药食同源(英文)

姜黄（Curcuma longa L.）为姜科植物，主要分布于印度、中国等热带及亚热带地区。其根茎含有姜黄素类、倍半萜、二萜及黄酮类等多种化学成分，其中姜黄素类化合物为主要活性成分。近年研究发现，姜黄中特有的倍半萜类成分具有抗氧化、抗炎、抗肝纤维化等显著生物活性。

酒精性肝病（Alcoholic Liver Disease, ALD）是由长期过量饮酒引发的肝脏损伤。其病理进程始于可逆性脂肪变性，可逐步发展为酒精性肝炎、肝纤维化、肝硬化甚至肝癌。最新研究表明，(E)-β-石竹烯、菊内酯A/B等倍半萜类成分通过减轻酒精性肝损伤、抑制肝纤维化等机制对ALD产生防治作用。

PI3K/Akt信号通路作为调控脂质代谢、抗炎细胞因子表达及细胞增殖的关键通路，通过激活细胞因子受体介导巨噬细胞调控，在肝脏中发挥抗炎、抗氧化及抗凋亡作用。既往研究多聚焦姜黄素类的保肝作用，而本研究首次系统揭示姜黄倍半萜类成分防治ALD的潜力。

云南中医药大学何红平教授、河北医科大学黄芸教授、中国科学院昆明植物研究所张于研究员等综合运用UPLC-Q-TOF-MS/MS与多种色谱技术，从姜黄乙酸乙酯部位中鉴定出愈创木烷型、没药烷型及吉玛烷型等30种倍半萜类成分。通过构建特征分子网络结合网络药理学与细胞实验，首次阐明该类成分通过调控PI3K/Akt通路防治ALD的作用机制（图1）。该研究不仅为姜黄资源的利用提供新思路，更为开发基于倍半萜类的膳食补充剂奠定了理论基础。

图1 基于特征分子网络策略与网络药理学方法鉴定姜黄中倍半萜类成分及其对酒精性肝病的潜在作用结果与探讨

基于特征分子网络（FBMN）的化合物注释

基于质谱的分子网络技术已成为非靶向代谢组学数据可视化与成分注释的重要手段。该技术通过识别代谢组中二级质谱（MS²）的谱图相似性，可将具有相似裂解模式的同源代谢物聚类分析。研究团队采用UPLC-Q-TOF-MS/MS对姜黄乙酸乙酯部位（EAC）中的倍半萜类成分进行分析，并通过分子网络可视化构建化学空间。如图2所示，分子网络共包含272个质谱节点，其中形成13个聚类（节点数≥2）及207个单节点。

质谱分析显示，倍半萜类化合物在MS/MS检测中易发生H₂O和CO中性丢失。簇1中大部分质谱节点符合此特征，主要对应愈创木烷型倍半萜，并含有少量没药烷型成分。基于特征分子网络的注释策略，通过中性丢失规律与特征碎片离子解析，揭示了姜黄倍半萜类成分的结构特性。研究团队对簇1中13个倍半萜类质谱节点进行系统注释，为后续EAC中目标化合物的定向分离提供了关键指导。

图2 基于特征分子网络策略的EAC分子簇与注释节点

网络药理学分析

通过运用Swiss Target Prediction、Pharmmapper及SRA数据库，我们鉴定出与EAC中30种成分相关的495个靶点。同时，从Genecards和OMIM数据库中获取了1,520个与ALD相关的靶点。随后使用Venny 2.1软件对这两组靶基因进行交集分析，最终确定EAC与ALD共有的67个靶基因，如图3A所示。利用String蛋白质相互作用分析平台和Cytoscape软件分别构建了PPI蛋白质相互作用网络与"化合物-疾病-靶点"网络（图3B与图3C）。通过GO分析共富集到3,277个生物过程(BP)、192个细胞组分(CC)和352个分子功能(MF)相关交叉靶点。根据富集基因数量，从每个类别(BP、CC和MF)中各选取前10个条目，并绘制GO柱状图。如图3D所示，排名前列的BP条目与脂多糖应答、细菌源分子应答以及氧化应激应答相关；主要CC条目涉及膜筏和膜微结构域；显著MF条目包括DNA结合转录因子结合和RNA聚合酶II特异性DNA结合转录因子活性，这些功能与核受体活性相关。通过KEGG分析共富集到163条与交叉靶点相关的信号通路，按富集基因数量排序选取前30条信号通路，绘制如图3E所示的KEGG条形分类图。在富集的通路中，PI3K/Akt信号通路被发现与ALD的失调相关。

