山茱萸如何逆转脂肪肝？河南中医药大学，中央民族大学药学院和安徽中医药大学携手共同揭秘
2025年5月9日
近年来，非酒精性脂肪肝病（NAFLD）在全球范围内的患病率正不断攀升，已然成为严峻的公共卫生挑战。NAFLD 的发展进程可从非酒精性脂肪肝逐步恶化至非酒精性脂肪性肝炎（NASH），甚至进一步演变为肝纤维化与肝硬化。其发病与个体的遗传易感性、过量营养摄入以及胰岛素抵抗密切相关。随着肥胖和 2 型糖尿病患者数量的持续上升，NAFLD 的发病率也水涨船高，目前全球已有超过 32.4% 的成年人受其困扰。山茱萸（Cornus officinalis）是一种常见的中药材，常用于补益肝肾。其主要活性成分为山茱萸苷，此前已有研究证实它对小鼠自身免疫性肝炎和四氯化碳诱导的肝损伤具有改善作用，但对于其治疗 NAFLD 的疗效及作用机制尚不明确。近期有科研团队深入探究，发现山茱萸苷对 NAFLD 治疗潜力巨大，相关研究成果发表在《Phytomedicine》期刊上，题为“Multiscale Insights into Cornusideʼs Effects on NAFLD: A Cross-Disciplinary Integrating Bioinformatics, Computational Chemistry, and Machine Learning”，为NAFLD的治疗带来了新的曙光。山茱萸苷对 db/db 小鼠 NAFLD 表型的改善实验结果显示，db/db 小鼠的血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）水平显著升高，而高密度脂蛋白胆固醇（HDL-c）水平降低，这与典型的 NAFLD 血脂异常特征相符。经山茱萸苷处理后，这些异常指标得到有效改善，呈现出剂量依赖性。同时，db/db 小鼠血液中的谷丙转氨酶（AST）和谷草转氨酶（ALT）水平显著升高，表明肝脏受损严重，而山茱萸苷能显著降低这两种酶的水平，减轻肝损伤。此外，db/db 小鼠的肝脏重量增加，经苏木精 - 伊红（H&E）染色和油红 O 染色的组织学分析显示，其肝组织存在严重的脂质积累，且与肝脏重量增加呈正相关。山茱萸苷干预后，小鼠的肝脏重量和脂质沉积呈剂量依赖性减少，肝脏中 TC 和 TG 的含量也随着山茱萸苷剂量的增加而逐渐恢复正常。图2 山茱萸苷改善 db/db 小鼠的 NAFLD 表型山茱萸苷对 PA 诱导的肝细胞损伤和脂质积累的减轻作用在体外实验中，棕榈酸诱导的 HepG2 细胞模型模拟了 NAFLD 的细胞病变过程。实验发现，山茱萸苷在高达 20 µM 的浓度下对细胞活性无显著负面影响。棕榈酸诱导使细胞内 TC 和 TG 水平显著升高，而山茱萸苷处理则能剂量依赖性地降低这些升高的脂质水平，其降低 TC 的效果与胆固醇合成抑制剂洛伐他汀相当。细胞内脂质荧光染色进一步证实了山茱萸苷对 PA 诱导的肝细胞脂质积累的减轻作用。此外，经山茱萸苷处理后，细胞培养液中的 AST 和 ALT 水平显著降低，表明山茱萸苷对 PA 诱导的肝细胞损伤具有保护作用。图3 山茱萸苷减轻 PA 诱导的肝细胞损伤和脂质积累通过综合筛选，研究人员共识别出 27 个与山茱萸苷相互作用的靶点，这些靶点涉及胰岛素抵抗、脂肪酸代谢、胆固醇代谢和炎症反应等多个与 NAFLD 发病密切相关的生物学过程。网络图显示，山茱萸苷通过调节多个靶点，对胰岛素抵抗、脂肪酸代谢、胆固醇代谢和炎症反应产生影响。例如，在胰岛素抵抗方面，山茱萸苷通过调节 AKT/GSK3β 轴来减轻胰岛素抵抗，进而改善 NAFLD 的病理进程；在脂肪酸代谢上，它通过激活 PPARα 促进脂肪酸氧化；在胆固醇代谢中，山茱萸苷通过调节 LXR 信号通路增强胆固醇代谢；而在炎症反应方面，山茱萸苷通过抑制 NF-κB 信号通路来减轻炎症，这些多通路调节作用对于恢复 NAFLD 患者的代谢稳态至关重要。对识别出的靶点进行基因本体（GO）富集分析，结果显示这些靶点在胆固醇代谢、炎症反应和脂肪酸代谢等 12 个生物学过程中显著富集。进一步的细胞组分（CC）和分子功能（MF）分析表明，山茱萸苷主要作用于脂滴、内质网以及与转录因子活性和 α- 葡萄糖苷酶转运活性相关的部位，这些部位均与 NAFLD 的发病机制紧密相连。