近日,学校盛军教授团队、我院青年教师孙培元博士在农林科学、食品化学领域国际权威期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(一区TOP,IF=6.7)在线发表题为“Ginsenoside Rb3 Combined with 20(S)-Protopanaxadiol Ameliorates Hypercholesterolemia via the Regulation of Lipid Metabolism and Gut Microbiota”的封面文章。该研究系统揭示了三七茎叶主要皂苷成分人参皂苷Rb3联合其苷元20(S)-原人参二醇(PPD)改善高胆固醇血症的功效与分子机制,为三七茎叶资源的精准开发利用提供了重要科学依据。
高胆固醇血症是心血管疾病和代谢功能障碍相关脂肪性肝病的主要诱因,全球疾病负担日益沉重。三七是我国传统名贵中药材,其地上部分茎叶已在云南省获批用于食品加工,其中人参皂苷Rb3约占茎叶总皂苷的27.1%,是含量最高的活性皂苷成分。然而,Rb3的降脂功效及作用机制长期不明,制约了三七茎叶的高值化利用。
针对这一科学问题,研究团队突破以往单一器官、单一靶点的研究思路,从肠道和肝脏两端协同切入,整合细胞、动物和计算模拟三个层面开展系统研究。结果表明:Rb3与PPD联用可显著抑制肠道Caco-2细胞对胆固醇的吸收,其机制与调节NPC1L1、SREBP-1、SREBP-2等靶点表达密切相关;在肝脏HepG2细胞中,二者联用通过抑制PCSK9、上调低密度脂蛋白受体(LDLR)表达,显著增强肝细胞对低密度脂蛋白(LDL)的摄取,PCSK9敲除细胞实验进一步证实该作用依赖于PCSK9通路;在高脂高胆固醇饮食诱导的高胆固醇血症小鼠模型中,联用组小鼠体重及血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平显著降低,肝脏TC含量下降,肝损伤与脂质沉积明显减轻,肠道绒毛损伤得到修复。16S rRNA测序显示,联用干预可有效逆转高脂饮食引起的肠道菌群失调,使菌群多样性与群落结构恢复至接近正常水平;分子对接和100 ns分子动力学模拟进一步发现,Rb3与PPD可分别与肠道关键靶点NPC1L1、肝脏关键靶点PCSK9形成稳定的三元复合物,为二者协同调控胆固醇代谢提供了结构基础。
该研究阐明了人参皂苷Rb3与PPD以“皂苷+苷元”协同形式,通过同时作用于肠道胆固醇吸收靶点和肝脏脂质转运靶点并重塑肠道菌群稳态,进而改善高胆固醇血症的作用机制,为高胆固醇血症防治及三七茎叶相关功能食品的精准加工与开发提供了新思路和理论支撑。
孙培元博士、食品科学技术学院2024级硕士研究生李宣佑、2022级硕士研究生张若涵为论文共同第一作者,学校盛军教授、食品科学技术学院薛超轶优聘副教授、我院青年教师王晶博士为共同通讯作者。研究得到云南省重点研发计划项目、云南省农业基础研究联合专项等项目资助。
论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6c03426
