补体/凝血通路+丙酸代谢：曲茎石斛多糖的“双剑合璧”护胃新机制

随着现代生活方式的改变，胃黏膜损伤相关疾病的发病率显著上升，尤其是由于酒精摄入引起的胃黏膜损伤，成为临床常见问题。现有治疗方法虽能缓解症状，但副作用明显，亟需更安全、有效的替代疗法。传统中药以其多靶点、多通路、低毒性等特点成为研究热点。石斛属的多糖被认为具有潜在的胃黏膜保护作用，但目前尚无研究揭示曲茎石斛（Dendrobium flexicaule）多糖（DFP）在酒精性胃黏膜损伤中的作用机制。2025年2月由湖北中医药大学药学院刘义飞团队发表在《International Journal of Biological Macromolecules》（最新影响因子/中科院分区：7.7/2区TOP）题为“Multi-omics analysis reveals the pre-protective mechanism of Dendrobium flexicaule polysaccharide against alcohol-induced gastric mucosal injury”的研究以中国特有植物曲茎石斛为对象，首次通过多组学技术系统解析其多糖组分（DFP）对酒精性胃黏膜损伤的预先保护机制，为开发基于石斛的新型胃黏膜保护剂提供科学依据。

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亮点

• 多组学技术整合：联合蛋白质组学（鉴定到补体/凝血通路关键蛋白C3、FGA等）和代谢组学（发现丙酸代谢途径改变），构建"成分-靶点-通路"多维机制网络；
• 分子机制突破：发现DFP通过调节补体和凝血级联通路（如C3、VTN、FGA等关键蛋白）及丙酸代谢通路（如甲基丙二酸、琥珀酸等代谢物），协同抑制炎症和氧化应激；
• 应用价值显著：明确DFP与传统质子泵抑制剂（奥美拉唑）的差异化作用机制，为开发低毒副作用的天然胃黏膜保护剂奠定基础。

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研究方法

1) DFP提取与表征

• 提取工艺：茎干粉碎后经热水提取（料液比1:10，60℃ 4h）、乙醇沉淀（4倍体积）、Sevag法脱蛋白、AB-8大孔树脂脱色
• 结构解析：SEC-MALLS测定分子量（367.478 kDa）；HPAEC分析单糖组成；FT-IR鉴定β-糖苷键特征峰（878.73 cm⁻¹）；SEM观察珊瑚状微观结构

2) 动物模型构建

• 分组设计：50只雄性Wistar大鼠分为对照组、模型组（无水乙醇4 mL/kg）、奥美拉唑阳性组（20 mg/kg）、DFP低/高剂量组（150/300 mg/kg），连续灌胃预处理15天
• 评价指标：Guth溃疡指数评分；HE染色观察组织病理；ELISA检测IL-6/IL-1β/PGE2等炎症/保护因子；SOD/MDA/GSH评估氧化应激水平

3) 多组学分析

• 蛋白质组学：TimsTOF Pro2质谱仪检测，WGCNA筛选补体/凝血通路相关核心蛋白（C3、FGA等）
• 代谢组学：UPLC-QTRAP检测血清代谢物，OPLS-DA模型鉴定丙酸代谢关键差异物（甲基丙二酸等）
• 联合分析：Cytoscape构建PPI网络，KEGG富集分析核心通路，Spearman相关性分析蛋白-代谢物互作
• 验证实验：免疫组化检测C3、VTN、FGA等靶蛋白，免疫荧光验证紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin）表达

