从牛肝菌里分离出的这个天然成分，竟是对抗“肌肉流失”的潜力股？网络药理学+动物实验双重验证

近日，云南农业大学食品科学技术学院盛军教授、马啸教授与陆娟老师团队，在国际食品科学期刊《Food Science and Human Wellness》上发表了一项有趣的研究。团队从牛肝菌中分离提取出天然黄酮类成分——山奈酚（Kaempferol， Kae），并采用“计算+实验”相结合的方法，系统验证了它对地塞米松诱导肌肉萎缩的保护作用^[1]。

 

牛肝菌是大家熟悉的珍稀食用菌，肉质肥厚、香气浓郁，不仅味道鲜美，营养价值和药用价值也一直备受关注。肌肉萎缩这个词听起来离年轻人很远，但其实长期使用激素类药物（比如地塞米松）、久坐不动、或者随着年龄增长，肌肉都会悄悄流失。从牛肝菌里分离出的山奈酚到底能不能帮上忙？它又是怎么起作用的？下面我们结合论文的图表和数据，把这件事说清楚。

 

研究背景：为什么要关注“激素导致的肌肉流失”？

 

骨骼肌是人体最大的器官，占体重的40%左右，不仅管运动，还参与全身的代谢调节。很多疾病到了后期都会伴随肌肉萎缩——患者四肢无力、消瘦、生活质量断崖式下降。

 

临床上，地塞米松（Dexamethasone， Dex） 是一类广泛使用的糖皮质激素，抗炎效果很好，但它有个明显的副作用：加速肌肉蛋白质分解、抑制蛋白质合成，长期或大剂量使用会导致肌肉萎缩。这也是激素类药物在临床应用中的一大痛点。

 

目前肌肉萎缩的治疗主要靠运动康复，还没有特效药。而越来越多的研究发现，食药用菌中的天然活性成分在抗氧化、抗炎方面潜力很大。山奈酚就是其中备受关注的一个，它广泛存在于牛肝菌、灰平菇、灵芝等食药用菌中

 

 

图 1（A）山奈酚的结构式。（B）山奈酚的结构式，其中碳原子为灰色，氧原子为红色，氢原子为白色。（C）含有山奈酚成分的草药蛋白互作网络图。

 

研究是怎么做的？

 

这篇论文的亮点在于方法学非常完整，走了一条“计算机预测+ 动物验证”的双验证路线。

 

整个研究的流程可以概括为：

1. 第一步：网络药理学“海选”——用数据库找出山奈酚可能作用的靶点，以及肌肉萎缩相关的疾病基因，取交集，看看山奈酚理论上能“打”到哪些目标。

2. 第二步：分子对接“验靶”——用计算机模拟山奈酚和关键蛋白的结合姿态，计算结合强度，验证“能不能结合得上”。

3. 第三步：动物实验“实战”——用地塞米松给小鼠造肌肉萎缩模型，同时给不同剂量的山奈酚，观察能不能缓解。

4. 第四步：分子检测“复盘”——检测小鼠肌肉组织中相关信号通路蛋白的表达变化，验证计算机预测的结果对不对。

 

这套组合拳下来，得出的结论可信度就比单纯做一个实验高很多。

 

 

图 2山奈酚治疗肌肉萎缩的计算机辅助药物设计流程图。

 

第一回合：网络药理学——预测山奈酚能干什么

 

研究团队从TCMSP、SwissTargetPrediction等多个数据库里，找到了山奈酚的275个潜在作用靶点，又从GeneCards、DisGeNET等疾病数据库里找到了肌肉萎缩相关的12294个基因。两者取交集，发现228个重叠靶点。这说明山奈酚从理论上确实有干预肌肉萎缩的潜力。

 

接着，把这些重叠靶点画成一张蛋白互作网络图，颜色越深、圈越大的节点，说明它在网络中越重要。最终筛选出了167个核心靶点。

 

图 3山奈酚抗肌肉萎缩靶点蛋白的PPI网络构建。（A）通过TCMSP、SwissTargetPrediction、Binding Database Home、PharmMapper数据库筛选，共鉴定出275个山奈酚靶点。同时，利用DisGeNET、GeneCards和OMIM数据库，鉴定出12,294个与肌肉萎缩相关的基因，Venn图显示两者有228个交集点。（B）山奈酚抗肌肉萎缩靶点的PPI网络。节点代表蛋白，边代表靶点之间的相互作用。节点颜色和大小与度值相关，颜色越深、节点越大表示度值越高。（C）以度值中位数为筛选标准，共筛选出167个核心靶点，度值较高的节点被认为更重要。

