长期以来，酒精被认为是诱发肝脏疾病的主要因素，其中以酒精性肝病最为显著，发病率逐年持续上升。酒精性肝病的特征是酒精导致肝细胞坏死与凋亡，发病机制非常复杂，目前研究认为其与乙醇代谢、氧化应激、炎症介质及细胞因子等有关，且仍未有令人满意的靶向治疗药物。

食叶草（

Rumex patientia
L. ×
Rumex tianschanicus
A.LOS）是由鲁梅克斯K-1酸模（
R. patientia
L. ×
R. tianschanicus cv Rumex
K-1）和巴天酸模（
R. patientia
L.）杂交选育而成的一种蓼科酸模属植物，于2021年10月22日被国家卫生健康委员会批准为新食品原料。食叶草含有丰富的活性化合物，其中酚类、黄酮类化合物和超氧化物歧化酶（SOD）赋予其抗氧化活性和降血糖活性。通过自然发酵制备的食叶草酵素富含酚类、SOD、琥珀酸、乙醇酸、木糖醇等与抗氧化作用相关的物质，具有良好的自由基清除能力，并且对H 2 O 2 诱导的HepG2细胞氧化损伤具有一定的保护作用。目前，除抗氧化活性外，食叶草酵素具备的其他生物活性及相关作用机制尚不明确。

浙江科技大学生物与化学工程学院的李宪秀、何涛、沙如意*等研究通过建立HepG2细胞酒精性损伤模型，并基于气相色谱-质谱（GC-MS）技术分析食叶草酵素预处理前后细胞在乙醇诱导下代谢产物的变化，从细胞水平上探究食叶草酵素对酒精损伤肝细胞的保护作用及机制，以期为食叶草酵素在护肝功能性食品方面的应用提供理论依据。

1

不同浓度的食叶草酵素、乙醇和水飞蓟素对HepG2细胞存活率的影响

水飞蓟素可以清除活性氧、抑制脂质过氧化、促进肝脏细胞修复等，常被用作临床上治疗肝脏疾病的药物，因此选取水飞蓟素为阳性对照。由图1a可知，与对照组相比，当食叶草酵素的体积分数为0.625%、1.25%、2.5%时对细胞存活率无显著影响（

P
＞0.05），因此选择食叶草酵素的最大预处理体积分数2.5%进行后续实验。当乙醇浓度为0.7～1.0 mol/L时，对细胞存活率的影响与对照组相比无显著差异（
P
＞0.05）（图1b）。随着乙醇浓度的继续增大，细胞存活率显著降低（
P
＜0.05），表明高浓度乙醇对HepG2细胞具有一定的损伤作用。经计算得出乙醇对细胞存活率的IC50为1.6 mol/L，选择此浓度用于后续建立乙醇损伤HepG2细胞模型。由图1c可知，随着水飞蓟素浓度的升高，细胞存活率显著降低（
P
＜0.05）。当水飞蓟素浓度为20 μmol/L和30 μmol/L时，细胞存活率与对照组相比无显著差异（
P
＞0.05），因此选择水飞蓟素的最大预处理浓度为30 μmol/L进行后续实验。

2

食叶草酵素对乙醇诱导HepG2细胞存活率的影响

由图2可知，模型组的细胞存活率约为42%，明显低于对照组细胞存活率（

P
＜0.05）。FEG组和阳性对照组的细胞存活率无显著差异（
P
＞0.05），与模型组相比显著提高（
P
＜0.05），表明食叶草酵素和水飞蓟素对乙醇诱导的HepG2细胞损伤具有一定的保护作用。

3

食叶草酵素对乙醇诱导HepG2细胞损伤生化指标的影响

肝病的严重程度与饮酒量和饮酒持续时间密切相关，80%～90%的乙醇摄入主要由ADH进行代谢。如图3a所示，经过乙醇处理后，由于细胞受到损伤以及对乙醇进行代谢，模型组的ADH活力与对照组相比显著提高（P＜0.05）。与模型组相比，经过食叶草酵素预处理后可以显著提高ADH活力（P＜0.05），表明食叶草酵素的加入可以提高细胞对乙醇的代谢能力，从而降低乙醇对细胞的毒性。LDH是细胞代谢的关键酶，涉及乳酸和丙酮酸相互转化的反应，存在于几乎所有身体组织的细胞中，在细胞损伤时会被释放到血液中。如图3b所示，经过乙醇刺激后，模型组细胞受到损伤，胞外LDH活力与对照组相比显著提高（P＜0.05）。经过食叶草酵素预处理后，FEG组细胞的LDH活力与模型组相比降低了23%。由乙醇诱导的氧化应激导致肝细胞线粒体中的脂肪酸β-氧化障碍，进而使细胞膜发生脂质过氧化反应，由此产生大量MDA，其含量可以反映出细胞受到氧化损伤的程度。如图3c所示，经过乙醇刺激后，细胞受到氧化损伤，因此模型组中的MDA含量与对照组相比显著提高（P＜0.05）；经过食叶草酵素预处理后，FEG组的胞内MDA含量与模型组相比下降39%，与对照组和阳性对照组相比无显著差异（P＞0.05）。SOD是一种体内抗氧化酶，它能清除细胞代谢过程中产生的有害物质。如图3d所示，模型组胞内SOD活力与对照组相比显著下降（P＜0.05），而FEG组的SOD活力约是模型组的2 倍，并且比阳性对照组高29%。以上结果表明，食叶草酵素可以通过提高HepG2细胞的ADH活力和SOD活力、降低LDH活力和MDA含量，增强HepG2细胞的抗氧化能力，减轻乙醇对HepG2细胞的损伤作用。

