基于网络药理学探究发酵山药乙醇提取物的活性成分及其辐射防护潜力机制

　　本研究针对电离辐射(IR)引发的氧化应激(OX)与炎症反应(IN)损伤问题，通过发酵山药乙醇提取物(FCYE)的系统研究，结合UPLC-MS/MS与网络药理学分析，发现FCYE通过激活PI3K/Akt/FoxO3a通路增强抗氧化能力并减轻造血系统损伤，为天然辐射防护剂的开发提供理论依据。

　　

电离辐射（Ionizing Radiation, IR）广泛存在于日常生活和医疗环境中，长期暴露可导致活性氧（ROS）和活性氮（RNS）大量生成，引发氧化应激（Oxidative Stress, OX）和炎症反应（Inflammation, IN），进而造成多器官损伤甚至死亡。传统辐射防护剂多为化学合成药物，存在副作用大、成本高等局限性，因此开发安全高效的天然辐射防护剂成为研究热点。山药（Dioscorea opposita）作为药食同源植物，富含多种生物活性成分，但其发酵深加工产品的研究仍不充分。布拉氏酵母菌（Saccharomyces boulardii）作为一种益生菌，在发酵过程中能显著提升底物的抗氧化和免疫调节活性。本研究通过发酵山药乙醇提取物（Fermented Chinese Yam Ethanol Extract, FCYE）的系统研究，结合现代分析技术，深入探讨其辐射防护活性及作用机制。

为全面解析FCYE的辐射防护机制，研究团队采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）技术鉴定化学成分，通过网络药理学筛选关键活性成分及靶点，并通过分子对接、体外细胞实验（AML-12细胞系）和体内动物实验（昆明小鼠模型）验证其效果。关键技术方法包括：UPLC-MS/MS成分分析、网络药理学靶点预测、分子对接模拟、qRT-PCR和Western Blotting检测基因与蛋白表达、血清及肝脏组织生化指标（SOD、GSH、MDA、AST、ALT）测定以及组织病理学分析。

3.1. 化学成分分析

通过UPLC-MS/MS技术，从FCYE中鉴定出26种生物活性成分，主要为有机酸和黄酮类化合物。发酵后的小分子物质含量显著增加，其中2-羟基异己酸相对含量提升19.26倍，琥珀酸和DL-3-苯乳酸分别增加3.03倍和10.65倍。此外，FCYE中特有成分如2-异丙基苹果酸、松属素和3,7-二-O-甲基槲皮素未被发现在未发酵样品中存在，表明布拉氏酵母菌发酵能富集活性物质。

3.2. 网络药理学分析

通过网络药理学筛选出FCYE中关键活性成分包括高良姜素（galangin）、松属素（pinocembrin）和3,7-二-O-甲基槲皮素（3,7-di-O-methylquercetin），其作用靶点与IR、OX和IN相关基因显著交集。蛋白互作（PPI）网络分析显示AKT1、SRC、EGFR等13个核心靶点可能介导辐射防护效应。KEGG富集分析提示PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路和VEGF信号通路可能是FCYE发挥作用的关键途径。

3.3. 分子对接分析

分子对接结果表明，高良姜素、松属素和3,7-二-O-甲基槲皮素与核心靶点PI3K和Akt的结合能均低于-5 kcal/mol，提示稳定结合，为后续实验验证提供了理论依据。

3.4. 体外辐射防护效应分析

在IR诱导的AML-12细胞损伤模型中，FCYE（100-400 μg/mL）及三种关键成分均能显著提升细胞存活率，证实其具有多组分协同的辐射防护作用。

3.5. FCYE对小鼠体重和外周血白细胞的影响

动物实验显示，FCYE灌胃未引起小鼠体重异常变化，且能显著缓解IR导致的白细胞（WBC）减少，低剂量组（50 mg/kg）和高剂量组（200 mg/kg）分别使WBC数量升至1.48×10⁹ cells/L和1.32×10⁹ cells/L，表明FCYE对造血系统具有保护作用。

3.6. FCYE对IR小鼠组织病理学变化的影响

IR导致小鼠肝脏组织出现细胞坏死、水肿和脂肪积累，而FCYE预处理能明显改善这些病理变化，恢复网状结构，减轻组织损伤。

3.7. FCYE对IR小鼠氧化损伤的影响

FCYE显著提升IR小鼠血清和肝脏中超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽（GSH）水平，降低丙二醛（MDA）含量，说明其通过增强抗氧化能力减轻氧化损伤。

3.8. FCYE对ALT和AST水平的影响

IR引起血清中谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）活性升高，FCYE预处理能抑制这一异常变化，证实其对肝细胞具有保护作用。

3.9. FCYE对PI3K/Akt/FoxO3a信号通路的影响

qRT-PCR和Western Blotting结果显示，FCYE下调IR诱导的PI3K、Akt和FoxO3a基因及蛋白磷酸化水平，抑制PI3K/Akt通路过度激活，从而缓解氧化应激和炎症反应。

本研究通过多技术联用策略，证实FCYE经布拉氏酵母菌发酵后活性成分显著增加，并通过多组分、多靶点方式发挥辐射防护作用。关键成分高良姜素、松属素和3,7-二-O-甲基槲皮经通过调节PI3K/Akt/FoxO3a通路，增强抗氧化能力，减轻IR所致的造血系统和肝脏损伤。这些发现不仅为FCYE作为天然辐射防护剂的开发提供了科学依据，也为山药深加工产品的应用拓展了方向。然而，网络药理学的局限性在于依赖现有数据库，未来需进一步通过实验验证靶点互作机制。该研究发表于《Journal of Future Foods》，对功能性食品和辐射防护领域具有重要参考价值。