 

为了搞清楚这些靶点主要参与哪些生物过程，团队做了GO功能富集分析和KEGG通路富集分析。

 

GO分析显示，这些靶点主要富集在“活性氧代谢过程（metabolic process of reactive oxygen species）”、“氧化应激响应（response to oxidative stress）”等生物过程，作用位置集中在“膜微区（membrane microdomains）”和“膜区域（membrane regions）”，分子功能上主要涉及“磷酸酶结合（phosphatase binding）”。这暗示山奈酚的抗肌肉萎缩作用很可能和抗氧化、抗炎有关。

 

KEGG通路分析则锁定了PI3K/AKT/mTOR信号通路（管蛋白质合成）和MAPK信号通路（管应激和炎症）。转录因子分析还发现RELA、JUN、NFKB等可能是关键的“开关”。

 

这些计算机预测的结果，为后面的动物实验指明了方向。

 

 

图 4 山奈酚抗肌肉萎缩靶点的功能富集分析。（A）山奈酚抗肌肉萎缩靶点的GO富集分析，包括生物过程、细胞组分和分子功能。X轴表示富集因子。（B）山奈酚抗肌肉萎缩靶点的KEGG通路疾病富集分析。根据P值从小到大的顺序，筛选出10条最显著的KEGG通路。（C）山奈酚抗肌肉萎缩靶点的KEGG通路分类。（D）山奈酚抗肌肉萎缩靶点的潜在关键转录因子。根据P值从小到大的顺序，筛选出前20个显著的转录因子。

 

 

第二回合：动物实验——山奈酚真的能保住肌肉吗？

 

有了理论的“地图”，接下来就是实打实的动物实验了。

 

实验设计是这样的：给小鼠连续17天腹腔注射地塞米松（每天25 mg/kg），同时给其中两组分别灌胃低剂量（25 mg/kg）和高剂量（50 mg/kg）的山奈酚。然后记录体重、肌肉重量、抓力和游泳耐力。

 

结果非常直观：

 

1. 体重和肌肉重量保住了。 模型组小鼠体重持续下降，而山奈酚治疗组从第7天开始就明显减缓了体重丢失。从解剖后的肌肉照片和重量数据看，山奈酚能显著减缓腓肠肌（gastrocnemius）、比目鱼肌（soleus）、股二头肌（biceps femoris）等下肢肌肉的萎缩速度，其中对腓肠肌的保护效果最明显。

 

 

图 5山奈酚减缓地塞米松诱导的小鼠体重和肌肉质量下降。（A）实验时间线。（B）体重变化。（C）摄食量。（D）饮水量。（E）后肢肌肉代表性图片。（F-I）腓肠肌、比目鱼肌、胫骨前肌和股二头肌的重量。

 

2. 肌肉力量和耐力提升了。 HE染色显示，地塞米松让肌纤维横截面积显著缩小，而山奈酚治疗组的肌纤维直径明显更粗。在抓力测试（grip strength test）中，山奈酚组的后肢拉力显著高于模型组；在强迫游泳耐力测试（forced swimming test）中，山奈酚组的游泳时间也更长。

 

这说明山奈酚不仅“保住”了肌肉的量，还“保住”了肌肉的质。

 

图 6山奈酚减轻地塞米松诱导的小鼠肌肉功能障碍。（A）腓肠肌肌纤维横切面的代表性HE染色图，上下标尺 = 200 μm。（B）腓肠肌肌纤维横切面直径统计。（C）腓肠肌肌纤维横切面积统计。（D）强迫游泳时间。（E）抓力。数据以均值±标准误表示（n = 4）。P < 0.001，与对照组比较；P < 0.001，与模型组比较。

 

第三回合：分子机制——山奈酚到底是怎么做到的？

 

这是整篇论文最核心的部分。团队通过Western blot实验，一层层揭示了山奈酚作用的分子链条。

 

机制一：激活PI3K/AKT/mTOR信号通路，促进蛋白合成、抑制蛋白分解

 

