胡椒薄荷甲醇提取物及keracyanin在卡拉胶诱导的大鼠炎症中的抗炎、抗氧化及保护作用：基于MAPK和NF-κB通路的计算机模拟、体外及体内机制研究证据整合

《Journal of Ethnopharmacology》：Anti-inflammatory, antioxidant, and protective effects of methanolic extract of Paederia foetida and keracyanin in carrageenan-induced inflammation in rats: Integrated in silico, in vitro and in vivo mechanistic evidence targeting MAPK and NF-κB pathways

　　切特里·阿拉蒂|艾哈迈德-拉斯卡尔·萨伊德|拉尔雷姆鲁阿塔·安迪|拉尔赫曼盖伊·祖阿里|阿卜杜勒加尼·古马阿卜杜勒穆阿拉·巴拉卡|博尔塔库尔·阿特拉耶|赛洛·拉尔林祖阿里|查克拉瓦蒂·多尔尚·米曼格沙|马利克·斯米塔·舒鲁蒂|拉巴·奇兰吉布|查克玛·索尼娅|莫里亚·库什布|维卡斯·库马尔·罗伊|古鲁斯瓦米·古鲁苏布拉马尼安印度米佐拉姆邦艾佐尔市796004，米佐拉姆大学（中央大学）动物学系摘要民族药理学意义姜黄在印度东北部和东南亚地区被传统上用于治疗炎症性疾病。本研究验证了其传统用途，并通过为姜黄的抗炎和抗氧化作用及其活性成分凯拉西宁提供机制支持，将民族医药知识与现代药理学证据相结合。研究目的本研究旨在通过整合计算机模拟、体外实验和体内实验的方法，评估姜黄提取物及其活性成分凯拉西宁的抗炎、抗氧化和保护作用，并重点探讨MAPK和NF-κB信号通路中的分子机制。材料与方法从姜黄甲醇提取物中通过HR-LC–MS鉴定出的36种多酚类化合物从PubChem中获取，作为植物配体进行评估。针对iNOS、MAPK和TNF-α等关键炎症靶点，进行了分子对接和100纳秒分子动力学模拟。利用ADMET和PASS分析预测了这些化合物的药代动力学、毒性和生物活性特征。根据对接和模拟结果，选择凯拉西宁进行进一步研究。以槲皮素和塞来昔布为参考化合物，通过脂氧酶、环氧化酶-2和一氧化氮抑制试验评估了姜黄甲醇提取物和凯拉西宁的体外抗炎和抗氧化活性。在Wistar白化大鼠的卡拉胶诱导的足部水肿模型中，口服给予姜黄甲醇提取物（250和500毫克/千克）或凯拉西宁（25和50毫克/千克），评估其体内抗炎活性。在不同时间点记录足部水肿程度和抑制百分比，并通过苏木精和伊红染色检测组织病理学变化。使用ELISA和生化试剂盒定量检测炎症介质水平，包括CRP、NF-κB、iNOS、TNF-α、IL-1β、IL-6、p38-MAPK、MPO、COX-2、NO和PGE2，以及抗炎细胞因子IL-10、氧化应激标志物（MDA和NO）和抗氧化参数（TAOC、CAT、SOD、GPx和GSH）。通过Western blot分析进一步检测TNF-α、p38-MAPK和NF-κB信号蛋白的表达。采用单因素方差分析结合Tukey事后检验确定统计显著性（p < 0.05）。结果分子对接和分子动力学模拟表明，凯拉西宁与iNOS、MAPK和TNF-α等关键炎症靶点具有强而稳定的相互作用，其结合亲和力优于常用抑制剂。PASS预测显示其具有较高的抗炎活性可能性，而ADMET分析则表明其具有良好的药代动力学特性、药物相似性以及较低的毒性。体外研究表明，凯拉西宁显著抑制了LOX和COX-2的活性以及一氧化氮的产生，其效果与姜黄甲醇提取物相当，且优于参考化合物槲皮素和塞来昔布。在体内实验中，姜黄甲醇提取物（250和500毫克/千克）和凯拉西宁（25和50毫克/千克）以剂量依赖的方式显著减轻了卡拉胶诱导的足部水肿，在5小时时分别达到53.5–64.2%和54.5–65.8%的抑制率（p < 0.05），而双氯芬酸的抑制率为69.5%。组织病理学检查表明，凯拉西宁对卡拉胶诱导的组织损伤具有显著保护作用，表现为炎症细胞浸润减少、上皮增生减轻、水肿轻微以及正常组织结构得以保留。此外，姜黄甲醇提取物和凯拉西宁显著降低了炎症介质的水平，同时增加了IL-10的生成并恢复了抗氧化防御能力。这些效应伴随着脂质过氧化的减少以及MAPK和NF-κB信号通路的显著下调，这一结果通过ELISA和Western blot分析得到证实。结论计算机模拟、体外实验和体内实验的综合结果表明，姜黄甲醇提取物及其活性成分凯拉西宁通过调控MAPK和NF-κB信号通路发挥强大的抗炎和抗氧化作用。