Dendrobium officinale 通过依赖细胞环境的 PI3K-AKT 信号通路调节，延长了酵母和果蝇的寿命

《Journal of Ethnopharmacology》：Dendrobium officinale extends lifespan in yeast and Drosophila via context-dependent PI3K-AKT modulation

　　孙正琼|姜敏|李雷|陈永星|赵立春|张雷
南通大学医学院跨学科整合医学研究所，中国南通226019

**摘要**
**民族药理学相关性**
金满久与三木（Dendrobium officinale Kimura et Migo，又称铁皮石斛）是中医中一种具有滋阴补益作用的草药，历史上一直被用于维护健康和促进长寿。

**研究目的**
我们评估了金满久全粉（DOP）和非多糖组分（DOE）的抗衰老效果，并探讨了其背后的机制，重点关注PI3K-AKT信号通路的作用。

**材料与方法**
应用网络药理学预测与衰老相关的靶点并富集相关通路。通过寿命和健康寿命测定、高糖饮食挑战以及qRT-PCR和Western blotting分析来评估抗衰老活性。在RAW264.7巨噬细胞中，使用PI3K抑制剂LY294002和AKT抑制剂MK-2206来评估通路依赖性。

**结果**
网络药理学发现了355个重叠靶点，这些靶点主要富集在PI3K-AKT、MAPK、Ras和HIF-1通路中。研究发现，二氢松脂醇、羟基香叶醇和紫杉酚能够延长酵母的寿命，而这些效应在关键衰老相关基因缺陷的酵母突变体中消失。在果蝇中，DOP能够延长雌性果蝇的寿命，改善攀爬能力，并减轻高糖饮食引起的寿命缩短和高血糖症状，同时降低饮食压力下的AKT磷酸化水平并增强FOXO相关反应。DOE也能延长果蝇寿命，增加AKT/S6K的磷酸化水平并降低FOXO表达。金满久能够根据不同环境调节先天免疫相关基因的表达。然而，在RAW264.7细胞中，DOE抑制AKT活性并增加FOXO表达；与MK-2206联合使用可消除DOE引起的变化。

**结论**
金满久在酵母和果蝇模型中表现出抗衰老效果，而在哺乳动物巨噬细胞中则支持其通过PI3K-AKT信号通路进行调节的作用。其不同组分的作用具有环境依赖性，其中AKT作为核心调控节点，FOXO相关反应进一步证实了其作为促进长寿草药的民族药理学价值。

**引言**
中医在中国医疗保健的发展中发挥了重要作用（Hua等人，2025年）。中药作为中医的基石，长期以来被认为对维护健康、预防疾病和整体福祉具有积极作用（Wang等人，2021年）。随着全球人口老龄化以及年龄相关疾病的增加，人们对促进健康衰老的干预措施兴趣日益浓厚。某些中药在古代医学文献和现代衰老研究中均有记载，长期使用被认为能带来活力提升和长寿益处（Ding等人，2024年；Wang等人，2021年）。这些民族药理学观点激发了现代科学对草药抗衰老成分的研究。
金满久属植物在中国医学中备受重视，最早见于《神农本草经》，被列为滋养“阴”和养护重要器官的顶级草药（Xu等人，2013年；Zhang等人，2023年）。由于其药用价值和市场需求的增加，金满久成为广泛研究的对象（Wu等人，2023年）。其中，金满久被认为是最有价值的品种之一，其商业和药用价值得到了广泛研究（Li等人，2023年）。根据《中国药典》（2010年），金满久可用于补充体液并缓解慢性咽炎、失眠和潮热等症状。这些传统用途以及其“仙草”的称号表明其可能有助于缓解与年龄相关的衰退。

