中药多糖1区Top | 湖北中医大附院揭示黄精多糖通过PI3K/Akt/mTOR信号改善骨骼肌衰老和线粒体功能障碍|中药|线粒体|细胞|肌肉|骨骼肌|黄精多糖

中医药是中华民族五千年文明的结晶，是浩瀚历史长河中人民生命健康的守护者。特别是，新冠疫情爆发以来，中医药发挥了独特的优势和积极作用。“传承精华、守正创新”是党和国家对我们中医药行业人员的殷切嘱托，而“明晰药效物质基础”是传承好、发展好中医药事业的逻辑基础，也是推进中医药现代化、产业化的必由之路。

对于具体研究来说，中药化学组成是后续开展药效物质发现（结合移行成分分析、网络药理学、整合药理学、方证代谢组学等）、验证（结合PK/PD分析、药效分析）、中药质量标志物（Q-marker）遴选、中药药效机制探索的底层数据，是中药丰富科学内涵的物质基础。此外，明晰中药化学组成也成为Phytomedicine、Journal of Ethnopharmacology等中药类期刊发表文章的常规要求。

中药作为多组分复杂体系，具有成分繁多、结构多样、含量差异大、异构体丰富等特点，定性分析面临着很大的挑战。传统色谱技术（薄层色谱、液相色谱等）的本质是利用各成分在流动相和固定相中的分配能力差异而表现出的不同分离特性（薄层色谱为比移值Rf = 溶质移动的距离/溶液移动的距离，气相色谱和液相色谱为保留时间Rt）。当色谱分离条件固定时，上述分离特性为固定值，因此可通过与对照品的Rf或Rt值进行比较，判断样品是否含有某一化合物。此类方法具有设备价格相对较低、操作简单、结果易读等特点，因而广泛用于中药材及饮片、中成药、中药提取物等的质量控制。然而，上述方法需要通过与对照品进行比对才可对化合物进行定性，因此，对未知成分的定性能力很差，无法满足当前全面阐明中药化学组成的需求。

2020年，国家药监局发布《关于促进中药传承创新发展的实施意见》，明确提出要“引入新工具、新方法、新技术”，深入挖掘中医药宝库的科学内涵。液相色谱-高分辨质谱联用技术不仅兼顾了色谱分离特性，还增加了质谱维度信息（母离子质荷比、子离子质荷比、同位素分布）等，极大提高了鉴定结果的准确度，避免了常规色谱定性因保留时间相同导致的假阳性；此外，可通过母离子质荷比、子离子质荷比等信息对无对照品的化合物进行定性，因而极大拓展了常规色谱技术对未知成分的定性能力，定性结果往往可达到100+。

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本期正文：

【写在前面】：本期推荐的是由湖北中医药大学附属医院等研究团队合作近期发表于Phytomedicine(IF6.7）的一篇文章，揭示黄精多糖通过PI3K/Akt/mTOR信号通路改善骨骼肌衰老和线粒体功能障碍。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

背景：肌肉减少症目前是一种危及老年人生命的疾病。黄精多糖（PSP）具有抗氧化应激和抗炎作用。然而，PSP通过PI3K/Akt/mTOR信号通路对骨骼肌衰老、成肌细胞分化和线粒体功能障碍的影响尚未得到探索。

意图：探讨PSP对肌肉衰老、成肌细胞分化和线粒体功能障碍的影响及相关机制。

方法：采用UHPLC-MS/MS方法测定黄精的化学成分。通过网络药理学分析研究PSP和肌肉减少症之间的共同靶点和生物途径。体外进行C2C12细胞实验以揭示PSP对肌肉衰老、肌管分化和线粒体损伤的影响。此外，使用D-gal诱导衰老的小鼠模型设计了体内实验，以评估PSP对骨骼肌质量和功能的改善影响。