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前言

胃黏膜是胃与外部环境之间的主要屏障，由上皮层、固有层和黏膜肌层构成。其损伤可导致消化功能障碍、溃疡，并增加幽门螺杆菌等病原体感染风险，严重时可发展为慢性胃炎甚至胃癌。化学因素（如酒精和药物）、物理因素及生物因素是胃黏膜损伤的主要诱因，其中酒精滥用是现代社会最常见的病因。酒精刺激胃黏膜可引发胃液分泌增加、胃酸浓度升高，伴随毛细血管扩张和局部水肿，破坏黏膜屏障功能。前列腺素（PG）、一氧化氮（NO）及鸟氨酸脱羧酶等内源性物质参与这一病理过程。目前，临床常用铝/镁制剂等外源性保护剂及替普瑞酮等内源性保护剂，但其副作用和禁忌症限制了应用。新冠疫情后，传统中药因高效低毒的优势备受关注。该研究旨在探讨中药是否可应用于胃黏膜损伤等疾病的治疗。

《神农本草经》记载的石斛（Dendrobium caulis）具有养胃生津、清热功效，其多糖是主要活性成分。曲茎石斛（Dendrobium flexicaule）作为中国一级保护植物，分布于河南伏牛山和湖北神农架等高海拔地区，其多糖含量与霍山石斛（Dendrobium huoshanense）相近，单糖组成以甘露糖为主。尽管传统应用中其具有解毒、养胃功效，但缺乏系统研究限制了其开发。

该研究通过提取表征曲茎石斛多糖（DFP），结合多组学技术揭示其对酒精性胃黏膜损伤的保护机制，为中药资源利用提供科学依据。

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结果

DFP 的组成与形态学表征

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图1 DFP的表征

(A) DFP的单糖组成分析(B) DFP的紫外（UV）光谱(C) DFP的傅里叶变换红外（FT-IR）光谱(D) DFP的扫描电子显微镜（SEM）图像

• DFP 主要由总糖（88.50% ± 0.89%）、糖醛酸（4.79% ± 0.23%）和蛋白质（3.86% ± 0.19%）组成（补充表1）。
• 单糖组成分析表明，DFP 主要含有阿拉伯糖（0.33%）、半乳糖（0.31%）、葡萄糖（19.05%）、木糖（0.42%）和甘露糖（79.89%）（图1A）。
• SEC-MALLS-RI 分析显示，DFP 的数均分子量（Mn）为 93.416 kDa，重均分子量（Mw）为 367.478 kDa（补充图1）。
• 紫外光谱在 190-200 nm 处显示多糖特征吸收峰，并在 260 nm 和 280 nm 处检测到微量蛋白质和核酸信号（图1B）。
• FT-IR 光谱分析表明，3442.10 cm⁻¹ 处的宽峰对应 -OH 伸缩振动，2926.45 cm⁻¹ 处为 C-H 伸缩振动峰，1736.98 cm⁻¹ 和 1636.80 cm⁻¹ 处为 C=O 吸收峰，878.73 cm⁻¹ 处的特征峰证实 DFP 含有 β-糖苷键（图1C）。
• 扫描电镜（SEM）显示，DFP 在低倍镜下呈蓬松颗粒状结构，高倍镜下呈现类似珊瑚的堆叠形态（图1D）。

DFP 对酒精诱导胃黏膜损伤大鼠的溃疡指数（UI）和脏器指数的影响

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图2 DFP对酒精性胃黏膜损伤的预防性药效学实验

(A) 动物实验流程(B) 胃组织形态学代表图像(C) 各组溃疡指数（UI）评分(D) 大鼠体重变化趋势(E) 大鼠肝、肾、脾指数。注：####P < 0.0001 vs. 对照组；****P < 0.0001 vs. 模型组

• 解剖后观察胃组织形态，对照组胃黏膜结构正常，而模型组出现明显充血、肿胀和损伤（图2B）。
• 阳性组（奥美拉唑）和 DFP 处理组（尤其是高剂量组）显著改善黏膜病变。
• Guth 评分显示，模型组的 UI 评分最高，而 DFP-H 组的溃疡抑制率达 44.62% ± 10.09%（图2C）。
• 实验期间各组大鼠体重增长趋势一致（图2D），且肝、肾、脾指数无显著差异，表明 DFP 无明显毒性（图2E）。