这些结果为姜黄在炎症性疾病治疗中的传统应用提供了机制依据，并确定凯拉西宁是其治疗活性的关键因素。引言炎症和氧化应激是紧密相连的过程，它们影响着急性和慢性疾病的起始、进展和消退（Bellanti等人，2025年）。促炎细胞因子如白细胞介素-1β、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α可调控白细胞的募集、血管变化以及下游信号级联反应的激活，尤其是丝裂原活化蛋白激酶通路（ERK、JNK、p38）（Alqudah等人，2024年；Zhao等人，2025年）。这些信号会被调节性介质如白细胞介素-10所抵消，后者能够抑制促炎基因的表达并限制组织损伤。这些信号之间的平衡决定了炎症是消退还是发展成慢性病变（Liu等人，2025年）。C反应蛋白是一种广为人知的炎症标志物，它参与宿主防御、免疫调节和炎症反应，具有促炎和抗炎双重功能（Suiu等人，2026年）。MAPK信号通路能够整合细胞外的炎症信号，诱导生成可诱导的一氧化氮合酶和环氧化酶-2等关键酶。环氧化酶-2可催化前列腺素E2的生成，这是一种参与血管扩张、疼痛、发热和免疫调节的脂质介质（Ghara等人，2025年）。持续的MAPK激活和升高的TNF-α水平会进一步增加iNOS的表达，从而增加一氧化氮的生成，这在慢性炎症过程中可能导致氧化应激和组织损伤（Alqudah等人，2024年；Wu等人，2023年）。其他酶系统，如髓过氧化物酶和脂氧酶，也会产生活性氧化剂，加剧炎症反应（Kargapolova等人，2021年）。内源性抗氧化防御系统，包括总抗氧化能力、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶以及还原型谷胱甘肽，能够维持氧化还原平衡（Pap等人，2025年）。当促氧化剂的生成超过抗氧化能力时，脂质、蛋白质和DNA的氧化修饰会增强炎症信号传导，形成一种自我维持的循环（Ma等人，2024年；Jomova等人，2023年）。NF-κB是一种对氧化还原状态敏感的转录因子，它通过调控细胞因子、趋化因子和炎症酶，在炎症和氧化应激之间起到核心连接作用（Alqudah等人，2024年；Zhao等人，2025年；Akcakavak等人，2026年）。天然多酚可以通过抑制NF-κB、阻断MAPK信号通路、降低iNOS和COX-2的活性以及增强抗氧化防御来调节这一网络（Yahfoufi等人，2018年；Al-Khayri等人，2022年）。姜黄在印度东北部和东南亚地区的原住民社区中被传统上用于治疗关节炎、风湿病和伤口等炎症性疾病。本项研究通过机制分析为这些民族医药应用提供了依据，并为其治疗潜力提供了分子层面的证据（Dwivedi等人，2025年）。在姜黄的甲醇提取物中，通过HR-LC-MS鉴定出了36种多酚类化合物，其中凯拉西宁（花青素-3-葡萄糖苷）是最主要的黄酮类物质之一（Arati等人，2025年）。许多多酚类植物化合物可以通过抑制NF-κB驱动的细胞因子生成，从而降低iNOS、TNF-α和COX-2的表达，同时清除活性氧以恢复氧化还原平衡（Zhao等人，2025年；Castro-Moretti等人，2023年）。尽管关于花青素的生物活性已有越来越多的研究，但凯拉西宁（花青素-3-芦丁苷）的抗炎功效及其分子机制，尤其是在急性炎症过程中对MAPK和NF-κB信号通路的调控作用，仍需进一步研究。本研究旨在通过系统整合计算机模拟、体外实验和体内实验的方法来填补这一空白。具体而言，本研究：（1）通过分子对接和分子动力学模拟，评估从姜黄中鉴定出的36种多酚类化合物与主要炎症靶点（iNOS、MAPK和TNF-α）的结合亲和力和动态稳定性，重点关注凯拉西宁；（2）对得分最高的几种多酚类化合物进行基于PASS的生物活性预测和计算机模拟下的ADMET分析，以评估其药理潜力和药代动力学适用性；（3）通过体外试验，包括脂氧酶、环氧化酶-2和一氧化氮抑制试验，评估姜黄提取物和凯拉西宁的抗炎和抗氧化活性，随后在Wistar白化大鼠的卡拉胶诱导的足部水肿模型中进行体内验证；（4）检测细胞因子网络（IL-1β、IL-6和IL-10）的变化，关键炎症介质（CRP、NF-κB、iNOS、TNF-α、MAPK、MPO、COX-2和PGE-2）的调控情况，氧化应激（MDA）的减轻程度以及内源性抗氧化防御（TAOC、CAT、SOD、GPx、GSH和NO）的恢复情况。据我们所知，这是第一项通过整合计算机模拟、体外实验和体内实验方法，系统阐明Wistar白化大鼠卡拉胶诱导的足部水肿背后分子机制的研究。