溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis, UC）是一种常见的慢性炎症性肠病，主要影响结肠黏膜，患者常表现为反复的结肠溃疡、腹痛、持续性腹泻以及便血等症状。目前，UC的治疗主要集中在缓解炎症反应和恢复结肠黏膜屏障功能上，但现有治疗手段存在诸多挑战，如副作用大、疾病易复发以及疗效不稳定等。

黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi, 简称Scu）是一种广泛使用的中药，其富含的天然黄酮类化合物具有抗炎、抗癌、抗病毒等多种药理作用，已被用于治疗包括心血管疾病、癌症、胃肠道细菌感染以及多种炎症性疾病。然而，黄芩对UC的治疗效果以及其是否通过调节铁死亡来发挥作用尚不清楚。

近期，一项发表在《Phytomedicine》杂志上的研究，深入探讨了黄芩提取物对UC的治疗效果及其潜在的分子机制，为UC的治疗提供了新的思路和证据。

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黄芩提取物的化学成分分析

研究人员首先利用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用技术（UPLC-Q-TOF/MS）对黄芩提取物中的化学成分进行了全面分析，共鉴定出78种化学成分，主要包括黄酮类和黄烷酮类化合物。通过高效液相色谱-紫外检测（HPLC-UV）技术，对黄芩提取物中的主要成分进行了定量分析，包括黄芩苷、黄芩素、木蝴蝶素等，这些成分在黄芩提取物中含量较高，可能对UC的治疗效果起到关键作用。

图2 黄芩提取物的化学特征和主要成分含量

黄芩提取物改善DSS诱导的小鼠UC模型

为了评估黄芩提取物对UC的治疗效果，研究人员建立了DSS诱导的UC小鼠模型，并分别给予不同剂量的黄芩提取物（1.5 g/kg和3 g/kg）以及阳性药物磺胺嘧啶（SASP，50 mg/kg）进行治疗。结果显示，黄芩提取物能够显著减轻小鼠的体重下降、降低疾病活动指数（DAI）评分，并增加结肠长度。在组织病理学评估中，黄芩提取物处理的小鼠结肠组织显示出较轻的病理损伤，表现为绒毛结构畸形和腺窝破坏程度减轻，表明黄芩提取物对DSS诱导的UC具有显著的改善作用。

图3 黄芩提取物改善DSS诱导的小鼠UC模型

黄芩提取物改善UC小鼠的结肠炎症

研究人员进一步检测了黄芩提取物对UC小鼠结肠组织中炎症因子和介质的影响。结果显示，黄芩提取物能够显著抑制UC小鼠结肠组织中白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等促炎细胞因子的mRNA水平表达，同时降低诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和环氧合酶-2（PTGS2）的蛋白表达和基因表达。这些结果表明，黄芩提取物具有显著的抗炎活性，能够通过抑制炎症因子的产生来缓解UC的炎症反应。

图4 黄芩提取物改善UC小鼠的结肠炎症 

黄芩提取物改善UC小鼠的肠道屏障功能

此外，黄芩提取物还能够改善UC小鼠的肠道屏障功能。研究人员检测了紧密连接蛋白Occludin、ZO-1以及黏蛋白MUC2的mRNA和蛋白表达水平，发现黄芩提取物能够显著提高这些与肠道屏障功能相关蛋白的表达水平。通过阿利新蓝染色和免疫荧光染色观察到，黄芩提取物处理的小鼠结肠组织中杯状细胞数量增加，ZO-1和Occludin的表达水平也得到显著改善。这些结果表明，黄芩提取物能够通过修复肠道屏障功能，减少肠道通透性，从而减轻UC的症状。

图5 黄芩提取物修复UC小鼠的上皮损伤

黄芩提取物调节UC小鼠的PUFAs代谢和脂质过氧化

为了深入探讨黄芩提取物对UC的治疗机制，研究人员采用基于HPLC-MS的代谢组学方法，分析了UC小鼠结肠组织中的内源性代谢物变化。通过主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），研究人员共鉴定出71种差异代谢物，这些代谢物主要涉及有机酸、氨基酸、核苷酸和脂质等代谢途径。其中，花生四烯酸（AA）代谢和甘油磷脂代谢途径被认为与黄芩提取物的干预效果密切相关。进一步分析发现，黄芩提取物能够显著调节AA代谢途径中的多种代谢物，包括通过环氧合酶（COX）途径产生的前列腺素E2（PGE2）、前列腺素F2α（PGF2α）和血栓素B2（TXB2），以及通过脂氧合酶（LOX）途径产生的12-羟基二十碳四烯酸（12-OxoETE）、白三烯B4（LTB4）和5-羟过氧化二十碳四烯酸（5-HETE）等。这些代谢物的变化与脂质过氧化过程密切相关，而脂质过氧化是铁死亡的核心特征之一。因此，黄芩提取物可能通过调节PUFAs代谢和脂质过氧化来发挥其对UC的治疗作用。

