【锦马年关·抗糖脂代谢紊乱新星：绵马贯众多糖的超声辅助提取、结构解析及机制研究】 绵马贯众多糖（DCP-1-2）的超声辅助提取、结构表征及其抗糖脂代谢紊乱（anti-GLMD）的活性与机制研究

《Ultrasonics Sonochemistry》：Research on the ultrasonic-assisted extraction, purification, structural characterization, and anti- glycolipid metabolic disorder (anti-GLMD) activity and mechanism of polysaccharide from Dryopteridis crassirhizomatis Rhizoma

本研究聚焦于开发天然、安全的糖脂代谢紊乱（GLMD）防治策略。作者针对传统中药绵马贯众（“Mianma Guanzhong”）中研究较少的活性成分——多糖，优化了超声辅助提取工艺，纯化得到均一多糖DCP-1-2，并系统表征其结构。研究揭示了DCP-1-2具有显著的体外抗氧化活性，并能有效抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶。利用晚期糖基化终末产物（AGEs）诱导构建高脂HepG2细胞模型，证实DCP-1-2能显著改善细胞内的脂质堆积和氧化应激。机制研究表明，其通过调控IRS1-PI3K-Akt、SREBP-1c-PPAR-Fas和NF-κB-JUN等关键通路发挥抗GLMD作用。该研究为绵马贯众多糖作为一种潜在的天然GLMD防治剂提供了坚实的实验基础和理论依据。

　　

在现代快节奏的生活中，肥胖、2型糖尿病（T2DM）等与糖脂代谢紊乱（GLMD）相关的疾病日益普遍，构成了重大的公共卫生挑战。当前临床常用的二甲双胍、他汀类药物虽然有效，但长期使用可能带来肝肾损伤等副作用。因此，从天然产物中寻找更安全、多靶点的治疗替代方案成为研究热点。传统中药绵马贯众（Dryopteridis crassirhizomatis Rhizoma），又名“Mianma Guanzhong”，虽已知具有多种药理活性，但其多糖成分的抗GLMD潜力却仍是一片待探索的“蓝海”。这项发表在《Ultrasonics Sonochemistry》上的研究，便如同一把精密的手术刀，深入这片“蓝海”，为我们揭示了从绵马贯众中提取的一种特定多糖——DCP-1-2——在对抗GLMD中的强大潜力及其背后复杂的分子舞步。

研究人员首先运用了超声辅助提取技术，并结合单因素实验和响应面法（RSM-BBD）进行工艺优化，以最大化多糖得率。随后，通过一系列先进的分离纯化技术（如离子交换层析、DEAE-52纤维素柱层析）得到均一多糖组分DCP-1-2。为了全面解析DCP-1-2的“身份信息”，研究团队动用了多种“侦查”手段：采用高效凝胶渗透色谱（HPGPC）测定其纯度和分子量；利用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和表面增强拉曼光谱（SERS）分析其官能团；通过高效液相色谱（HPLC）确定其单糖组成；结合甲基化分析和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术推断糖苷键连接方式；更关键的是，运用一维和二维核磁共振（NMR，包括¹H NMR、¹³C NMR、¹H–¹³C HSQC、¹H–¹H COSY、¹H–¹³C HMBC）技术最终阐明了其精细化学结构。在生物学活性评估方面，研究通过体外化学法评价了DCP-1-2的抗氧化能力（清除ABTS⁺·、·OH、DPPH·、O₂^?·自由基）及对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的抑制作用。为模拟疾病环境，研究人员使用晚期糖基化终末产物（AGEs）诱导人肝癌细胞（HepG2细胞）构建了高脂细胞模型，并在此模型上检测了DCP-1-2对细胞内总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）水平的影响，同时通过油红O染色直观观察脂滴积累。最后，利用实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）技术，分析了DCP-1-2对GLMD相关信号通路中关键基因表达的影响，从而揭示其潜在分子机制。