此外，通过 Metascape 软件对靶点基因进行分析，发现大部分富集簇与 NAFLD 相关，如调节脂肪细胞脂解、PPAR 信号通路和胰岛素抵抗等，再次强调了多靶点和生物学过程在 NAFLD 中的相互作用。构建的 PPI 网络揭示了山茱萸苷的 27 个靶点蛋白之间的相互作用，以及它们与疾病进展相关的 20 个额外蛋白的连接。这表明这些靶点蛋白不仅在自身功能上发挥作用，还可能作为 PPI 网络中的中介，参与更广泛的细胞功能调控，从而影响 NAFLD 的发生和发展。胰岛素敏感性在 NAFLD 的发展过程中起着关键作用。通过口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐受性试验（ITT），研究人员评估了山茱萸苷对 db/db 小鼠葡萄糖耐量和胰岛素抵抗的影响。结果显示，与 db/db 组相比，山茱萸苷干预组小鼠的血糖上升速率减缓，葡萄糖清除速率加快，且胰岛素抵抗得到显著改善。此外，经山茱萸苷处理的小鼠肝脏中糖原合成增加，这可能是其改善胰岛素抵抗的机制之一。在分子水平上，山茱萸苷增强了 db/db 小鼠肝脏中磷酸化 AKT（p-AKT）的蛋白表达，并抑制了与葡萄糖合成下游通路密切相关的磷酸化糖原合成酶激酶 3β（p-GSK3β）的表达水平。在胰岛素刺激的 HepG2 细胞中，山茱萸苷进一步增强了 AKT 的激活，伴随着肝细胞膜上葡萄糖转运蛋白 SLC5A2 和 GLUT4 mRNA 表达的显著增加，这与促进肝细胞摄取葡萄糖的能力提升相一致。因此，山茱萸苷通过调节 AKT-GSK3β 通路减轻胰岛素抵抗，促进肝细胞摄取葡萄糖并增加糖原合成。山茱萸苷对 db/db 小鼠肝脏脂肪酸代谢的促进作用利用超高效液相色谱 - 轨道阱质谱联用技术（UHPLC-OE/MS）对 db/db 小鼠的肝脏脂质进行分析，通过主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），研究人员发现山茱萸苷处理组与 db/db 组之间存在显著差异。与 db/db 组相比，db/m 组和山茱萸苷组的共同差异代谢物主要为甘油三酯（TG）、脂肪酸（FA）、二酰基甘油（DG）和神经酰胺（Cer），这些代谢物是导致肝脏脂毒性的主要因素。生物信息学结果提示，山茱萸苷调节 NAFLD 可能与 PPAR 通路有关。实验验证发现，山茱萸苷上调了 PPARα 蛋白的表达，并促进了与脂肪酸 β- 氧化相关靶基因的表达。分子对接结果表明，山茱萸苷与 PPARα 的配体结合域（LBD）形成氢键，结合能为 -8.61 kcal/mol（Ki = 9.86 µM），这为山茱萸苷通过激活 PPARα 促进脂肪酸 β- 氧化提供了有力证据。这些发现表明，山茱萸苷通过调节 PPARα 增强肝脏脂肪酸代谢，从而缓解 NAFLD。图6 山茱萸苷促进 db/db 小鼠肝脏脂肪酸代谢山茱萸苷对 db/db 小鼠肝脏胆固醇代谢的调节作用肝脏是体内胆固醇代谢的主要器官，肝内胆固醇水平升高是 NAFLD 发生的危险因素之一。研究发现，山茱萸苷在胆固醇缺乏时抑制肝细胞增殖，但在胆固醇存在时这种抑制作用消失，暗示山茱萸苷可能抑制内源性胆固醇的合成。实验结果显示，经山茱萸苷处理后，胆固醇生物合成关键酶 HMGCR 的表达显著降低，FDFT1 mRNA 水平也下降，表明山茱萸苷抑制了胆固醇的合成。此外，山茱萸苷增强了肝细胞对胆固醇的摄取，类似于 LDL-c 受体激动剂 BBR 的作用。尽管肝内胆固醇积累会加重 NAFLD，但山茱萸苷却降低了肝内总胆固醇（TC）的含量，这促使研究人员推测山茱萸苷可能促进了胆固醇的转化。生物信息学结果也提示山茱萸苷可能影响胆酸的合成。肝脏 X 受体（LXR）是调节胆酸合成的关键核转录因子，其转录活性随山茱萸苷处理剂量的增加而上升，下游关键酶 CYP7A1 和 CYP27A1 的 mRNA 水平也相应增加，同时肝内总胆酸（TBA）浓度也随着山茱萸苷处理而逐渐升高。分子对接分析显示，山茱萸苷与 LXR 形成稳定的范德华力和氢键结合，结合能为 -8.61 kcal/mol（Ki = 0.491 µM），这解释了山茱萸苷激活 LXR 以促进 TBA 产生的机制。综上所述，这些发现证实了山茱萸苷促进了肝脏胆固醇代谢。图7 山茱萸苷调节 db/db 小鼠的肝脏胆固醇代谢山茱萸苷对 db/db 小鼠肝脏炎症反应的抑制作用炎症反应在 NAFLD 的发病机制中起着关键作用。