOF/MS从血浆、尿液和粪便中鉴定出13种原型成分和56种代谢物,进一步的网络药理学和药代动力学研究表明,芦荟素A、芦荟素B和芦荟素E可能是芦荟通便作用的关键成分[14]。
因此,本研究结合了体内代谢分析、网络药理学、实验验证和定量分析,系统地识别了负责抗炎作用的关键生物可利用成分,并对不同地区的PPY进行了定量分析。首先,使用UHPLC-Q-TOF-HRMS技术表征了大鼠口服后血浆、尿液和粪便中的外源物质。随后,通过网络药理学和分子对接研究了PPY的抗炎作用的关键生物可利用成分及其作用机制。最后,通过体外实验进一步评估了通过网络药理学筛选出的关键生物可利用成分的抗炎生物活性,并使用HPLC-DAD技术对不同地区PPY中的主要活性化合物进行了定量分析。本研究为阐明PPY的有效成分及其潜在抗炎机制奠定了基础。

试剂和材料

用于代谢分析的PPY植物材料采集自云南省昆明市西山区,而用于定量分析的材料则来自陕西省汉中市、四川省成都市、云南省红河县和云南省玉溪市。详细样本信息见表S1。polyphyllin VI(CAS: 55916–51–3,批号:PRF20080742)和polyphyllin V(CAS: 19057–67–1,批号:)的参考标准如下:

从PPY的根和叶中鉴定代谢物

给大鼠口服PPY的根和叶提取物后,根据保留时间和离子片段,在大鼠的血浆、尿液和粪便中检测到26种外源物质(包括6种通过参考标准鉴定的成分和其余根据文献推断的成分等)。这些物质包括18种原型和8种代谢物。血浆中含有3种原型和3种代谢物,尿液中含有4种原型和1种代谢物,粪便中含有15种原型和4种代谢物(见图)。

结论

本研究结合了体内代谢分析、网络药理学、实验验证和定量分析,全面鉴定了PPY的抗炎活性成分并筛选了其质量标志物。首先,UHPLC-Q/TOF-HRMS分析从大鼠生物样本中鉴定出26种外源物质,证实部分pennogenin型和diosgenin型皂苷能够被吸收到血液中并经历I相代谢转化。

作者贡献声明

李鹏娟:撰写——原始草案、软件处理、方法学设计、数据管理。张启伟:数据可视化、数据管理。徐洪波:数据可视化、概念构思。杨阳光:撰写——审稿与编辑、研究实施、资金获取、概念构思。

资助

本研究得到了国家自然科学基金(82204615)、秦创源中医药产业创新集群项目(L2024-QCY-ZYYJJQ-X192)和陕西中医药大学博士科学研究基金(306-17102032236)的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢所有参与本研究的研究人员。

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