PI3K/AKT/mTOR信号通路是细胞内的“蛋白质合成总开关”。地塞米松会抑制这个通路，导致蛋白质合成减少。而山奈酚治疗组能显著激活这条通路，让AKT和mTOR的磷酸化水平回升。

 

激活AKT的另一个重要后果是抑制下游的Foxo1/Foxo3转录因子。Foxo1/Foxo3被抑制后，两个著名的“肌肉萎缩标志物”——Atrogin1和MuRF1（E3泛素连接酶）——的表达就降下来了。这两个酶的作用是给蛋白质“贴标签”送去分解，把它们按住，蛋白分解自然就慢了。

 

同时，山奈酚还提升了MEF2C的表达。MEF2C是调控肌肉分化的重要转录因子，它的升高意味着肌肉的修复和力量维持能力可能得到了增强。

 

 

图 7山奈酚对地塞米松诱导的小鼠肌肉组织中PI3K/AKT/mTOR信号通路蛋白表达的影响。（A）Western blot代表性条带。（B-G）光密度分析。（H-I）血清中CK-MB和CR水平。数据以均值±标准误表示（n = 4）。P < 0.01，P < 0.001，与对照组比较；P < 0.01，P < 0.001，与模型组比较。

 

 

 

图 8山奈酚对地塞米松诱导的小鼠肌肉组织中MAPK和Foxo信号通路蛋白表达的影响。（A）蛋白印迹检测蛋白表达和磷酸化水平。（B）p-p38/p38比值。（C）P-ERK/ERK比值。（D）P-JNK/JNK比值。（E）P-Foxo1/Foxo1比值。（F）P-Foxo3/Foxo3比值。（G）MEF2C/β-actin。（H）ALB/β-actin蛋白条带。数据以均值±标准误表示（n = 3）。P < 0.05，P < 0.001，与对照组比较；*P < 0.05，P < 0.01，***P < 0.001，与模型组比较。

 

机制二：激活NRF2/HO-1/KEAP1信号通路，抗氧化、抗炎

 

地塞米松处理会让小鼠体内氧化应激水平飙升，表现为血清中MDA（丙二醛，malondialdehyde） 和LDH（乳酸脱氢酶，lactate dehydrogenase） 升高，而抗氧化酶SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）、GSH（谷胱甘肽）、T-AOC（总抗氧化能力） 活性下降。山奈酚治疗组几乎把所有这些指标都逆转了。

 

这背后是山奈酚激活了NRF2/HO-1/KEAP1信号通路。NRF2（核因子E2相关因子2）是细胞对抗氧化应激的“总指挥”，被激活后会进入细胞核，启动一系列抗氧化基因的表达，包括HO-1（血红素加氧酶-1） 和NQO-1（醌氧化还原酶-1）。与此同时，炎症因子COX-2（环氧合酶-2） 的表达也被山奈酚压了下来。

 

免疫组化染色（IHC）的结果也印证了这一点：山奈酚组小鼠肌肉组织中，肌肉萎缩标志物Atrogin1和炎症因子TNF-α（肿瘤坏死因子-α） 的阳性染色（棕色）明显减少，而细胞保护性蛋白HSP90（热休克蛋白90） 和抗炎因子IL-10（白细胞介素-10） 的染色则显著增强。

 

图 9山奈酚对血清中氧化还原系统的影响。血清中（A）LDH、（B）GSH、（C）T-AOC、（D）CAT、（E）SOD、（F）MDA水平。数据以均值±标准误表示（n = 4）。P < 0.01，P < 0.001，与对照组比较；P < 0.05，P < 0.01，*P < 0.001，与模型组比较。

 

 

图 10山奈酚对地塞米松诱导的小鼠肌肉组织中NRF2/HO-1/KEAP1信号通路蛋白表达的影响。（A）Western blot检测蛋白表达水平。（B）NRF2/β-actin密度值。（C）HO-1/β-actin。（D）KEAP1/β-actin。（E）NQO-1/β-actin。（F）COX-2/β-actin蛋白条带密度值。数据以均值±标准误表示（n = 3）。*P < 0.05，**P < 0.01，与对照组比较；*P < 0.05，**P < 0.01，与模型组比较。

 

 