图6 代谢组学分析

网络药理学分析

研究人员还利用网络药理学方法，预测了黄芩提取物中能够进入结肠的化合物的潜在靶点和信号通路。通过PubChem数据库收集了黄芩提取物中化合物的SMILES号码，并在Swiss Target Prediction数据库中预测了这些化合物的靶点。同时，从OMIM数据库中获取了与UC相关的靶点，通过Venn图分析，筛选出黄芩提取物与UC的潜在交集靶点。KEGG通路富集分析显示，花生四烯酸代谢和铁死亡相关通路是黄芩提取物干预UC的潜在途径。研究人员构建了化合物-靶点网络，并利用AutoDock软件进行了分子对接分析，发现黄芩提取物中的某些化合物与PTGS2、ACSL4、INOS2、AKR1C3和ALOX15等蛋白靶点具有较强的结合亲和力，这些靶点与AA代谢和铁死亡密切相关。这些结果进一步支持了黄芩提取物通过调节脂质代谢和铁死亡相关通路来治疗UC的假设。

图7 网络药理学分析

铁死亡抑制与GPX4/ACSL4轴调节

铁死亡是一种依赖铁的细胞死亡方式，其特征是细胞内脂质过氧化物的积累。研究人员通过检测超氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）和4-羟基壬烯醛（4-HNE）水平等指标，评估了黄芩提取物对UC小鼠结肠组织中铁死亡的影响。结果显示，黄芩提取物能够显著提高UC小鼠结肠组织中的SOD活性，降低MDA和4-HNE水平，表明黄芩提取物具有抑制脂质过氧化和铁死亡的作用。透射电子显微镜（TEM）观察发现，UC小鼠结肠上皮细胞的线粒体体积减小、线粒体嵴消失，而黄芩提取物处理后，这些线粒体损伤得到了修复。此外，黄芩提取物还能够降低ACSL4和ALOX15的蛋白表达，同时提高GPX4的蛋白表达。这些结果表明，黄芩提取物可能通过调节GPX4/ACSL4轴来抑制UC小鼠结肠上皮细胞的铁死亡。

图8 Scu减轻结肠上皮细胞铁死亡并调节GPX4/ACSL4轴

脂质过氧化增加对黄芩治疗效果的影响

为了进一步验证黄芩提取物对UC的治疗效果是否与脂质过氧化和铁死亡相关，研究人员在UC小鼠模型中同时给予黄芩提取物和花生四烯酸（AA）。结果发现，与单独给予黄芩提取物的小鼠相比，同时给予AA的小鼠体重下降更明显，DAI评分更高，结肠长度更短，结肠组织病理损伤更严重，促炎细胞因子表达水平更高。此外，同时给予AA的小鼠结肠组织中4-HNE结合蛋白水平显著升高，GPX4表达水平显著降低，表明脂质过氧化和铁死亡加剧。这些结果表明，增加脂质过氧化可以削弱黄芩提取物的治疗效果，并加重UC小鼠的铁死亡和肠道炎症。

图9 脂质过氧化物的增加削弱了Scu的治疗效果，加重了UC小鼠的铁死亡

体外细胞实验验证

研究人员还利用Erastin诱导的HT-29细胞铁死亡模型，进一步验证了黄芩提取物对铁死亡的抑制作用及其对GPX4/ACSL4轴的调节作用。实验结果表明，黄芩提取物能够显著降低Erastin诱导的HT-29细胞中Fe2+水平，减少MDA积累，降低ACSL4蛋白表达，提高GPX4蛋白表达，并抑制细胞内活性氧（ROS）水平的升高。此外，通过敲低GPX4或过表达ACSL4，研究人员发现黄芩提取物对铁死亡的抑制作用减弱，这进一步证实了黄芩提取物通过调节GPX4/ACSL4轴来抑制铁死亡。研究人员还检测了黄芩提取物中含量较高的几种黄酮类化合物，如黄芩苷、黄芩素、木蝴蝶素和黄芩素苷，发现这些化合物均能够降低Erastin诱导的HT-29细胞中Fe2+水平，表明这些黄酮类化合物可能是黄芩提取物发挥抗铁死亡作用的关键活性成分。

图10 在Elastin处理的HT-29细胞中黄芩提取物调节GPX4/ACSL4轴介导的铁死亡

小结

综上所述，本研究通过化学成分分析、动物实验、代谢组学分析、网络药理学分析以及体外细胞实验等多种方法，系统地研究了黄芩提取物对UC的治疗效果及其潜在的分子机制。研究结果表明，黄芩提取物能够显著改善DSS诱导的UC小鼠的症状，其机制可能涉及调节PUFAs代谢、抑制脂质过氧化以及调节GPX4/ACSL4轴来抑制结肠上皮细胞的铁死亡。此外，研究还发现黄芩提取物中的某些黄酮类化合物可能是其发挥抗铁死亡作用的关键活性成分。

参考文献：

Zhang J, Tan B, Wu H, Han T, Fang D, Cai H, Hu B, Kang A. Scutellaria baicalensis Extracts Restrict Intestinal Epithelial Cell Ferroptosis by Regulating Lipid Peroxidation and GPX4/ACSL4 in Colitis. Phytomedicine. 2025 Jun;141:156708. doi: 10.1016/j.phymed.2025.156708. Epub 2025 Mar 31.

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