关于甘草水提取物在衰老小鼠中通过抗氧化、神经元保护、肠道微生物群恢复以及PI3K/AKT/mTOR调节途径发挥抗衰老作用的研究

《MEDIATORS OF INFLAMMATION》：Research on the Antiaging Activity of Licorice Water Extract in Aging Mice via Antioxidation, Neuronal Protection, Gut Microbiota Restoration, and PI3K/AKT/mTOR Modulation

　　甘草水对衰老小鼠的多器官保护及机制研究显示，LW显著改善D-半乳糖诱导的体重下降、器官萎缩及氧化应激，抑制SA-β-Gal阳性细胞，恢复肠道菌群平衡（如Firmicutes/Bacteroidota比值），并通过网络药理学及Western blot验证其通过PI3K/AKT/mTOR通路调控神经保护及抗衰老。

　　老化是一个复杂的生理过程，涉及多个器官功能的逐渐衰退、氧化应激、神经损伤、认知能力下降以及肠道菌群组成的改变。甘草作为一种广泛使用的传统草药，含有多种生物活性成分，但其整体抗衰老特性及在衰老模型中的作用机制尚未得到系统阐述。本研究通过构建D-半乳糖（D-Gal）诱导的衰老小鼠模型，探讨了甘草水提取物（LW）的抗衰老作用，包括其对体重、器官衰老状态、抗氧化能力、海马体神经损伤及认知功能的影响，同时分析了LW对肠道菌群的影响，并结合网络药理学和实验验证方法揭示了其潜在的抗衰老机制。

研究结果表明，LW的干预显著改善了衰老小鼠的体重增长、器官指数以及海马体结构。此外，LW增强了抗氧化酶的活性，并降低了SA-β-Gal阳性细胞的比例。在肠道菌群方面，LW降低了Firmicutes/Bacteroidota（F/B）的比例，同时增加了有益菌群的相对丰度。网络药理学分析鉴定了66个与甘草相关的抗衰老基因，其中槲皮素、山奈酚、柚皮素、芒柄黄素和甘草素被确定为关键的活性成分。主要的分子靶点包括AKT1、TP53、ESR1、CASPASE3和BCL2，而主要的富集通路包括PI3K-AKT、脂质代谢与动脉粥样硬化、AGE-RAGE、MAPK以及IL-17通路。此外，Western blot分析表明，LW在脑组织中显著降低了p-PI3K、p-AKT和p-mTOR的表达。

从机制角度来看，LW通过增强抗氧化能力、保护神经功能以改善认知能力、恢复肠道菌群平衡以及调控PI3K/AKT/mTOR通路发挥其抗衰老作用。这一发现支持了甘草在抗衰老干预中的应用潜力，同时也为开发基于甘草的抗衰老产品提供了科学依据。

随着全球人口老龄化趋势的加剧，抗衰老研究成为重要的科学议题。衰老不仅影响个体的生理功能，还与多种疾病如阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）密切相关。这些疾病在老年人群中的发病率持续上升，给社会经济带来了沉重负担。因此，深入研究衰老的分子机制，并开发安全有效的抗衰老干预手段，具有重要的现实意义。

近年来，一些草药如人参、黄芪、枸杞和甘草显示出抗衰老的潜力。甘草因其广泛的种植范围和较短的生长周期，相比其他传统中药，如人参和黄芪，具有更高的供应稳定性和经济性。此外，甘草的生物活性成分，如黄酮类、皂苷类和多糖类，已被报道具有抗氧化、免疫调节、解毒和抗衰老等特性。尽管古代文献如《神农本草经》提及甘草具有延年益寿的功效，但这些历史记载需要现代科学验证。

本研究通过D-Gal诱导的衰老小鼠模型，系统验证了甘草水提取物（LW）的抗衰老作用，以及其对体重、多器官衰老状态、抗氧化能力、海马体神经损伤和认知功能的影响。同时，研究还评估了LW对肠道菌群的调节作用，并结合网络药理学预测和Western blot实验验证，进一步揭示了其抗衰老的潜在机制。

研究发现，D-Gal处理显著降低了正常组小鼠的体重增长速度，导致多器官功能的衰退。然而，经过LW干预后，体重增长趋势得到明显改善，特别是LW2组的体重增长接近正常组。此外，LW显著改善了肝脏、肾脏、心脏和脾脏的器官指数，这表明其对器官功能的保护作用。同时，LW显著降低了SA-β-Gal阳性细胞的比例，说明其能够有效抑制D-Gal诱导的细胞衰老。

在抗氧化能力方面，D-Gal处理显著降低了血清中的总抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性，同时增加了丙二醛（MDA）的水平，表明氧化应激的加剧。而LW干预显著提升了这些抗氧化酶的活性，并降低了MDA的含量，尤其是在LW2组中表现更为明显。这些结果表明，LW能够有效缓解D-Gal诱导的氧化应激。

在神经功能方面，研究采用Morris水迷宫（MWM）实验评估了空间学习和记忆能力。结果显示，D-Gal组小鼠的逃避潜伏期显著延长，表明认知功能受损。而LW干预显著缩短了逃避潜伏期，提高了平台穿越次数和在目标象限的停留时间。这表明LW能够改善衰老小鼠的空间学习和记忆能力。

在肠道菌群方面，研究发现D-Gal处理导致肠道菌群组成失衡，表现为F/B比值的升高和有益菌群的减少。而LW干预显著降低了F/B比值，并增加了Muribaculaceae、Lachnospiraceae_NK4A136组、Rikenellaceae_RC9_gut组、Bacteroides和Ligilactobacillus等有益菌群的丰度。这些变化表明，LW能够通过调节肠道菌群的组成，改善与衰老相关的微生物失衡。

网络药理学分析揭示了LW可能通过多种通路发挥抗衰老作用，包括PI3K-AKT、脂质代谢与动脉粥样硬化、AGE-RAGE、MAPK和IL-17通路。这些通路与细胞凋亡、炎症反应、氧化应激和神经保护密切相关。此外，Western blot分析进一步验证了LW对PI3K/AKT/mTOR通路的调控作用，表明其能够通过抑制该通路的过度激活，减少细胞衰老并保护神经功能。

尽管本研究取得了一些重要发现，但仍存在一定的局限性。首先，网络药理学虽然能预测化合物与靶点的相互作用，但其结果依赖于数据库的完整性和准确性，可能包含假阳性或忽略特定情境下的相互作用。其次，尽管小鼠模型提供了有价值的见解，但其生理差异可能限制了研究结果向人类的转化。此外，甘草作为一种复杂的草药混合物，其活性成分的浓度缺乏标准化，可能导致结果的变异性。最后，观察到的通路调控仅反映了D-Gal诱导的衰老病理状态，而对正常衰老或其他衰老模型的影响仍需进一步研究。

综上所述，本研究揭示了甘草水提取物在D-Gal诱导的衰老小鼠模型中具有显著的抗衰老作用，其通过增强抗氧化能力、保护神经功能、调节肠道菌群组成及调控关键信号通路（如PI3K/AKT/mTOR）发挥作用。这些发现不仅为甘草在抗衰老领域的应用提供了科学依据，也为开发基于甘草的抗衰老产品提供了参考。