这种计算与实验相结合的方法不仅通过将目标预测与生物学验证相衔接，增强了机制解释的可靠性，还为炎症病理生理学以及MAPK和NF-κB信号通路的调控提供了新的见解。这一综合策略为理性药物发现以及针对性抗炎干预措施的开发奠定了坚实基础。片段提取从姜黄中获取植物配体从PubChem数据库中以结构数据文件格式获取了之前通过HR-LC–MS从姜黄中鉴定出的36种植物化学成分（Arati等人，2025年），以及三种参考抑制剂，用于分子对接研究（图S1；表S1）。这些化合物属于多种不同的化学类别，包括酚酸类（奎宁酸、肉桂酸、阿魏酸、原儿茶酸、香豆酸、龙胆酸、绿原酸、斯科普莱汀、姜辣素）。炎症受体的物理化学性质——TNF-α、MAPK和iNOS TNF-α（233个氨基酸；25.6千道尔顿）是最小的受体，MAPK（360个氨基酸；41.3千道尔顿）大小居中，而iNOS（1153个氨基酸；131.1千道尔顿）则是最大的。TNF-α（等电点6.44）和MAPK（等电点5.55）呈酸性，而iNOS（等电点8.20）呈碱性。稳定性指数显示，TNF-α和MAPK的稳定性适中，而iNOS则接近不稳定状态。TNF-α的热稳定性最高（脂肪族指数98.37）。所有蛋白质都具有亲水性（GRAVY值为负），其中iNOS的亲水性最强（–0.385）。iNOS的数值也最高。讨论本研究全面评估了花青素类黄酮凯拉西宁（25和50毫克/千克）的抗炎和抗氧化性能，通过整合计算机模拟、体外实验和体内实验的方法，比较了其与姜黄甲醇提取物（250和500毫克/千克）及常规药物的疗效（图16）。在我们之前对姜黄甲醇提取物的HR-LC–MS植物化学特征分析的基础上（Arati等人，2025年），又对36种生物活性植物化学成分进行了分子层面的分析。研究的局限性尽管取得了有希望的结果，但本研究也存在一些局限性。首先，凯拉西宁和姜黄甲醇提取物的抗炎效果是通过单一的急性炎症模型——卡拉胶诱导的足部水肿来评估的。虽然该模型被广泛用于评估抗炎活性，但为了确定其长期治疗潜力，还需要额外的慢性炎症模型和疾病特异性炎症模型。其次，虽然……结论本研究通过整合计算机模拟、体外实验和体内实验，为姜黄甲醇提取物及其主要活性成分凯拉西宁的抗炎和抗氧化潜力提供了全面的证据。计算机分析表明，凯拉西宁与关键炎症靶点，尤其是p38-MAPK和TNF-α，具有良好的相互作用，同时还具有理想的药代动力学特性、药物相似性以及较低的预期毒性。这些发现得到了体外实验的支持。CRediT作者贡献声明查克拉瓦蒂·多尔尚·米曼格沙：写作——审阅与编辑，写作——初稿，方法学，正式分析。莫里亚·库什布：写作——审阅与编辑，写作——初稿，方法学，正式分析。切特里·阿拉蒂：写作——审阅与编辑，写作——初稿，可视化，验证，软件，方法学，正式分析，数据整理。查克玛·索尼娅：写作——审阅与编辑，写作——初稿，方法学，正式分析。拉尔赫曼盖伊·祖阿里：写作——未引用参考文献Chi等人，2025年；Dzoyem和Eloff，2015年；Hammer，2001年；Parreiras等人，2026年；Peng等人，2025年；Speciale等人，2022年；Wang等人，2026年。伦理声明所有实验程序均按照米佐拉姆大学机构动物伦理委员会批准的规范进行（许可编号MZU/IAEC/2023-24/04）。利益冲突声明作者声明没有已知的财务利益或可能影响本文研究结果的个人关系。所有列出的作者均已阅读、审阅并批准了提交的手稿，并同意将其发表。此外，所有作者都同意对工作的所有方面负责。数据可用性本研究的结果数据可在合理请求下从相应作者处获得。本研究期间生成或分析的所有数据均包含在本文及其补充信息文件中。关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明作者在准备本文时使用了Quillbot?改写工具和ChatGPT来提升文本的清晰度和可读性。所有内容均由作者亲自审阅和编辑，他们对最终发布的文本负全责。资金来源本研究得到了新德里科学技术部的支持，属于科学和技术基础设施改进基金（FIST – 0级别）项目的一部分（编号）。SR/FST/LS-I/2017/15(C)，2018年9月6日）以及印度发展经济跨学科研究计划（STRIDE），印度新德里大学拨款委员会（UGC），编号F.2-2/2019（STRIDE-I），2019年12月3日）。未引用的参考文献：Ozpinar等人，2010年。利益冲突声明：?作者声明他们没有已知的可能影响本文所述工作的财务利益或个人关系。致谢：作者感谢印度米佐拉姆邦艾扎沃尔的米佐拉姆大学为开展这项研究工作所提供的基础设施和行政支持。