GO 富集分析显示，炎症反应是山茱萸苷干预 NAFLD 的一个显著生物学过程。在 db/db 小鼠的肝脏组织中，研究人员观察到巨噬细胞标志物 F4/80 的表达上调，而山茱萸苷给药则以剂量依赖性方式抑制 F4/80 表达。为了阐明山茱萸苷抑制炎症的机制，研究人员首先评估了 NF-κB 的转录活性，NF-κB 是炎症反应的关键调节因子。实验结果表明，山茱萸苷显著抑制了 NF-κB 的转录活性，并阻断了 NF-κB 在 RAW264.7 细胞中的核转位。此外，山茱萸苷还减少了促炎细胞因子 TNF-α 和 IL-1β 的释放和 mRNA 表达，同时增加了抗炎介质 IL-4 和 Ador2b 的表达。研究表明，脂毒诱导的 NF-κB 激活与 Toll 样受体 4（TLR4）有关。分子对接分析显示，山茱萸苷与 TLR4 形成稳定的结合，结合能为 -6.9 kcal/mol（Ki = 8.66 µM），其结合位点包括与 THR355 和 SER344 等关键残基形成的稳定氢键和疏水相互作用，这可能解释了其抗炎特性。综上所述，这些发现表明山茱萸苷通过多种机制抑制了炎症反应。图8 山茱萸苷抑制 db/db 小鼠肝脏的炎症反应为了深入探究山茱萸苷在 PPAR、LXR 和 NF-κB 等信号通路中的作用，研究人员对山茱萸苷与 PPARα、LXRα、TLR4 和 PTGS1 形成的复合物进行了 150 纳秒的分子动力学模拟。通过分析各 MD 轨迹中复合物主链原子平均结构的均方根偏差（RMSD），研究人员评估了各复合物原始构象的“位置稳定性”。结果显示，所有复合物构象在模拟进行到 4 纳秒时均达到稳定状态，COR-PPARα 和 COR-LXR 复合物的初始结构 RMSD 约为 2.0 Å，而 COR-PTGS1 和 COR-TLR4 复合物的 RMSD 为 4.0 Å，且在后续模拟中保持相对稳定。此外，山茱萸苷与 PPARα 的活性位点中的多个残基形成 5 个不同的氢键网络，使其牢固锚定在该位点。这些结合相互作用表明山茱萸苷对受体口袋中的氨基酸具有较强的亲和力，暗示其适合与受体结合；在长时间的 MD 模拟期间，这种配体 - 受体复合物的稳定性可能会进一步增强。此外，为了研究药物与靶点蛋白结合过程中氨基酸残基的波动性和适应性，研究人员计算了均方根波动（RMSF）。结果表明，疏水区域的关键残基 RMSF 值较低，表明结构重排和内部运动使活性结合位点的复杂性和灵活性最小化。尽管大多数残基在四个 C-T 相互作用中的 RMSF 值保持在一定范围内，表明这四个 C-T 复合物在整个 MD 模拟过程中结构稳定。在这几个系统中，ΔEvdw 和 ΔEelectrostatic 相互作用对总结合能的贡献显著，导致稳定的结合。因此，非极性相互作用成为增强山茱萸苷与 PPARα、LXR、TLR4 和 PTGS1 结合强度的主要因素。总之，在这些结合位点中，山茱萸苷主要通过疏水相互作用与残基结合，这一结论得到了对接研究和分子动力学结果的支持。总之，该研究综合运用体内外实验技术、生物信息学、计算化学和机器学习等跨学科方法，深入探讨了山茱萸苷对 NAFLD 的治疗作用及其多尺度机制。研究结果表明，山茱萸苷通过调节胰岛素抵抗、促进脂肪酸 β- 氧化和胆固醇代谢以及抑制炎症反应等多种信号通路，有效改善了 NAFLD 的病理特征。这些发现不仅为山茱萸苷作为 NAFLD 治疗候选药物提供了坚实的科学依据，还为基于中药活性成分的药物开发提供了新的思路和方法。
Gai Gao, Xiaowei Zhang, Zhenzhen Wang, Jiangyan Xu, Jinghui Wang, Tongxiang Liu, Zhishen Xie, Multiscale insights into cornusideʼs effects on NAFLD: A cross-disciplinary integrating bioinformatics, computational chemistry, and machine learning, Phytomedicine, Volume 142, 2025, 156809, ISSN 0944-7113, https://doi.org/10.1016/j.phymed.2025.156809.
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