**衰老机制**
衰老表现为组织和器官功能的逐渐下降以及年龄相关疾病风险的增加（Zhang等人，2020年）。这一过程受到保守的营养和应激感应通路的调控，其中PI3K-AKT信号通路起着核心作用。模型生物的研究加深了我们对衰老生物学的理解，并确定了促进健康寿命和长寿的靶点（Campisi等人，2019年）。出芽酵母（S. cerevisiae）是一种广泛使用的单细胞真核生物模型，其复制寿命（RLS）和实际寿命（CLS）是关键指标（Burtner等人，2009年；Jarolim等人，2004年）。果蝇（Drosophila melanogaster）与人类约有63%的基因同源性，常用于衰老研究（Lu等人，2023年）。先前的研究表明，金满久提取物可延缓秀丽隐杆线虫和小鼠的衰老（Chu等人，2022年；Li等人，2022年；Okoro等人，2023年），减轻紫外线引起的皮肤光老化（Chen等人，2022年；Zhou等人，2023年），调节肠道微生物群和代谢健康，并改善糖尿病小鼠的年龄相关表型（Chen等人，2023年；Qu等人，2021年）。这些发现表明金满久具有抗衰老和抗氧化作用。然而，其确切机制及多种成分对抗衰老作用的贡献仍不完全清楚。虽然多糖被认为是主要活性成分，但非多糖成分（如联苯、菲类、生物碱）也可能参与生物活性。网络药理学成为预测复杂草药多靶点作用的有效方法（Poornima等人，2016年）。

**方法**
本研究利用网络药理学和分子对接技术识别金满久的潜在抗衰老靶点和候选化合物。分析表明，金满久可能影响PI3K-AKT、HIF-1、Rap1、MAPK和Ras等通路，潜在靶点包括AKT1、TNF、SRC、GAPDH和HSP90AA1。随后在酵母模型中评估了代表性金满久化合物，并在果蝇模型中评估了金满久全粉（DOP）和非多糖组分（DOE）对寿命延长和抗应激能力的影响。我们发现PI3K-AKT信号通路与观察到的效果密切相关，并证实金满久干预措施在多种进化不同的模型中均能延长寿命。这些发现为金满久的民族药理学应用提供了科学依据。

**数据准备**
2023年8月29日从浙江临安的杭州臻恒生物科技有限公司（D. officinale实验研究基地）购买了金满久干茎（凭证编号：DO-Powder-2023-08）。使用World Flora Online数据库验证了其学名和作者引用（Dendrobium officinale Kimura et Migo）。材料由浙江农林大学的Si Jinping教授鉴定。保留了购买的样品作为参考。

**网络药理学预测抗衰老靶点**
网络药理学分析显示，金满久化合物的预测靶点与已知衰老相关基因之间存在355个重叠基因（图1A）。GO富集分析表明这些靶点主要涉及缺氧反应、肽基酪氨酸磷酸化及外源物质反应等生物过程，并主要与细胞外区域或细胞表面受体复合体相关（图1B）。KEGG通路分析突出了多个信号通路。

**讨论**
衰老受保守的营养和应激感应网络的调控，这些网络协调代谢、蛋白质稳态和细胞维持（Tyshkovskiy等人，2023年）。其中，PI3K-AKT信号通路整合营养信号，而FOXO家族转录因子作为应激适应和维持程序的下游效应器（Goldbraikh等人，2020年）。本研究结合了网络药理学和酵母、果蝇及RAW264.7细胞中的实验验证。

**作者贡献声明**
张雷：监督、资金获取、概念设计。
陈永星：数据管理、概念设计。
赵立春：监督、概念设计。
孙正琼：写作——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、方法学、实验设计、数据分析。
姜敏：写作——审稿与编辑、数据管理。
李雷：数据管理。

**未引用参考文献**
Kim等人，2021年；Wang等人，2021年；Wu等人，2023年；Zhang等人，2024年；Zhao等人，2023年。

**伦理批准与参与同意**
不适用。

**出版同意**
所有作者均已同意提交和发表本文。

**数据与材料可用性**
本研究生成和分析的所有数据均可向通讯作者索取。

**利益冲突**
作者声明没有利益冲突。

**资助**
本研究得到了国家重点研发计划（2025YFC3509200）、国家自然科学基金（82225047、U25A20163）、新疆重点领域人才支持计划（XJRC-2025-ZZB-ZDXQ-014）及青海省重点研发与转化计划（2025-SF-137）的支持。

**利益冲突声明**
作者声明没有可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

**致谢**
衷心感谢浙江农林大学亚热带林业国家重点实验室的刘北东教授和Si Jinping教授提供的研究材料。同时感谢开发药物数据库及相关软件的作者们的贡献。