4

食叶草酵素对乙醇诱导HepG2细胞代谢产物的影响

4.1 细胞代谢组学的多元统计分析

依次通过PCA、PLS-DA对代谢组学中复杂的数据进行降维处理分析。此外，为防止PLS-DA模型出现过拟合现象，采用置换检验对其可靠性进行验证，若拟合的回归线在

Y
轴上截距小于0，则判定模型可靠。

HepG2细胞的胞内和胞外代谢物多元统计分析结果如图4所示。PCA结果显示，所有样本均处于95%置信椭圆内，表明这些样本无异常值存在；对照组、模型组和FEG组之间呈现明显的分离，表明3 组间的细胞代谢物差异较大（图4a、b）。PLS-DA结果显示，胞内和胞外模型参数均为0.993，Q2分别为0.989和0.986，均接近1，表明模型能很好地解释样本间的差异（图4c、d）。通过对模型进行置换检验，得到胞内和胞外的Q2截距分别为—0.332和—0.308，均小于0，表明模型可靠，未出现过拟合现象（图4e、f）。PLS-DA得分图显示，模型组、FEG组样本与对照组样本区分明显，说明乙醇诱导的细胞损伤和食叶草酵素对细胞的保护作用均会使细胞的胞内和胞外代谢物发生显著变化。

4.2 差异代谢物及相关代谢途径分析

通过PLS-DA模型对代谢物进行筛选，以VIP＞1、

P
＜0.05为条件共筛选得到胞内差异代谢物11 种（表1），胞外差异代谢物16 种（表2）。其中，胞内差异代谢物有氨基酸类、醇类、糖苷类等小分子物质，胞外差异代谢物包括氨基酸类、有机酸类、糖类等小分子物质。在胞内代谢物中，模型组vs对照组
L
-丙氨酸、
L
-正亮氨酸、
L
-脯氨酸、甘氨酸、
L
-苏氨酸水平上调，
L
-缬氨酸水平下调，而上述代谢物在FEG组vs模型组中的变化相反。在胞外代谢物中，模型组vs对照组
D
-吡喃半乳糖、单硬脂酸甘油酯、琥珀酸和硬脂酸水平上调，阿拉伯糖醇水平下调，而在FEG组vs模型组中的变化呈现相反趋势。上述这些胞内、胞外关键差异代谢物可能在食叶草酵素对乙醇诱导HepG2细胞损伤的保护过程中发挥重要作用。

以重要程度＞0.1为条件，对胞内和胞外差异代谢物涉及的关键代谢途径进行筛选。如表3所示，胞内差异代谢物主要涉及3 条代谢途径，分别是甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢，磷酸肌醇代谢，乙醛酸和二羧酸盐代谢，其中甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢与关键胞内代谢物甘氨酸、L-苏氨酸有关；胞外差异代谢物也主要涉及3 条代谢途径，分别是半乳糖代谢，三羧酸循环，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢（表4），其中三羧酸循环与关键胞外代谢物琥珀酸有关。这些代谢途径在食叶草酵素对HepG2细胞酒精性损伤的保护中起到重要作用。

5

肝脏是乙醇在人体内代谢的主要场所，主要代谢途径为ADH代谢途径。长期或过量饮酒后，人体内乙醇含量的升高会导致ADH活力下降，从而阻碍ADH代谢途径。
酒精性肝损伤表现为乙醇及其代谢衍生物直接或间接对肝组织产生毒性，氧化应激是其主要的发病机制之一。过量摄入乙醇会导致肝细胞中SOD等抗氧化酶的活力降低，活性氧含量增加，产生脂质过氧化产物MDA，引起肝细胞凋亡，从而导致肝损伤。因此，提高机体ADH活力和抗氧化应激能力对维持细胞的正常功能、减轻酒精性肝损伤具有重要意义。

