采后超声处理对匍匐叶下珠（Gynura procumbens）叶片中植物化学成分的增强作用及其对氧化应激引起的肌肉萎缩的防护作用

《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Effect of post-harvest ultrasound treatment on phytochemical enhancement in Gynura procumbens leaves and their protection against oxidative stress-induced muscle atrophy

　　超声处理可显著提升积雪草（Gynura procumbens）叶子的抗氧化活性及抗肌萎缩功效。通过10分钟超声处理，叶子中总酚酸（TPC）和总黄酮（TFC）含量分别提升至753.4和640.9 mg/100g干重，并增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）等抗氧化酶活性。代谢组学分析显示，超声处理使槲皮素、芦丁、山柰酚等活性成分富集，其协同作用可有效抑制H?O?诱导的C2C12肌细胞氧化损伤，促进肌细胞分化融合。本研究为开发基于积雪草的防肌萎缩功能性食品提供了理论依据。

　　在当今社会，随着全球人口老龄化趋势的加剧，与衰老相关的健康问题正日益受到关注。其中，肌肉萎缩（sarcopenia）作为衰老过程中最常见的退行性疾病之一，严重影响老年人的生活质量，导致行动能力下降、跌倒风险增加以及慢性疾病的发生率上升。肌肉萎缩不仅涉及肌肉质量的减少，还包括肌肉功能的衰退和再生能力的下降，其背后机制复杂，涉及氧化应激、线粒体功能障碍、蛋白代谢失衡以及细胞凋亡等多种生理过程。因此，寻找有效的天然疗法以预防和治疗肌肉萎缩，成为科研领域的重要课题。近年来，植物来源的天然活性成分因其安全、无毒和广泛的生物活性，成为研究热点。其中，Gynura procumbens作为一种在东南亚地区广泛使用的药用植物，因其具有抗氧化和抗炎特性而备受关注。然而，其在肌肉健康方面的潜力尚未得到充分研究。

为了深入探索Gynura procumbens的生物学功能，研究人员采用了一种创新的方法——超声波处理。这种方法被广泛应用于食品工业和植物提取物的加工过程中，因其具有非侵入性、环境友好以及促进植物次生代谢产物积累的优势。超声波处理通过刺激植物细胞内的生理机制，诱导其防御系统激活，从而提升多种活性成分的含量。例如，已有研究表明，超声波处理可以显著提高大豆芽中类黄酮类化合物如大豆异黄酮的含量，同时在Centella asiatica（印度黄连）叶片中也观察到类似的效应。因此，超声波处理被视作一种有效的后处理技术，用于提升植物中功能性化合物的积累，进而增强其药理活性。

本研究的重点在于探讨超声波处理对Gynura procumbens叶片中活性成分的促进作用，并评估其对肌肉萎缩模型中C2C12肌母细胞和肌管的保护效果。通过优化超声波处理时间，研究人员发现，10分钟的超声波处理显著提高了叶片中总酚类物质（TPC）和总类黄酮类物质（TFC）的含量，同时增强了抗氧化活性，如ABTS和DPPH自由基清除能力以及还原力。这些结果表明，10分钟的超声波处理在提升Gynura procumbens的生物活性方面表现最佳。此外，超声波处理还显著提高了催化酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、酪氨酸氨裂解酶（TAL）和苯丙氨酸氨裂解酶（PAL）的活性，这些酶在植物次生代谢产物的合成与积累过程中发挥关键作用。PAL作为苯丙烷代谢途径中的核心酶，能够催化苯丙氨酸转化为trans-肉桂酸，从而为后续类黄酮和酚酸的合成提供前体。TAL则在p-肉桂酸的生成中起重要作用，而CAT和POD则负责清除细胞内的活性氧（ROS），减少氧化损伤。这些酶的活性提升进一步验证了超声波处理在增强Gynura procumbens叶片中活性成分合成方面的有效性。