图 11 山奈酚减少地塞米松诱导的小鼠腓肠肌中泛素化因子和炎症因子的释放。（A）组织免疫组化染色。（B）Atrogin1、（C）MYHC、（D）TNF-α、（E）TP53、（F）IL-10、（G）HSP90的免疫组化表达。数据以均值±标准误表示（n = 3）。标尺 = 200 μm。P < 0.05，P < 0.001，与对照组比较；P < 0.05，P < 0.001，与模型组比较。

 

 

第四回合：分子对接与动力学模拟——眼见为实的“结合”

 

为了进一步确认山奈酚是不是直接作用于这些关键靶点，团队做了分子对接（molecular docking） 和分子动力学模拟（molecular dynamics simulation， MDS）。

 

简单来说，就是用计算机模拟山奈酚分子和靶点蛋白“锁和钥匙”的结合过程。结果显示，山奈酚与AKT1和NRF2的结合能分别为-8.6和-8.3 kcal/mol（负值越大结合越强），结合姿态稳定。在100纳秒的分子动力学模拟中，复合物的RMSD（均方根偏差） 和Rg（回旋半径） 曲线很快趋于平稳，说明山奈酚和这两个靶蛋白形成的复合物非常稳定。

 

这从结构生物学层面证实了山奈酚确实能直接作用于PI3K/AKT和NRF2这两条通路的核心蛋白。

 

图 12山奈酚与关键靶点受体的结构相互作用。（A）山奈酚与ALB的3D结合姿态示意图。（B）山奈酚与TNF-α的3D结合姿态示意图。（C）山奈酚与TP53的3D结合姿态示意图。（D）山奈酚与HSP90的3D结合姿态示意图。（E）山奈酚与AKT1的3D结合姿态示意图。（F）NRF2与山奈酚的3D结合姿态示意图。（M）山奈酚与ALB、TP53、TNF-α、HSP90和AKT1的结合能示意图。（G）复合物分子动力学模拟的RMSD图。（H）复合物分子动力学模拟的回旋半径变化图。（I）复合物分子动力学模拟的溶剂可及表面积图。（J）复合物分子动力学模拟的RMSF图，显示表面区域波动较大。（K）蛋白与化合物之间形成的氢键数量。（L）复合物与水分子之间形成的氢键数量。

 

总结：从牛肝菌里走出的“肌肉保护候选分子”

 

这项研究用网络药理学、动物实验和计算机模拟三个层次，系统地验证了从牛肝菌中分离的山奈酚对地塞米松诱导肌肉萎缩的保护作用。

 

促进合成端：激活PI3K/AKT/mTOR信号通路 → 抑制Foxo1/Foxo3 → 减少Atrogin1和MuRF1 → 降低蛋白分解、促进蛋白合成。

 

抗氧化抗炎端：激活NRF2/HO-1/KEAP1信号通路 → 提升抗氧化酶活性、降低COX-2和TNF-α炎症因子 → 减少氧化损伤和炎症对肌肉的破坏。

 

两条通路相对独立，但在山奈酚的作用下协同发挥肌肉保护效应。

 

 

图 13山奈酚抗肌肉萎缩的作用机制示意图。

 

对于关注食用菌营养价值的读者来说，这项研究的意义在于：它从分子层面揭示了牛肝菌中的山奈酚为什么可能对肌肉健康有益。虽然这还只是动物实验阶段的结果，距离真正的临床应用还有很长的路要走，但它无疑为我们理解“牛肝菌为什么好”提供了新的科学注脚。

 

对于需要长期使用激素类药物的人群、或者关注肌肉健康的中老年人来说，日常饮食中适当增加牛肝菌等富含山奈酚的食药用菌，或许是一种值得考虑的营养策略。当然，这也为未来开发基于牛肝菌活性成分的功能性食品或特医食品，提供了新的思路和科学依据。

 

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引用文献：

Zhang, M., Chang, G., Gao, S., Wei, J., Chen, M., Song, L., Lu, J., Sheng, J., & Ma, X. (2026). Kaempferol protects against dexamethasone-induced muscle atrophy in mice by increasing PI3K/AKT/mTOR and NRF2/HO-1/KEAP1 signaling pathways: network pharmacology, molecular docking, and experimental validation studies. Food Science and Human Wellness, 15, 110-127.