DFP 对酒精诱导胃黏膜损伤的预先保护作用

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图3 DFP对炎症因子及氧化应激指标的影响

(A) HE染色结果(B-D) IL-6、IL-1β及MPO的表达水平(E) PGE2的表达水平(F-H) SOD、GSH及MDA的表达水平标。注：箭头示上皮细胞脱落；圆圈示黏膜充血；三角示血管扩张；矩形示水肿及腺体结构紊乱统计标识：##P < 0.01、###P < 0.001、####P < 0.0001 vs. 对照组；*P < 0.05、**P < 0.01、***P < 0.001、****P < 0.0001 vs. 模型组

• HE 染色显示，对照组胃黏膜细胞排列整齐，腺体结构清晰；模型组则出现黏膜水肿、血管扩张、腺体紊乱及上皮细胞脱落（图3A）。
• ELISA 检测显示，模型组血清 IL-6 和 IL-1β 水平显著升高（P < 0.0001），而 DFP 处理组显著降低其表达（图3B-C）。
• MPO（中性粒细胞活化标志物）在模型组胃组织中升高，DFP 干预后显著下调（图3D）。此外，DFP 上调胃黏膜保护因子 PGE2（图3E）及抗氧化酶 SOD（图3F）和 GSH（图3G），同时降低脂质过氧化产物 MDA 水平（图3H）。

DFP 对酒精诱导胃黏膜损伤大鼠组织蛋白质组的调控

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图4 DFP预防酒精性胃黏膜损伤的蛋白质组学综合分析

(A) 主成分分析（PCA）结果(B) 加权基因共表达网络（WPCNA）分析(C) 对照组与模型组差异蛋白火山图(D) 模型组与DFP-H组差异蛋白火山图(E) 韦恩图交集分析(F) 94个核心蛋白的PPI互作网络(G) CytoHubba分析筛选的前20个关键蛋白(H) 对照组与模型组的KEGG通路富集(I) 模型组与DFP-H组的KEGG通路富集

• PCA 分析显示，模型组与对照组和 DFP-H 组明显分离（图4A）。
• WPCNA 分析表明，棕色模块与 PGE2、SOD、GSH 呈显著正相关（P < 0.05），红色模块则与 IL-6、IL-1β、MPO、MDA 正相关（图4B）。
• 火山图分析鉴定出模型组 vs 对照组的 406 个上调蛋白（如 AGT、FGB、SERPIND1）和 116 个下调蛋白（图4C）；DFP-H 组 vs 模型组则发现 74 个上调蛋白和 247 个下调蛋白（如 AGT、MASP2）（图4D）。
• Venn 图筛选出 94 个核心蛋白（图4E），PPI 网络分析进一步聚焦于凝血/炎症相关蛋白（FGB、FGA、SERPIND1、CPB2 等）（图4F-G）。
• KEGG 富集分析表明，补体和凝血级联通路是 DFP 调控的关键通路（图4H-I）。

DFP 对酒精诱导胃黏膜损伤大鼠血清代谢物的影响

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图5 DFP预防酒精性胃黏膜损伤的血清代谢组学分析

(A) 对照组与模型组的OPLS-DA分析(B) 置换检验验证模型可靠性(C) 对照组与模型组差异代谢物火山图(D) 模型组与DFP-H组的OPLS-DA分析(E) 置换检验结果(F) 模型组与DFP-H组差异代谢物火山图(G) 差异代谢物韦恩图交集(H) 13种共有差异代谢物的热图(I) 差异代谢物的KEGG通路富集(J) 差异代谢物与核心蛋白的相关性分析