在评估Gynura procumbens超声波处理提取物（UTGP）对肌肉损伤的保护作用时，研究人员利用C2C12肌母细胞和肌管模型，模拟氧化应激条件下的肌肉萎缩。实验结果显示，UTGP提取物在50 μg/mL浓度下能够显著提高细胞存活率，特别是在10分钟处理组中，细胞存活率提升了35.3%，与未处理组相比具有显著差异。这表明UTGP提取物在抑制氧化损伤和维持细胞活力方面具有潜在的治疗价值。进一步的免疫荧光分析显示，10分钟处理的UTGP能够显著增加肌管的直径和肌球蛋白重链（MHC）的表达面积，同时提高肌管融合指数，这说明UTGP不仅具有抗氧化能力，还能够促进肌肉细胞的分化和融合，从而改善肌肉质量。

为了更全面地理解UTGP对肌肉保护的机制，研究人员结合了非靶向和靶向代谢组学分析。非靶向代谢组学方法能够识别和量化样本中所有可能的代谢产物，从而揭示超声波处理对植物代谢途径的广泛影响。结果显示，UTGP在不同处理时间下呈现出显著的代谢变化，其中10分钟处理组的代谢产物积累最为丰富。通过主成分分析（PCA）和变量重要性投影（VIP）评分，研究人员发现，UTGP中的一些关键代谢产物如芦丁、槲皮素、山奈酚、1-阿魏酸奎宁酸、阿魏酸和对羟基苯甲酸，与抗氧化能力和肌肉保护效果存在显著相关性。这些代谢产物在超声波处理后浓度显著升高，而其中一些化合物如槲皮素和山奈酚已被证实具有抑制肌肉萎缩相关因子（如Atrogin-1和MuRF1）表达的能力，从而保护肌肉细胞免受氧化应激的损伤。此外，芦丁通过调节FOXO3信号通路，已被证明能够缓解皮质醇诱导的肌肉萎缩，而山奈酚则通过增强Nrf2信号通路对肌肉健康产生积极影响。

在靶向代谢组学分析中，研究人员进一步验证了UTGP中主要活性成分的浓度变化。结果显示，10分钟超声波处理显著提高了槲皮素（13.52 ± 1.06 mg/100 g DW）、芦丁（46.58 ± 0.49 mg/100 g DW）和山奈酚（4.10 ± 0.39 mg/100 g DW）的含量，而其他一些化合物如阿魏酸则未被检测到，这可能与实验条件或标准品的可获得性有关。此外，对羟基苯甲酸的含量在10分钟处理后达到峰值，表明超声波处理能够有效促进这一化合物的积累。这些结果进一步支持了UTGP在提升抗氧化能力及肌肉保护潜力方面的有效性。

值得注意的是，超声波处理不仅能够提升Gynura procumbens叶片中的活性成分含量，还能够通过调控代谢通路中的关键酶活性，如葡萄糖基转移酶和丙二酰转移酶，促进某些代谢产物的快速合成。例如，山奈酚在超声波处理后显著增加，而其前体——山奈酚3-O-丙二酰葡萄糖苷的含量也大幅上升，这可能与超声波处理诱导的代谢调控机制有关。此外，芦丁的含量在10分钟处理后达到最高，这可能与其对肌肉保护的显著贡献有关。通过分析这些代谢产物与细胞活性、氧化应激指标和肌肉分化标志物之间的相关性，研究人员发现，UTGP中的这些化合物在对抗肌肉萎缩方面可能通过多种信号通路发挥作用，如Nrf2和FOXO3通路，从而实现其多靶点的治疗潜力。

综上所述，本研究首次系统地揭示了超声波处理对Gynura procumbens叶片中活性成分积累的促进作用，并验证了其在C2C12肌母细胞和肌管模型中对肌肉萎缩的保护潜力。这一发现不仅为Gynura procumbens的进一步开发提供了科学依据，也为植物来源的天然药物在抗衰老和肌肉健康领域的应用开辟了新的研究方向。未来的研究可以进一步探索UTGP在体内模型中的作用机制，同时结合转录组学和蛋白质组学技术，全面解析其调控肌肉萎缩相关代谢通路的分子基础。此外，超声波处理作为一种绿色、高效的后处理技术，具有广阔的应用前景，不仅可以用于提升植物药材的生物活性，还能够为功能性食品和保健品的开发提供新的思路。通过结合传统药用植物的天然活性成分与现代生物技术手段，未来有望开发出更加安全、有效的抗肌肉萎缩疗法，从而改善老年人的生活质量并减轻相关疾病的负担。