贴梗海棠果实降尿酸活性评估中的生物活性成分、非靶向代谢组学与生物信息学研究

Bioactive Components, Untargeted Metabolomics and Bioinformatics of Chaenomeles speciosa Fruit on Uric Acid-Lowering Activity Assessment.

作者信息Mingzhen Zhang, Cong Liu, Yan Zhang, Zhangyaoyu Yuan, Shi Chen, Huihui Zhang, Xianju Huang, Lvyi Chen, Zhinan Mei, Yuebin Ge
PMID41517086
期刊Foods
发布时间2025-12-22
DOI10.3390/foods15010020

实验完整度

包含高尿酸血症小鼠模型、细胞模型(BMDM、BRL3A)、代谢组学、分子对接及体内外功能验证,且具备明确的机制验证。

主要模型

高尿酸血症小鼠模型(PO+HX诱导的KM小鼠) BMDM细胞模型 BRL3A细胞模型

重点核对

CF提取物剂量:低、中、高剂量分别为0.8、1.6、3.2 g/kg,灌胃给药14天 高尿酸血症模型建立:腹腔注射氧嗪酸钾(300 mg/kg)和灌胃次黄嘌呤(500 mg/kg) 细胞实验:BMDM细胞经LPS(400 ng/mL)和MSU(400 μg/mL)刺激,BRL3A细胞在1 mM黄嘌呤环境下处理 关键化合物浓度:androsin、cynaroside和salicin在25 μM浓度下发挥抑制作用 样本量:动物实验每组8只,细胞实验每组3次重复

摘要

贴梗海棠(Chaenomeles speciosa (Sweet) Nakai,简称CF)是东亚地区的传统食品,最近被纳入临床饮食建议,显示出管理高尿酸血症的潜力。然而,其生物活性成分和治疗机制在很大程度上仍未被探索。在本研究中,我们采用了一种综合方法,包括血清药物化学、代谢组学、生物信息学、分子对接以及体外/体内验证,来研究CF在高尿酸血症中的作用和机制。在高尿酸血症小鼠中,CF显著降低了血清尿酸、肌酐和血尿素氮(BUN)水平,改善了肾脏组织病理学,并通过增加抗氧化酶活性(SOD和GSH-Px)同时降低丙二醛(MDA)水平来恢复氧化还原平衡。代谢组学分析显示,CF调节了与氧化应激相关的通路,包括嘌呤代谢、花生四烯酸代谢和α-亚麻酸代谢,从而逆转了与高尿酸血症相关的代谢紊乱。差异代谢物与血清吸收成分之间的相关性分析确定了androsin、cynaroside和salicin为潜在的生物活性化合物。这些化合物在分子对接中显示出对COX-1、PGE2和XOD的高预测结合亲和力,并且这些相互作用通过体外实验得到了验证,其中这些化合物有效抑制了炎症细胞因子的产生并抑制了XOD活性。总之,CF通过协调调节嘌呤代谢、炎症和氧化应激发挥抗高尿酸血症和肾脏保护作用,支持其作为治疗高尿酸血症相关疾病的功能性食品或补充疗法的潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在探究贴梗海棠果实(CF)中的生物活性成分及其在高尿酸血症中发挥降尿酸和肾脏保护作用的分子机制。
核心机制
CF通过调节嘌呤代谢、花生四烯酸代谢和氧化应激途径,抑制XOD活性和COX-1/PGE2炎症轴,从而降低尿酸并减轻肾脏损伤。
主要证据
体内实验显示CF显著降低血清UA、CRE和BUN水平,改善肾脏病理,并恢复抗氧化酶活性;代谢组学分析显示CF调节嘌呤和花生四烯酸代谢;分子对接和体外实验验证androsin、cynaroside和salicin对XOD和COX-1/PGE2的抑制作用。
研究意义
本研究为CF作为功能性食品或补充疗法用于管理高尿酸血症及相关疾病提供了科学依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

CF水提物制备及成分分析

明确CF水提物的化学组成,并筛选潜在活性成分。

采用水提法提取CF,通过UHPLC-Q-Orbitrap HRMS进行成分分析,鉴定出63种化合物,主要包括黄酮类、萜类、酚类和有机酸类。

2

体内药效评估

评估CF对高尿酸血症小鼠的降尿酸和肾脏保护作用。

通过腹腔注射氧嗪酸钾和灌胃次黄嘌呤建立高尿酸血症小鼠模型,给予不同剂量CF治疗14天,检测血清UA、CRE、BUN水平,进行肾脏组织病理学检查,并检测肝组织中SOD、GSH-Px活性和MDA含量。

3

血清药物化学与生物信息学分析

鉴定CF吸收入血的原型成分和代谢产物,并预测其潜在作用靶点和通路。

通过LC-MS分析小鼠血清中CF的吸收入血成分,共鉴定出12种原型成分和12种代谢产物。利用SwissTargetPrediction和PubChem预测靶点,通过STRING和Cytoscape构建PPI网络,并进行KEGG和GO富集分析。

