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山药多酚PC4通过NF-κB/ COX‑2信号通路保护结肠炎小鼠肠道粘膜损伤机制

广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所 廖森泰团队:山药多酚6,7-Dihydroxy-2,4-Dimethoxyphenanthrene通过NF-κB/ COX‑2信号通路保护DSS诱导结肠炎小鼠肠道粘膜损伤
期刊全称 Journal of Agricultural and Food Chemistry
一、 导读
      1.1背景
      山药广泛用于“健肠胃”的保健功效,其中的物质基础一直未有明确定论。山药中富含有山药多糖和山药多酚等生物活性物质。山药多糖的功能活性也是多数植物多糖的共性。但并不是所有的植物均如山药一般,在民间养生保健中被广泛用于“健肠胃”,改善“久泻不止、泄泻便溏”。 因此,我们推测山药多酚极有可能在保护肠粘膜损伤,维持肠道稳态健康,“健肠胃”功效中扮演了重要角色。
      1.2目的或结论概要
      近日,广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所廖森泰团队拟在前期山药功能活性成分分离纯化的研究基础上,选择活性组分中含量最高,主要化合物中活性最强的6,7-Dihydroxy-2,4-Dimethoxyphenanthrene (PC4) 为研究对象,考察PC4对DSS诱导的结肠炎模型小鼠肠黏膜细胞损伤的保护作用;揭示PC4基于COX-2信号通路保护肠粘膜损伤的机制,阐释山药“健肠胃”的物质基础和分子机制,为开发保护肠粘膜损伤的新型、特异无毒的天然活性物质奠定理论基础。发表在国际期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry上。
二、成果简介
      2.1研究方法
      研究人员利用DSS诱导结肠炎模型小鼠,建立肠粘膜损伤模型,考察山药多酚粗提物和PC4对肠粘膜损伤的保护作用;采用RT-qPCR,western blot和免疫荧光法等技术解析PC4基于COX-2相关信号通路保护肠粘膜损伤的通路途径。
      2.2研究结果
      化合物PC4作用于DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠,结果发现,化合物PC4及盐酸小檗碱均可显著降低小鼠结肠组织的疾病活动指数、组织病理学评分、上皮细胞凋亡率、凋亡因子Caspase-3的表达量,上调紧密连接蛋白Occludin的表达量,保护了肠黏膜屏障中的机械屏障损伤(p<0.05);降低了髓过氧化物酶(MPO)、一氧化氮(NO)的含量,改善氧化应激水平((p<0.05);抑制促炎因子TNF-α、TFN-γ、IL-23的相对表达量,维持免疫屏障中炎症因子的平衡;此外,化合物PC4作用组ERK1/2、NF-кB、pNF-кB、COX-2蛋白的表达均受到抑制。



Figure 1 CYP4 supplementation alleviated symptoms of DSS-induced colitis in mice: representative H&E-stained colon sections are shown at 100 × magnification;


Figure 2 Impact of CYP4 on the protein expression of COX-2 related signaling pathway. (A) NF-κB; (B) pNF-κB; (C) ERK1/2; (D) COX-2; (E) Representative image of Western blot.


Figure 3 The mechanism of action for CYP4 in protecting intestinal mucosal injury


      2.3结论
      首次证明山药多酚提取物和PC4可保护小鼠肠粘膜损伤。化合物PC4可有效抑制NF-κB/COX-2信号通路的激活,从而预防DSS诱导的结肠炎。PC4是山药发挥肠粘膜损伤保护作用的有效成分之一,是山药保护肠道健康的重要物质基础。
三、创新点/应用前景 
      项目组成员前期实验发现山药乙酸乙酯提取物可保护DSS诱导UC小鼠的肠粘膜损伤现象,进一步以COX-2抑制活性为筛选指标,从活性组分中分离纯化出四种主要特征多酚PC1-4,其中PC1为新的化合物,PC4为首次从该种属中分离获得。在明确PC4化学结构信息的工作基础上,进一步设计动物整体实验,揭示PC4基于COX-2通路途径发挥肠粘膜损伤保护功效,维持肠道稳态健康的分子作用机制。为山药维护肠道健康功效提供新的理论研究基础。
原文链接   https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c00487
四、学者简介


      第一作者,李倩,女,博士,副研究员。2016年6月毕业于华南理工大学,美国密歇根州立大学联合培养博士(2014- 2015年)。2016年7月来广东省农业科学院蚕业与农产品加工所蚕桑与药食资源加工利用研究室工作,主要从事蚕桑、甘薯、山药及南药资源深加工领域的科研研究,在功能性多糖和天然小分子化合物的分离纯化、结构鉴定、活性评价及其功能食品研发方面积累了丰富的经验。近年来,先后主持包括国家自然科学基金青年基金项目,广东省自然科学基金博士启动项目,广东省基础与应用基础研究面上项目等研究项目4项,在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》,《Food Hydrocolloids》,《Food&Function》和《Nutrients》等刊物发表学术论文20余篇(其中第一作者SCI论文15篇),以第一发明人申请发明专利5项。



      通讯作者,邹宇晓,女,研究员,博士。广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所副所长。广东省现代农业产业技术体系担任建设(蚕桑)产业创新团队加工与综合利用岗位专家;2016年广东省“扬帆计划”创新创业团队带头人;广东省和广州市科技项目评审专家库专家;广东省、江西省、河北省和四川省科技成果评审专家库专家。从1998年至今一直从事蚕桑、岭南特色果蔬等药食两用特色农产品资源的生物活性物质研究与功能食品研发工作。先后主持承担国家自然科学基金、国家“十二五”科技支撑计划和国家公益性行业(农业)科技专项等各级科技项目20余项。自2005年以来获各级科技成果奖10项,其中省部级科学技术一等奖4项(排名2、3、5、8)、二等奖4项(排名1、7、10、13)和三等奖2项(排名7、9),市厅级一等奖2项(排名第1、3);获授权发明专利35件(第一完成人9件);参编论著5部,发表论文65篇(含SCI收录15篇)。



      通讯作者,廖森泰,男,研究员,广东省农业科学院党委书记。国务院特殊津贴专家、全国优秀农业科技工作者、丁颖科技奖获得者。现任中国蚕学会理事长;国家现代农业蚕桑产业技术体系加工研究室主任;农产品加工省部共建国家重点实验室培育基地、农业部功能食品重点实验室、广东省农产品加工重点实验室主任;中国食品科学技术学会功能食品分会副理事长;华南农业大学、华中农业大学、江西农业大学、仲恺农业工程学院、广东海洋大学硕士生导师。长期从事农产品加工、蚕桑资源综合开发利用和农业规划研究,主持国家科技支撑计划项目、公益性行业(农业)科研专项、现代农业产业技术体系建设专项等各级科技项目30多项;获得省部级科技成果奖13项,其中一等奖4 项(第一完成人)、二等奖4项;主编《蚕桑资源综合利用实用技术及规程》、《蚕桑资源与食疗保健》、《桑树活性物质研究》、《家蚕食用品质评价与加工新技术》等专著7部;发表论文300余篇;获授权专利40余项;主持研制新产品10余个。

 

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