图3 EAC在ALD中的网络药理学分析

分子对接

对化合物2、3、5、15、16、22、23和24与10个重要靶标进行了分子对接研究：AKT1、IL-6、TNF-α、STAT3、PPARG、ESR1、CASP3、PTGS2、EGFR和MMP-9。这些靶标不仅作为蛋白质互作网络中的关键节点，还在KEGG信号通路中发挥重要作用。如图4A所示，研究结果表明化合物24具有显著结合能力，能以较低结合能和较高对接分数与上述靶标的活性位点稳定结合。生物活性化合物与靶蛋白的分子识别通过特定非共价相互作用实现，包括氢键、π-π堆积作用、疏水互补效应和范德华力，这些作用力通过三维结构匹配和电子轨道杂化共同稳定配体-受体复合物。

值得注意的是，化合物24能与AKT1蛋白的苏氨酸-291（THR-291）和甲硫氨酸-281（MET-281）等氨基酸残基形成分子间氢键，并与苯丙氨酸-161（PHE-161）、缬氨酸-164（VAL-164）残基产生疏水相互作用。如图4B所示，该配体-蛋白复合物结构稳定，相互作用能高达-9.6kcal/mol，表明化合物24与AKT1具有优异结合特性。

图4 化合物与预测靶点的分子对接结果

化合物24通过激活PI3K/AKT信号通路诱导ALD

基于分子对接分析显示的化合物24与AKT1潜在相互作用，研究团队对NCTC1469细胞开展蛋白质印迹分析。实验结果进一步证实，化合物24通过调控PI3K/Akt信号通路发挥抗ALD作用。如图5所示，化合物24处理组中p-PI3K与PI3K比值（p-PI3K/PI3K）、p-Akt与Akt比值的相对表达水平均显著升高。

图5 化合物24通过PI3K/AKT信号通路缓解ALD

FBMN实现了对EAC的快速化学成分分析，揭示姜黄素类与倍半萜类为其主要特征成分。通过整合网络药理学与分子生物学方法的多组学策略，我们阐明化合物24通过激活PI3K/Akt信号通路对抗ALD的潜在治疗机制。综上，化合物24可能通过减轻炎症反应和调控PI3K/Akt信号通路，在NCTC1469细胞中发挥ALD治疗作用。本研究为C. longa预防ALD的临床应用提供了理论参考，但存在以下局限：缺乏体内实验验证，需更深入分析。具体而言，细胞实验中测试的倍半萜类成分数量有限，且其药理学证据、作用靶点及机制仍需进一步探索。

第一作者

董静，现为云南中医药大学和中国科学院昆明植物研究所联合培养在读硕士研究生。主要研究方向为中药活性物质研究与产品开发，目前在Food & Medicine and Homology, Food Science and Human Wellness, Phytochemistry等期刊发表4篇SCI论文，申请国家发明专利1项。

通讯作者

张于，博士，研究员/博士生导师，中国科学院昆明植物研究所药物化学专业博士毕业，美国北卡罗莱纳大学教堂山分校药学院访问学者，云南省中青年学术和技术带头人、云南省兴滇英才支持计划、中国科学院青年创新促进会会员、中国科学院西部青年学者。主要从事植物化学研究工作，重点关注药/食用植物天然产物结构、活性、作用机制以及成药性研究，目前已发现1000余个天然产物，其中新结构200余个。目前以第一或通讯作者在Organic Letters、Protein & Cell、Journal of Natural Products、Journal of Agricultural and Food Chemistry, Phytochemistry等权威期刊发表SCI论文70余篇，第一发明人授权发明专利7项；主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上、云南省应用基础研究计划重点、中国科学院西部之光等10余项基金，先后获云南省自然科学一等奖和广西自然科学二等奖。