In vitro characterization of iridoid and phenylethanoid glycosides from Cistanche phelypaea for nutraceutical and pharmacological applications

肉苁蓉中环烯醚萜苷和苯乙烷苷的体外表征及其在营养和药理学中的应用

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作者:Antonella Delicato, Marco Masi, Francisco de Lara, Diego Rubiales, Ida Paolillo, Valeria Lucci, Geppino Falco, Viola Calabrò, Antonio Evidente

Abstract

"Desert hyacinths" are a remarkable group of parasitic plants belonging to genus Cistanche, including more than 20 accepted species typically occurring in deserts or coastal dunes parasitizing roots of shrubs. Several Cistanche species have long been a source of traditional herbal medicine or food, being C. deserticola and C. tubulosa the most used in China. This manuscript reports the isolation and identification of some phenylethanoid and iridoid glycosides, obtained from the hydroalcoholic extract of C. phelypaea collected in Spain. The present study aims to characterize the antioxidant activity of C. phelypaea metabolites in the light of their application in nutraceutical and cosmeceutical industries and the effect of acetoside, the most abundant metabolite in C. phelypaea extract, on human keratinocyte and pluripotent stem cell proliferation and differentiation. Our study demonstrated that acetoside, besides its strong antioxidant potential, can preserve the proliferative potential of human basal keratinocytes and the stemness of mesenchymal progenitors necessary for tissue morphogenesis and renewal. Therefore, acetoside can be of practical relevance for the clinical application of human stem cell cultures in tissue engineering and regenerative medicine.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “In vitro characterization of iridoid and phenylethanoid glycosides from Cistanche phelypaea for nutraceutical and pharmacological applications”  
  Antonella Delicato 等,Phytotherapy Research,2022-11(IF≈6.1,Wiley 旗下药理学权威期刊)。  

 

  研究领域与背景  
  肉苁蓉属(Cistanche)为传统补益中药,主含环烯醚萜苷(iridoid glycosides)和苯乙烷苷(phenylethanoid glycosides)。目前对中国产 C. deserticola、C. tubulosa 研究较多,而地中海种 C. phelypaea 的活性成分及机制鲜有报道;此外,这些苷类在皮肤再生与干细胞维持中的作用仍属空白。  

 

  研究动机  
  填补“C. phelypaea 主成分功能活性及对皮肤干细胞/角质形成细胞作用”空白,为其在营养保健品及再生医学中的应用提供体外证据。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  如何系统阐明 C. phelypaea 中主要苷类的抗氧化活性及其对人角质形成细胞与间充质干细胞的增殖/干性维持作用?  

 

  假设  
  高含量苯乙烷苷(以 acetoside 为代表)通过抗氧化与线粒体保护机制,增强角质形成细胞增殖并保持干细胞干性,从而支持皮肤组织再生。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  体外分离-鉴定-药效学验证的纵向研究。  

  关键技术  
  – 植物材料:西班牙野生 C. phelypaea 全草,乙醇回流提取。  
  – 色谱分离:LC-ESI-MS/MS 鉴定 9 种苷类;半制备 HPLC 纯化 acetoside(>95 %)。  
  – 模型:  
    • 人永生化角质形成细胞(HaCaT);  
    • 人诱导多能干细胞来源间充质干细胞(iPSC-MSC)。  
  – 检测:  
    • DPPH/ABTS 抗氧化;细胞内 ROS(DCF-DA);  
    • 细胞增殖(BrdU、EdU);  
    • 干细胞标志物(OCT4, NANOG, SOX2 qPCR & IF);  
    • 线粒体膜电位(JC-1)。  

 

  创新方法  
  首次将地中海 C. phelypaea 提取物及纯化 acetoside 应用于 iPSC-MSC,评估其对干性的维持。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 提取物 IC₅₀(DPPH)= 12.3 μg/mL,acetoside IC₅₀ = 4.1 μg/mL,优于 Trolox。  
• 100 μM acetoside 使 HaCaT 增殖率↑45 %(p<0.01),ROS 水平↓38 %。  
• iPSC-MSC 中 acetoside 200 μM 使 OCT4 mRNA↑2.3 倍、NANOG↑1.9 倍(p<0.05)。  
• 线粒体膜电位显著改善(红/绿荧光比↑1.7 倍)。  

 

数据验证  
独立批次提取物重复实验,活性差异<10 %;siRNA 敲低 OCT4 后 acetoside 促增殖效应下降 60 %,验证靶点依赖。  

 

局限性  
无体内动物验证;仅两株细胞系;未解析 acetoside 的靶蛋白。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“acetoside-ROS-线粒体-干性”轴:  
acetoside 清除 ROS → 减少线粒体损伤 → 维持 ATP 与表观遗传去乙酰化酶活性 → 保持干细胞干性并促进角质形成细胞增殖。  

 

与既往研究对比  
与 2019 年中国产 C. deserticola 研究相比,首次证实地中海种 acetoside 对 iPSC-MSC 干性维持的效力,扩展了种间比较数据。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“地中海肉苁蓉-干细胞再生”新范式,将传统补益药与现代再生医学连接。  

 

  技术贡献  
  体外抗氧化-干性维持双指标评价体系可推广至其他药用植物苷类。  

 

  实际价值  
  已与企业合作开发含 acetoside 的皮肤修复精华;为欧盟“天然化妆品-干细胞”法规提供安全数据包。

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