结果：黄精主要包括466种生物活性成分。网络药理学分析，黄精和肌肉减少症有278个共同靶点，与线粒体功能和PI3K/Akt/mTOR通路相关。体外实验表明，PSP通过下调p21、p53、p16、MuRF1和Atrogin-1以及上调MyoD、Myogenin和MyHC显著增强C2C12细胞活力和肌管分化。然而，添加LY294002（PI3K/Akt/mTOR通路抑制剂）部分逆转了PSP的抗衰老和抗氧化应激作用。PSP还通过上调PI3K/Akt/mTOR通路的磷酸化，显著提高线粒体膜电位并降低线粒体ROS水平。体内实验数据表明，PSP显着增强了D-gal诱导的衰老小鼠的肌肉力量、耐力、骨骼肌质量（股四头肌和腓肠肌）和骨骼肌横截面积（CSA）。

结论：PSP通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路对骨骼肌衰老和萎缩以及线粒体功能障碍表现出显着的改善作用。我们的研究独特地调查了PSP对骨骼肌衰老和线粒体功能障碍的影响，特别关注PI3K/Akt/mTOR信号通路，这突出了PSP作为肌肉减少症新型治疗剂的潜力，为当前的治疗策略提供了替代方案。

图文摘要

【前言】

肌肉骨骼系统疾病常见于老年人，而肌肉减少症由2019年亚洲肌肉减少症工作组定义，很容易引起老年人跌倒等高危行为，给个人、家庭和社会带来沉重的经济负担。流行病学研究表明，肌肉减少症在65岁及以上的人群中普遍存在，影响了全球约10%至16%的老年人口。目前对肌肉减少症的治疗仍然集中在营养和介入治疗上，没有有效的药物可用。因此，迫切需要研究骨骼肌衰老和萎缩的可能治疗策略。

骨骼肌衰老和萎缩具有复杂的发病机制，涉及体力活动减少、营养因子、炎性细胞因子、疾病病因和线粒体功能障碍，其特征是蛋白质合成和降解之间的不平衡。mTORC1是mTOR复合物的一个组成部分，可以快速响应适当的刺激，并提高mRNA翻译的速率，从而迅速改变蛋白质合成的速率。研究发现mTORC1还可以调节S6k1对PI3K/Akt信号通路的负反馈，增强骨骼肌细胞增殖和分化。因此PI3K/Akt/mTOR信号通路对调节骨骼肌中的蛋白质合成产生至关重要的影响，可能是介导骨骼肌肥大的主要信号通路。

同时，mTORC1是线粒体稳态和功能的重要调节因子。衰老骨骼肌中线粒体稳态的丧失是年龄相关性肌肉减少症发病机制的重要机制之一。线粒体是细胞能量代谢的主要场所，能够通过氧化磷酸化合成ATP并在活性氧（ROS）产生中发挥作用。ROS显著促进氧化应激，线粒体ROS水平升高与衰老引起的肌肉质量损失有关。表明线粒体ROS产生的增加可能是骨骼肌萎缩的关键因素。

广泛的临床应用和实验验证表明，与合成药物相比，中草药提取物的副作用更少，与单组分药物相比，表现出多组分、多靶点协同作用的优势。中草药黄精，又名黄精，是百合科黄精属植物的地下根茎。药理学研究表明，黄精主要由多糖、甾体皂苷、三萜皂苷、类黄酮化合物、生物碱和植物甾醇组成，具有抗衰老、抗氧化、抗疲劳、抗癌、抗骨质疏松和神经保护作用。发现黄精多糖（PSP）通过调节骨钙素信号传导来增强小鼠的运动能力并增加肌肉纤维横截面积。此外，还有证据表明，PSP可以通过调节线粒体相关膜（MAM）的功能来维持钙离子稳态以保护线粒体功能，延缓骨骼肌的衰老。然而，PSP对肌肉减少症的分子机制尚未完全理解。因此，本研究旨在通过体内和体外实验探讨PSP治疗肌肉减少症的影响和潜在机制。

【结果部分】

1.黄精的UHPLC-MS/MS分析。