• OPLS-DA 分析显示模型组与对照组代谢谱显著分离（图5A），置换检验验证模型可靠性（R²Y = 0.999，Q² = 0.82）（图5B）。
• 模型组 vs 对照组鉴定出 147 个上调代谢物和 57 个下调代谢物（图5C）；DFP-H 组 vs 模型组则发现 26 个上调代谢物和 17 个下调代谢物（图5D-F）。
• Venn 图筛选出 13 个共有差异代谢物（如甲基丙二酸、N-肉豆蔻酰甘氨酸）（图5G-H）。
• 通路分析表明，丙酸代谢是 DFP 调控的核心代谢途径（图5I）。
• 相关性分析显示，关键蛋白（A2M、SERPIND1 等）与差异代谢物（如甲基丙二酸）显著相关（图5J）。

DFP 对补体和凝血级联信号通路的调控

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图6 DFP调控补体与凝血级联通路关键蛋白的免疫组化分析

• 免疫组化证实，DFP 显著下调补体 C3 和 VTN 的表达（图6）。
• 凝血相关因子（THRB、Serpind1、FGA、CPB2 及其下游蛋白 VWF）在模型组中高表达，而 DFP 干预后明显抑制（图6）。

图7 DFP对胃黏膜屏障完整性的保护作用

(A) 胃组织PAS染色（黏蛋白标记）(B) 紧密连接蛋白ZO-1与Occludin的免疫荧光分析(C) ZO-1与Oclaudin荧光强度定量。统计标识：#P < 0.05 vs. 对照组；*P < 0.05 vs. 模型组

• PAS 染色显示，DFP 增加胃上皮细胞黏蛋白分泌（图7A）。免疫荧光分析表明，DFP 显著增强紧密连接蛋白 ZO-1 和 Occludin 的表达（图7B-C），修复黏膜屏障功能。

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讨论总结

该研究通过多组学技术揭示了DFP的保护机制：

• 炎症与氧化应激调控：DFP通过抑制MPO、IL-6/IL-1β表达，降低MDA水平，同时上调PGE2、GSH和SOD，平衡氧化与抗氧化系统。
• 黏膜屏障修复：增强紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin）表达，改善黏液分泌（PAS染色），减少胃黏膜渗透性。
• 补体与凝血通路抑制：下调C3、VTN、FGA等关键蛋白，阻断补体激活和血小板聚集，减少微血栓形成。
• 代谢通路关联：丙酸代谢通路中甲基丙二酸、琥珀酸水平变化可能通过SUCNR1受体调节肠道炎症，与肠道菌群代谢相关。

与奥美拉唑（抑制胃酸分泌）不同，DFP通过多靶点协同作用，直接修复黏膜屏障并调控炎症通路，体现了中药复方的“整体调节”优势。未来需进一步验证DFP的肠道菌群-代谢物-宿主互作机制，并探索其在慢性胃炎中的临床转化潜力。

图8 该研究技术路线图结论

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结论

该研究系统解析了曲茎石斛多糖（DFP）对酒精性胃黏膜损伤的预先保护机制。通过水提醇沉法获得分子量367.478 kDa的DFP，其单糖组成以甘露糖（79.89%）和葡萄糖（19.05%）为主。动物实验表明DFP显著改善胃黏膜病理损伤，抑制炎症因子（IL-6、IL-1β）和氧化应激标志物（MDA），同时增强保护因子（PGE2、SOD、GSH）表达。多组学整合分析揭示：DFP通过下调补体系统关键蛋白C3（降低39.2%）和凝血相关因子（FGA、Serpind1等），调节丙酸代谢途径（琥珀酸、甲基丙二酸等代谢物变化），协同修复黏膜屏障（ZO-1/Occludin上调）。该研究不仅阐明了DFP的多靶点作用机制，更为曲茎石斛资源的保护性开发和临床应用奠定了科学基础。

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参考文献

1. Wang, F., Yuan, C., Deng, R., and Liu, Y. (2025). Multi-omics analysis reveals the pre-protective mechanism of Dendrobium flexicaule polysaccharide against alcohol-induced gastric mucosal injury. Int. J. Biol. Macromol. 291, 139191. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.139191.