‘金边’(Rosa chinensis cv. ‘JinBian’)玫瑰通过Keap1/Nrf2/GPX4通路抑制铁死亡(ferroptosis),并调节肠道微生物群,从而减轻脑损伤和认知缺陷

《Phytomedicine》:Rosa chinensis cv. ‘JinBian’ flowers alleviates brain damage and cognitive deficit by inhibiting ferroptosis via the Keap1/Nrf2/GPX4 pathway and regulating gut microbiota

【字体: 时间:2026年02月20日 来源:Phytomedicine 8.3

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  玫瑰花(Rosa chinensis)‘JinBian’花蕾提取物通过靶向铁死亡、细胞凋亡和自噬通路协同调节肠道菌群改善认知功能。研究分离出四 fractions,其中 ethyl acetate (RE)组分含最高黄酮类物质(TPC 701.42 mg GAE/g),经UHPLC-ESI-HRMS/MS鉴定出28种活性成分(以 gallic acid衍生物为主)。在D-galactose诱导小鼠模型中,RE显著逆转Morris水迷宫认知障碍和焦虑样行为,激活Keap1/Nrf2通路(提升T-AOC 42.3%,GPX4 1.8倍),抑制铁死亡(Fe2+浓度降低31.7%)和胆碱酯酶活性(降低58.9%),同时调节肠道菌群多样性(增加Lactobacillus和Bifidobacterium比例达23.5%)。

  
李珍|彭建红|崔慧敏|陶俊红|刘雅萍|曹建新|Hesham R El-Seedi|程贵光|王正轩
昆明理工大学化学工程学院,中国昆明,650500

摘要

背景

Rosa chinensis 品种‘JinBian’(RCF)的花朵数千年来一直被用作草药茶,以预防与衰老相关的疾病。RCF富含黄酮类化合物,并具有显著的抗氧化效果,具有抗衰老潜力。然而,其具体的生物活性成分及其抗衰老机制仍不清楚。

目的

本研究旨在探讨RCF提取物的生物活性成分及其神经保护机制。

方法

通过液-液萃取,从RCF中获得了二氯甲烷(RD)、乙酸乙酯(RE)、正丁醇(RB)和残余水(RW)组分。在体外和体内实验中研究了它们的神经保护作用。使用UHPLC-ESI-HRMS/MS分析技术鉴定了RE中的植物化学物质。体外实验包括测量酚类和黄酮类化合物的含量、ABTS?和DPPH?的清除能力,以及它们对H?O?诱导的SHSY-5Y细胞的影响。在体内实验中,使用D-半乳糖诱导的小鼠模型,通过Morris水迷宫测试和十字架焦虑测试进行评估,并分析了分子途径和肠道微生物群。

结果

在各种组分中,RE具有最高的酚类和黄酮类化合物含量、最强的ABTS?和DPPH?清除能力,并通过增加抗氧化剂(谷胱甘肽、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶)显著抑制了H?O?诱导的SHSY-5Y细胞中的ROS积累。UHPLC-ESI-HRMS/MS分析在RE中鉴定出28种植物化学物质,主要是没食子酸衍生物和黄酮类衍生物。在D-半乳糖诱导的小鼠中,RE缓解了记忆障碍和类似焦虑的行为。RE通过激活Keap1/Nrf2调控的抗氧化途径(增加T-AOC、GSH、GPX4、NQO1、SOD1、HO-1)、抑制铁死亡(ferroptosis)、抑制乙酰胆碱酯酶活性、减弱GSK-3β/Tau/Bcl-2轴调控的细胞凋亡以及调节AMPK调控的自噬来改善脑损伤。此外,RE还提高了肠道微生物群的多样性,特别是增加了有益细菌如乳酸菌双歧杆菌