4

非靶向代谢组学分析

探讨CF对高尿酸血症小鼠血清代谢物的调节作用及其相关代谢通路。

采用UHPLC-Q-Orbitrap HRMS对小鼠血清进行非靶向代谢组学分析,通过PCA和OPLS-DA进行多元统计分析,结合VIP>1和p<0.05筛选差异代谢物,并进行KEGG通路富集分析。

5

相关性分析

筛选吸收入血成分与内源性差异代谢物之间的相关性,鉴定潜在活性成分。

对24种吸收入血成分(原型成分和代谢产物)与18种关键差异代谢物进行Pearson相关分析,发现salicin、cynaroside、androsin与花生四烯酸、白三烯B4、次黄嘌呤和尿酸等代谢物显著负相关。

6

体内靶点验证

验证CF对关键靶点COX-1、PGE2和XOD的调节作用。

在动物模型中检测肾脏COX-1和PGE2水平以及血清和肝脏XOD活性,结果均显著降低。

7

分子对接

预测关键活性成分与靶点COX-1、PGE2、XOD的结合亲和力。

使用AutoDock Vina进行分子对接,选择androsin、cynaroside和salicin与COX-1(PDB ID: 1EQG)、XOD(1FIQ)和PGE2(2ZB4)进行对接,发现cynaroside显示出最低结合能。

8

体外活性验证

验证关键成分对炎症细胞因子和XOD活性的抑制作用。

在BMDM细胞中,通过LPS和MSU刺激建立炎症模型,检测IL-1β和TNF-α水平;在BRL3A细胞中,通过黄嘌呤处理检测XOD活性。结果显示,25 μM的androsin、cynaroside和salicin均显著抑制IL-1β和TNF-α的产生,并抑制XOD活性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
别嘌醇合肥久联制药有限公司Batch No. 20220905
氧嗪酸钾上海源叶生物科技有限公司S17112
次黄嘌呤上海源叶生物科技有限公司S18025
尿酸钠上海源叶生物科技有限公司S30775
和厚朴酚上海源叶生物科技有限公司B20131
木犀草苷上海源叶生物科技有限公司B20887
水杨苷上海阿拉丁生化科技股份有限公司S104923
黄嘌呤氧化酶测定试剂盒南京建成生物工程研究所A002-1-1
血尿素氮测定试剂盒南京建成生物工程研究所C03-1-1
尿酸测定试剂盒南京建成生物工程研究所C012-2-1
肌酐测定试剂盒南京建成生物工程研究所C011-2-1
丙二醛测定试剂盒碧云天生物技术有限公司S0131S
超氧化物歧化酶测定试剂盒碧云天生物技术有限公司S0109
谷胱甘肽过氧化物酶测定试剂盒碧云天生物技术有限公司S0057S
CCK-8试剂盒Dojindo LaboratoriesCK04
前列腺素E2 ELISA试剂盒北京索莱宝科技有限公司SEKM-0173
环氧合酶-1 ELISA试剂盒上海将来实业股份有限公司JL13697
白细胞介素-1β ELISA试剂盒AbclonalRK00027
肿瘤坏死因子-α ELISA试剂盒AbclonalRK00006
脂多糖Sigma-AldrichL2630
Vanquish Flex超高效液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱Waters--
Q Exactive质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Waters UPLC HSS T3色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.8 μm)Waters--
巨噬细胞集落刺激因子----
胎牛血清----
DMEM培养基----
青霉素-链霉素----
磷酸盐缓冲液----
Multiskan SkyHigh酶标仪Thermo Scientific--
PyMOL 2.6.0----
AutoDock Tools 1.5.7----
AutoDock Vina----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
CF提取
提取条件:90 g CF样品,1:10 (w/v) 水提,40分钟,重复两次,收集滤液浓缩至50 mL
阅读提示:2.1节 Preparation of C. speciosa Fruits Extracts
动物造模与给药
动物:SPF级雄性KM小鼠(6-8周龄,18-22g);模型建立:腹腔注射PO(300 mg/kg)和灌胃HX(500 mg/kg),每日一次;给药:灌胃CF 0.8、1.6、3.2 g/kg或别嘌醇20 mg/kg,持续14天
阅读提示:2.4节 Animal Experiments
血清药物化学
血清样本前处理条件:100 μL血清加300 μL甲醇,离心后取270 μL上清,真空离心浓缩4小时,复溶于90 μL 50%甲醇
阅读提示:2.7节 Identification of Blood Components
非靶向代谢组学
样本:对照组、模型组、CF高剂量组血清(n=7);前处理:100 μL血清加300 μL甲醇,离心后取300 μL上清,冻干后复溶于100 μL 50%甲醇;LC-MS参数:HSS T3柱,流速0.3 mL/min,柱温40°C,进样5 μL
阅读提示:2.9节 Untargeted Metabolomics Analysis
分子对接
靶点晶体结构:COX-1 (1EQG), XOD (1FIQ), PGE2 (2ZB4);对接软件:AutoDock Vina,exhaustiveness=10
阅读提示:2.10节 Molecular Docking
体外细胞实验
BMDM细胞:培养于DMEM+10%FBS+1%P/S+M-CSF;刺激条件:LPS 400 ng/mL 3h,然后MSU 400 μg/mL 6h;BRL3A细胞:1 mM黄嘌呤处理48h;化合物浓度:25 μM
阅读提示:2.11-2.13节