本研究发现，乙醇诱导HepG2细胞产生大量的MDA，降低细胞SOD活力，并且使细胞的LDH泄漏水平增加，导致细胞存活率下降。目前已有的研究表明，植物发酵产物或提取物如枸杞酵素、余甘子多酚、芦荟皮提取物可通过提高乙醇诱导HepG2细胞的SOD活力和ADH活力，降低MDA含量和LDH泄漏率，从而发挥对酒精性肝细胞损伤的保护作用。食叶草酵素预处理可以提高细胞的ADH活力，减少乙醇积累，并且可以提高细胞的SOD活力，降低受损细胞的MDA含量和LDH水平，提高细胞存活率，与上述已报道的研究结果一致，证明食叶草酵素对HepG2细胞酒精性损伤具有一定的保护作用。

通过细胞代谢组学分析，发现食叶草酵素可通过改变HepG2细胞内外代谢物水平发挥对细胞酒精性损伤的保护作用。L-丙氨酸是能量代谢的重要前体，可以转化为一些生物分子。与对照组相比，模型组细胞内L-丙氨酸水平上调，而FEG组L-丙氨酸水平较模型组下调，表明食叶草酵素可以通过促进L-丙氨酸在细胞中的转运和代谢减轻乙醇诱导的细胞损伤。L-脯氨酸是胶原蛋白的重要组成部分，通过尿素循环参与到三羧酸循环，脯氨酸及其类似物可以减少氧化应激带来的损伤。与模型组相比，FEG组胞内L-脯氨酸水平上调，表明食叶草酵素可通过上调L-脯氨酸水平，促进细胞能量代谢，减轻乙醇对细胞产生的氧化应激损伤。甘氨酸是最简单的氨基酸，参与肌酸、血红素、嘌呤和其他生物分子的合成，也可以转化为丝氨酸，丝氨酸在L-丝氨酸氨裂解酶作用下生成丙酮酸参与到三羧酸循环，为细胞生长提供必需的能量。FEG组中甘氨酸水平相比于模型组下调，表明食叶草酵素对HepG2细胞的保护作用可能与甘氨酸转化为丝氨酸，进而裂解进入三羧酸循环促进细胞能量代谢有关。L-缬氨酸是一种必需氨基酸，在蛋白质降解和转化、糖原合成、能量代谢等方面起着重要作用。据报道，L-缬氨酸可通过减少肝细胞凋亡、促进肝细胞再生保护肝脏，这与FEG组中细胞内L-缬氨酸上调的结果相一致。琥珀酸能够通过激活肝脏中的GPR91受体，促进肝脏修复过程的进行，也是三羧酸循环的重要参与者。FEG组的胞外琥珀酸水平低于模型组，表明食叶草酵素可通过促进HepG2细胞对胞外琥珀酸的转运和代谢为肝细胞生长提供能量，修复乙醇对肝细胞造成的损伤。阿拉伯糖醇具有渗透调节功能，这一特性对于应对渗透应激条件至关重要。乙醇预处理对细胞造成的刺激可能会导致细胞渗透压的变化，而食叶草酵素的加入可以诱导阿拉伯糖醇水平的上升，从而通过调节细胞渗透压以减轻乙醇对细胞的损伤。

5

结论

本研究结果显示，食叶草酵素能够通过提高SOD活力和ADH活力，降低MDA含量和LDH泄漏水平，显著改善乙醇引起的HepG2细胞损伤。通过细胞代谢组学共筛选出11 种胞内差异代谢物和16 种胞外差异代谢物，这些差异代谢物的变化能够影响甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢，磷酸肌醇代谢，乙醛酸和二羧酸盐代谢，半乳糖代谢，三羧酸循环，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢共6 条关键代谢途径。通过对比差异代谢物变化进一步筛选出关键胞内代谢物L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-正亮氨酸、L-脯氨酸、甘氨酸和L-苏氨酸，关键胞外代谢物琥珀酸、阿拉伯糖醇、D-吡喃半乳糖、硬脂酸和单硬脂酸甘油酯。食叶草酵素对酒精性肝损伤的保护作用机制由调控细胞内外关键代谢物变化以影响相关代谢途径、调节细胞的氨基酸代谢和能量代谢等实现。本研究结果为开发食叶草酵素护肝功能性食品提供了理论依据，但仅从细胞水平探索了食叶草酵素对酒精性肝损伤的保护作用，后续可通过建立小鼠体内急性酒精性肝损伤模型并结合非靶向代谢组学技术，深入研究食叶草酵素的护肝功效及相关作用机制。

作者简介

第一作者：

李宪秀 讲师

浙江科技大学生物与化学工程学院

2020年6月毕业于天津大学生物化工专业获得工学博士学位，2020年9月进入浙江科技学院任教，主要从事微生物发酵、天然产物的分离提取、蛋白质色谱过程界面分子行为的解析与应用等科学研究工作。主持和参与多项国家自然科学基金、省自然科学基金及省级和校级其它科研项目，发表SCI、EI等论文十多篇。

本文《食叶草酵素对HepG2细胞酒精性损伤的保护作用及机制》来源于《食品科学》2025年46卷14期179-186页. 作者：李宪秀，何 涛，毛旸晨，毛建卫，赖晓金，邵逸怀，沙如意*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241205-038. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：刘芯；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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