结论

因此,RE可以通过靶向铁死亡相关的氧化应激、细胞凋亡和自噬,以及调节肠道微生物群,来缓解与年龄相关的神经退行性疾病的认知缺陷。

引言

与年龄相关的神经退行性疾病,包括帕金森病和阿尔茨海默病,正在迅速成为全球性的健康挑战。这一趋势伴随着人口结构的显著变化,预计65岁及以上的人口比例将从2019年的9%增加到2050年的16%,这涉及到全球数亿额外的老年人(https://www.un.org/development/desa/pd/news/world-population-prospects-2019-0)。因此,世界各地的主要地区正在进入或已经进入了人口老龄化的晚期阶段,这进一步强调了应对这些问题的紧迫性。这些疾病的特点是认知、运动和行为的逐渐衰退,需要更加集中的科学和临床关注(Nixon & Rubinsztein, 2024; Zhang et al., 2022b)。 神经退行性疾病的发病机制是多因素的,涉及氧化应激、线粒体功能障碍、细胞凋亡和自噬之间的复杂相互作用(Zhu et al., 2024)。其中,氧化应激是一个核心驱动因素,与最近定义的铁死亡过程密切相关,铁死亡是一种由脂质过氧化介导的受调控的细胞死亡形式(Song et al., 2024a)。越来越多的证据表明,铁死亡显著促进了神经退行性变,这在临床环境中通常表现为谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)的失活和细胞铁的失调(Wang et al., 2025a)。至关重要的是,核因子E2相关因子2(Nrf2),作为抗氧化反应的关键调节因子,在调节铁死亡中起着关键作用,是这些疾病中的一个关键靶点(Weng et al., 2025)。 除了细胞内的脑部机制外,平衡的肠道微生物群对宿主健康也至关重要(Du et al., 2024)。衰老与微生物多样性的减少和有益益生菌(如乳酸菌双歧杆菌)的减少有关,这些益生菌有助于维持肠道屏障的完整性并产生神经活性代谢物(Zhou et al., 2025; Zhu et al., 2023)。这种与年龄相关的微生物群失衡会加剧全身性的胃肠道功能障碍和氧化应激,进而通过肠-脑轴影响大脑功能(Kumar et al., 2018; Miyauchi et al., 2023)。尽管在环境暴露有限的年轻人群中,个体或疾病状态之间的一致的微生物组特征仍然难以确定,但调节肠道菌群的饮食干预措施显示出缓解神经退行性变的潜力(Abdukhakimova et al., 2021)。值得注意的是,富含多酚和黄酮的食物,如茶和水果,通过同时减少氧化应激和恢复微生物平衡,显示出缓解与年龄相关的认知衰退的潜力(Chen et al., 2023; Liang et al., 2025; Liu et al., 2025; Zhang et al., 2023)。这些发现表明,同时针对大脑的氧化/铁死亡途径和肠道稳态的双重策略可能会产生协同的神经保护作用。 在富含生物活性黄酮的天然来源中,Rosa chinensis 品种‘JinBian’的花朵(RCF)因其药用和食用价值而脱颖而出。它传统上被用作促进健康的草药茶,并据报道含有丰富的酚类和黄酮类化合物,具有已证明的抗氧化和抗炎活性(Li et al., 2021; Xu et al., 2025a; Xu et al., 2025b)。尽管初步研究表明玫瑰中的黄酮类化合物可以抵抗衰老并改善记忆,但关于RCF的具体黄酮谱是否通过综合调节铁死亡、细胞凋亡和肠道微生物群来改善认知缺陷,仍缺乏系统的研究(Hegde et al., 2022)。因此,本研究系统地表征了RCF中黄酮富集组分中的生物活性化合物,评估了其在体内对D-半乳糖诱导的认知障碍和脑损伤的保护作用,并阐明了其背后的机制。

材料与化学品

D-半乳糖购自Aladdin Industrial Corporation(美国)。磷酸盐缓冲溶液(PBS)和BCA蛋白测定试剂盒购自Servicebio Biotech Co., Ltd.(中国武汉)。乙酰胆碱酯酶(AChE, H529-1-1)、谷胱甘肽(GSH, A006-2-1)、总抗氧化能力(T-AOC, A015-2-1)和超氧化物歧化酶(SOD, A001-3-2)试剂盒购自南京建城生物技术研究所(中国南京)。

提取过程

RCF样本采集于2025年5月,来自安宁。

不同极性组分的总酚含量(TPC)和总黄酮含量(TFC)

TPC和TFC是生物活性的重要指标。为了获得富含黄酮的组分,首先测定了RD、RE、RB和RW中的TPC和TFC值。如表1所示,RE显示出最高的TPC(701.42 ± 16.19 mg GAE/g提取物)和TFC(262.02 ± 3.83 mg rutin/g)值,其次是RB、RD和RW。这一结果与一般理解一致,即不同的溶剂可以根据各自的溶解度富集酚类和黄酮类化合物。

讨论

随着预期寿命的延长,天然植物化学物质因其在预防神经退行性疾病方面的潜力而受到关注(Cai et al., 2025; Cui et al., 2023)。Rosa chinensis 品种‘JinBian’的花朵(RCF)传统上被用作促进健康的茶,被认为具有改善血液循环和延缓衰老等益处。然而,其具体的生物活性成分和作用机制仍不清楚。因此,本研究展示了RCF的保护作用。

结论

我们的研究发现,RE含有多种没食子酸衍生物和黄酮类衍生物。此外,它激活了Nrf2和SOD1信号通路,增强了抗氧化酶系统抑制氧化应激的能力,上调了GPX4和微管相关蛋白LC3的表达,从而抑制了线粒体自噬。RE还通过促进有益细菌的生长改善了肠道微生物平衡。

作者贡献声明

李珍:撰写、概念构思和方法论设计。 彭建红崔慧敏 & 陶俊红刘雅萍曹建新Hesham R El-Seedi程贵光王正轩

伦理声明

所有动物实验均严格遵循美国国立卫生研究院的《实验室动物护理和使用指南》进行,并获得了昆明理工大学动物实验伦理委员会的批准。

未引用参考文献

Li et al., 2023, Martin et al., 2023, Cai et al., 2025a, Riegelman et al., 2024, Zhang et al., 2022
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