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Introduction

胃溃疡（GU）是一种常见的、多发的呈现世界性分布的胃肠道疾病。胃溃疡一般由多种因素共同作用导致，其中包括机体内部因素和外界环境因素。治疗和预防胃溃疡最常用的药物包括H2受体拮抗剂（如西咪替丁、雷尼替丁）、质子泵抑制剂（如奥美拉唑、兰索拉唑）、抗酸剂和对胃黏膜提供机械保护的细胞保护剂。然而，长期使用这些药物可能会引起严重的副作用。因此，安全有效的，特别是植物中的天然提取物作为替代药物为胃溃疡的保护提供了新思路。

铁皮石斛是一种具有丰富药用价值的中草药，因其广泛的药理和临床作用，在中国和其他东南亚国家被公认为优质健康食品。铁皮石斛的传统药用部位主要是茎，在加工生产的过程中，大量的铁皮石斛花和叶未得到有效地利用。铁皮石斛花中富含多种营养成分及与茎中相似的活性成分，包括氨基酸、多糖、黄酮类化合物及多种挥发性物质等。研究者发现与铁皮石斛叶、茎比较，花中的黄酮含量较高。而黄酮类化合物也具有抗氧化、抗衰老、抗癌和免疫调节等的生物活性，且在毒理研究中未表现出明显不良影响。因此，进行铁皮石斛花资源的开发利用具有重要意义。

浙江工业大学食品科学与工程学院邵平教授等在本文中以乙醇诱导小鼠与GES-1细胞建立急性胃溃疡模型，评估了石斛花中提取纯化的黄酮组分DOFF对该疾病的保护作用；分析了石斛花黄酮在胃溃疡小鼠体内引起的因子变化；判断了石斛花黄酮抑制胃溃疡发生的分子机制。

图1

Results and Discussion

DOFF对胃溃疡的保护作用

胃溃疡的主要临床表现为胃壁黏膜出血以及组织损伤，经不同药物处理后的小鼠胃组织形貌如图2所示。模型组小鼠胃黏膜出血严重，胃细胞黏连度下降，组织间存在大量炎性细胞浸润，均证明存在严重胃溃疡症状；DOFF处理组显著改善了这种乙醇引起的胃黏膜损伤，减少了黏膜出血点数量并恢复胃壁完整性，证明来自铁皮石斛花的黄酮富集物DOFF具有胃溃疡抑制效果。而高浓度DOFF与低浓度对比更具优势，说明在该实验条件下，DOFF的保护作用呈剂量依赖性。

图2 DOFF减少小鼠胃溃疡损伤

DOFF通过降低炎症因子，调控氧化应激反应减少胃溃疡引起的组织损伤

文章通过胃组织中各类细胞因子的变化，分析判断DOFF缓解胃溃疡的作用机制。氧化自由基对细胞组织的攻击是组织损伤的最主要内因之一，如图3所示，检测了各组小鼠胃组织中NO、MPO、MDA以及SOD浓度，结果证明乙醇诱导下，小鼠胃组织中MPO酶活性显著上升，促使其体内产生大量氧化自由基，导致NO与MDA浓度的上升以及SOD酶活力下降，这些结果表明过量的氧化自由基是胃溃疡的重要诱因，而DOFF在实验中呈剂量依赖性的逆转了这种变化；观察炎症相关因子，发现乙醇同样引起了促炎因子IL-6, IL-1β以及TNF-α的升高，和黏膜完整维持因子NP-SH下降，结合前面氧化应激反应的变化，作者推测乙醇在进入体内后，通过直接物理作用损伤部分胃细胞，随后在免疫系统的响应下，胃组织分泌大量促炎因子吸引炎性细胞积聚，随后炎性细胞产生的大量氧化自由基在清除受损细胞的同时杀伤了正常胃细胞，进一步加剧胃组织损伤，最终诱发胃溃疡。

图3 DOFF对乙醇诱导小鼠胃溃疡的影响

DOFF对乙醇诱导胃溃疡的作用机制

ROS的积累可通过线粒体依赖性途径引起细胞凋亡。如图4所示，ROS水平在模型组中显示增加，DOFF与NAC处理后有效阻断了ROS的产生。为了进一步评估DOFF是否能减轻乙醇诱导的细胞凋亡，使用JC-1检测线粒体膜电位（MMP）的水平。流式细胞术分析结果表明，在对照细胞中，MMP的下降率为（5.36 ± 1.41）%，而乙醇处理后，下降率增加至（60.49 ± 2.28）%，DOFF、RAPA和NAC预处理后均降低（P < 0.001），与体内结果一致。免疫荧光实验显示，DOFF和RAPA处理显著提高了HO-1的表达水平。