研究结果

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  优化提取与结构鉴定：通过响应面法优化，确定绵马贯众多糖（DCP）的最佳超声提取条件为：温度60℃、功率200 W、时间50分钟，预测提取率为25.64%，验证实验结果为25.62%，模型可靠。最终纯化得到主要组分DCP-1-2，经HPGPC证实为均一多糖，分子量约为159.74 kDa。单糖组成分析显示其主要由葡萄糖（Glc，55.55%）、阿拉伯糖（Ara，27.06%）、半乳糖（Gal）和甘露糖（Man）构成。综合甲基化分析及一维/二维NMR谱图解析，最终推断DCP-1-2是一种以阿拉伯糖-葡聚糖为主链的复杂中性多糖。
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  理化性质表征：刚果红实验表明DCP-1-2不具有三螺旋构象。扫描电子显微镜（SEM）显示其呈片状聚集形态，表面光滑。热重分析（TGA）表明其在237℃左右出现主要热分解峰，具有较好的热稳定性。流变学分析显示其表现为具有剪切稀化特性的非牛顿假塑性流体。
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  体外生物活性评估：
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    细胞毒性：在浓度低于2 mg/mL时，DCP-1-2对HepG2细胞无明显毒性。
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    抗氧化活性：DCP-1-2对ABTS⁺·、·OH、DPPH·和O₂^?·四种自由基均表现出显著的浓度依赖性清除能力，在2 mg/mL时清除率分别达到87.63%、71.53%、75.50%和75.86%。
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    关键代谢酶抑制：DCP-1-2能有效抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的活性，在2 mg/mL时抑制率分别为75.80%、73.66%和34.91%，显示出调控糖脂代谢的潜力。
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  细胞模型抗GLMD效应：
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    改善脂质代谢：在AGEs诱导的HepG2高脂细胞模型中，DCP-1-2处理能显著降低细胞内升高的TC、TG和LDL-C水平，同时提高降低的HDL-C水平，效果与阳性药洛伐他汀（Lov）相当。油红O染色结果直观显示，DCP-1-2能显著减少细胞内红色脂滴的积累。
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    缓解氧化应激：DCP-1-2处理能显著提升AGEs诱导下降低的SOD活性，并降低升高的MDA含量，表明其能有效改善细胞氧化应激状态。
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  分子机制探讨：通过RT-qPCR分析发现，DCP-1-2能显著上调胰岛素信号通路关键基因Irs1（胰岛素受体底物1）和Pik3r1（磷脂酰肌醇3激酶调节亚基1）的mRNA表达，但不影响Akt1（蛋白激酶B）的转录水平。同时，DCP-1-2显著下调了脂质合成通路中的关键基因Srebf1（固醇调节元件结合蛋白1c）、Fas（脂肪酸合酶）和Ppara（过氧化物酶体增殖物激活受体α）的表达。此外，它还抑制了炎症通路核心转录因子基因Rela（NF-κB p65亚基）和JUN（c-Jun，AP-1组分）的表达。

结论与讨论

本研究成功从传统中药绵马贯众中提取并纯化出一种新型均一多糖DCP-1-2，并首次系统阐明了其精细的阿拉伯糖-葡聚糖结构。更重要的是，研究首次全面揭示了DCP-1-2在体外和细胞水平上对抗糖脂代谢紊乱（GLMD）的多重功效与分子机制。其作用并非单一靶点，而是通过一个多通路协同的网络：一方面，通过上调Irs1/Pik3r1表达来增强胰岛素敏感性，改善葡萄糖代谢；另一方面，通过下调Srebf1/Fas/Ppara轴来抑制脂质过度合成；同时，还能通过抑制Rela/JUN介导的炎症通路，打破AGEs诱导的GLMD恶性循环。此外，其强大的抗氧化能力和对关键消化酶的抑制作用，为从源头减少氧化损伤和营养过剩提供了支持。这些发现不仅为绵马贯众这一传统药材的深度开发和功能食品应用提供了坚实的科学依据，也为理解天然多糖如何通过多靶点、多通路协同作用来干预复杂的代谢性疾病网络提供了新的视角和潜在的治疗策略。