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为解决传统黄芩(Scutellaria baicalensis L.)栽培耗时、产量不稳定,且溃疡性结肠炎(UC)现有治疗存在不足的问题,研究人员开展了黄芩愈伤组织培养物次生代谢产物对 UC 治疗效果的研究。结果表明该产物可提升抗氧化活性、缓解 UC 症状,为 UC 治疗提供新方向。
在传统医学的广阔领域中,黄芩(Scutellaria baicalensis L.)作为一种极具潜力的药用植物,一直备受瞩目。它富含多种对人体有益的成分,尤其是黄酮类化合物,在抗菌、抗炎、抗癌、抗氧化等多个方面都展现出良好的功效,广泛应用于多种疾病的治疗。然而,传统的黄芩栽培方式却存在着诸多弊端,不仅耗时费力,而且产量受多种因素影响,波动较大,这大大限制了黄芩在医药领域的大规模应用。
与此同时,溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis,UC)作为一种常见的肠道疾病,正逐渐成为困扰全球众多患者的健康难题。其主要症状包括肠道炎症、便血、腹痛等,严重影响患者的生活质量。而且,UC 的发病率呈逐年上升趋势,还增加了患者患结直肠癌的风险。目前,UC 的治疗主要依赖于免疫抑制药物,如磺胺柳氮吡啶(Sulfasalazine),但这些药物往往伴随着各种副作用,且无法从根本上解决 UC 的发病根源。因此,寻找一种安全、有效的 UC 治疗新方法迫在眉睫。
在这样的背景下,来自埃及多个研究机构的研究人员决定开展一项具有开创性的研究。他们将目光聚焦于黄芩愈伤组织培养物中的次生代谢产物,试图探究这些物质对 UC 的治疗效果。
研究人员首先从中国山西省获取了黄芩种子,通过一系列严谨的实验操作,诱导产生了黄芩愈伤组织。他们将种子消毒后,先在不含植物生长调节剂(PGRs)的 MS 培养基上培养,待种子发芽后,再将幼苗作为外植体,转移到含有 1.0 mg/L 6 - 苄氨基腺嘌呤(BAP)和 1.0 mg/L 2,4 - 二氯苯氧乙酸(2,4 - D)的 MS 培养基上进行培养,成功诱导出愈伤组织,并筛选出了生长状况最佳的愈伤组织系。
接着,研究人员对最佳愈伤组织系在静止期产生的干愈伤组织进行了深入分析。他们运用多种技术手段,对愈伤组织中的大量营养元素、总酚(TP)、总黄酮(TF)含量以及抗氧化活性进行了测定,并通过高效液相色谱(HPLC)分析了其中的次生代谢产物成分。
为了进一步探究黄芩愈伤组织培养物对 UC 的治疗效果,研究人员建立了大鼠 UC 模型。他们选取了 11 周龄的雄性 Sprague - Dawley 大鼠,通过直肠注射 5% 的乙酸(AA)诱导大鼠患上 UC。然后,将 42 只大鼠分为 7 组,分别给予不同的处理,包括正常对照组、UC 模型组、磺胺柳氮吡啶治疗组以及不同剂量黄芩愈伤组织培养物治疗组(400 mg/kg BW/d 和 800 mg/kg BW/d)。
在实验过程中,研究人员密切监测大鼠的体重、食物摄入量等营养参数,同时对大鼠的结肠长度、疾病活动指数(DAI)、炎症细胞因子(如肿瘤坏死因子 - α(TNF - α)、白细胞介素(IL - 1、IL - 6、IL - 10、IL - 1β))、脂质过氧化、氧化应激标志物以及酶促和非酶促抗氧化水平等指标进行了检测。
研究结果令人振奋。在愈伤组织培养方面,研究发现 MS 培养基添加 1.0 mg/L BAP 和 1.0 mg/L 2,4 - D 并在黑暗条件下培养,能有效诱导黄芩愈伤组织生长,其中 1 号线在静止期生物量积累最佳。对愈伤组织成分分析显示,其富含多种大量营养元素,总酚和总黄酮含量较高,抗氧化活性强,还含有多种具有生物活性的次生代谢产物,如没食子酸、绿原酸、儿茶素等。
在体内实验中,与 UC 模型组相比,口服黄芩愈伤组织培养物(400 和 800 mg/kg BW/d)的大鼠营养参数得到显著改善,结肠长度明显恢复,DAI 评分显著降低,这表明黄芩愈伤组织培养物能有效缓解 UC 症状。同时,治疗组大鼠体内的炎症细胞因子水平显著降低,氧化应激标志物水平下降,酶促和非酶促抗氧化水平升高,说明黄芩愈伤组织培养物具有显著的抗炎和抗氧化作用。
综上所述,本研究成功利用生物技术手段培养黄芩愈伤组织并获取次生代谢产物,证实其对 UC 有显著治疗效果。这不仅为 UC 的治疗提供了一种新的、安全有效的策略,也为黄芩在医药领域的开发利用开辟了新途径。未来,研究人员计划进一步扩大研究规模,通过生物反应器应用提升愈伤组织和细胞悬浮培养技术效率,并开展人体临床试验,以验证其在人类患者中的有效性和安全性。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:一是植物组织培养技术,诱导黄芩愈伤组织并筛选最佳培养条件;二是生化分析技术,测定愈伤组织中的营养成分、总酚、总黄酮含量及抗氧化活性;三是高效液相色谱(HPLC)技术,分析次生代谢产物成分;四是动物实验技术,建立大鼠 UC 模型并进行分组治疗和指标检测。