图4 DOFF调节乙醇诱导GES-1细胞的氧化应激和线粒体功能障碍

通过在细胞中形成的GFP-LC3来评估自噬情况。对照组的GFP-LC3融合蛋白有规律地弥散到整个细胞质中。在乙醇与DOFF共同预处理后，GFP-LC3在荧光显微镜下形成多个明亮的绿色荧光斑点（P < 0.001），说明自噬形成。如图5所示，与单独用DOFF处理相比，DOFF联合RAPA（自噬激动剂）处理显著提高了LC3βII/LC3βI和Beclin-1蛋白水平，同时降低了自噬流量标志物p62的蛋白水平。3-MA（自噬抑制剂）联合DOFF处理显著提高了p62蛋白水平（P ＜ 0.001）。mTOR是自噬的重要调节因子，其上游调节途径包括PI3K/Akt和AMPK。ULK1作为自噬起始复合物的关键分子可介导细胞发生经典自噬反应。免疫印迹实验表明DOFF似乎通过AMPK/mTOR/ULK1和PI3K/AKT自噬信号通路减轻乙醇诱导的胃溃疡。

图5 DOFF通过AMPK/mTOR/ULK1和PI3K/Akt信号通路激活自噬

Conclusion

提取自铁皮石斛花的黄酮组分DOFF中鉴定出28 种组分。结果表明，DOFF减缓乙醇损伤引发的胃组织炎症反应和细胞凋亡反应，从而减少组织中氧化自由基的浓度，避免了氧化应激反应对组织细胞的进一步损伤，从而达到缓解胃溃疡的生理作用。此外，在分子机制中，证明DOFF可以通过AMPK/mTOR和PI3K/Akt自噬途径对胃溃疡起到保护作用。

01

第一作者简介

张之语，女，浙江工业大学食品科学与工程学院研究生，主要研究方向为食品资源与利用、食品营养与功能方向。

02

通信作者简介

邵平，博士，博士研究生导师，浙江工业大学健行特聘教授，食品科学与工程学院副院长，长期从事食品功能营养及应用研究。

兼中国食品学会第三届青年委员会委员，浙江省食品学会常务理事，浙江省食品学会青年委员会副主任，国家国民营养健康专家委员会委员，浙江省国民营养健康专家组副秘书长，全国休闲食品标准化技术委员会委员，《Journal of Functional Foods》、《Food Research International》编委，《食品科学》、《食品工业科技》、《食品研究与开发》期刊编委，科技部营养与食品药品安全领域2035规划和预测组委员。

承担了国家自然科学基金、科技部国际合作、浙江省重点研发项目和企业委托等课题，近年来在《Food Hydrocolloids》、《Food Chemistry》、《 Advanced Healthcare Materials》等刊物上发表80余篇论文，其中高被引论文7 篇；以第一发明人获授权发明专利15 件，美国发明专利2 件，国家级出版社主编教材和著作各1 部。

Dendrobium officinaleflowers flavonoids enriched extract protects against acute ethanol-induced gastric ulcers via AMPK/PI3K signaling pathways

Zhiyu Zhanga, Hualing Xiea, Mohamed A. Faragb, Zhenhao Lic, Qingping Wud, Ping Shaoa,e,*

a Department of Food Science and Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China

b Pharmacognosy Department, College of Pharmacy, Cairo University, Cairo 12613, Egypt

c Zhejiang ShouXianGu Botanical Drug Institute Co., Ltd., Hangzhou 321200, China

d Guangdong Provincial Key Laboratory of Microbial Safety and Health, State Key Laboratory of Applied Microbiology Southern China, Institute of Microbiology, Guangdong Academy of Sciences, Guangzhou 510070, China

e Eco-Industrial Innovation Institute Zhejiang University of Technology, Quzhou 324000, China

*Corresponding author.

Abstract

Gastric ulcer is a widespread disease caused by various etiologies. Dendrobium officinale flowers exert several health benefits owing to their rich flavonoid content. In this study, protective effects and possible action mechanisms of D. officinale flowers’ flavonoid enriched extract (DOFF) were assessed against gastric ulcer. The result of sodium nitrite-aluminum nitrate colorimetry showed that 52.34% of the total extractive was flavonoid, and ultra-high performance liquid chromatography time of flight mass spectrometer (UPLC-Q-TOF/MS) revealed the presence of 28 components in DOFF of which 14 belonged to flavonoids. In addition, in vivo assay revealed DOFF potential in reducing the formation of ethanol-induced gastric mucosal lesions, with drop-in ulcer index from 64.33 ± 8.76 to 32.00 ± 4.47. Similar results were revealed in human gastric mucosal epithelia cells, with cells viability to increase from 27.2% to 61.6% post DOFF administration. To analyzed the protect effect of DOFF, we used Western blotting and immunofluorometric assay to revealed the expression levels of key proteins in cell pathways. The results showed that DOFF (320 μg/mL) could increase the level of oxidation marker protein (HO-1), apoptosis regulatory protein (Bcl-2) and autophagy marker (LC3β) by 50.84%, 43.85%, and 59.21% compared with ethanol-treated group respectively. Further analyzed of the mitochondrial activity and apoptosis pathway, we found that DOFF appeared to mitigate against ethanol-induced gastric mucosal injury via AMPK/mTOR/ULK1 and PI3K/AKT autophagy signaling pathways.

Reference:

ZHANG Z Y, XIE H L, FARAG M A, et al. Dendrobium officinale flowers flavonoids enriched extract protects against acute ethanol-induced gastric ulcers via AMPK/PI3K signaling pathways[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(6): 3661-3679. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250048.

文章翻译由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

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