蘭科手參屬（Gymnadenia）植物的塊莖因形態酷似手掌而得名，是傳統藥食同源資源，常被作為藥膳食材用于泡酒、煲湯等。其不僅營養豐富、口味鮮美，還具有潤肺止咳、安神增智、增強體質等功效。手參屬的西南手參（Gymnadenia orchidis Lindl.）為多年生草本植物，產于我國陜西、甘肅、青海、湖北、四川、云南、西藏等地，分布于海拔2 800～4 100 m的山坡林、灌叢和高山草地中。四川省九龍縣地處攀西平原與青藏高原的過渡地帶，本課題組野外調查發現，西南手參在該縣北部海拔3 310～4 260 m的高寒灌叢草甸、針葉林等高海拔生境中分布廣泛，藥材蘊藏量較大，當地居民常將其塊莖作為特色藥膳食材，具有明確的食用傳統和應用基礎。隨著全球人口老齡化進程的加速，延緩衰老及降低衰老相關疾病風險已成為食品科學領域的重要研究方向。天然食源性活性物質憑借多靶點調控、低毒副作用等優勢，在抗衰老功能食品開發中展現出巨大潛力，而闡明其功效物質基礎與作用機制是實現產業化的核心前提。目前，針對西南手參生物活性的研究尚不充分。鄭振興等曾報道西南手參醇提物中含有抗氧化物質天麻素（Gas），提示其可能具備抗氧化與抗衰老潛力，但具體效應及機制有待明確。因此，西南手參醇提物（GoAE）可能通過其含有的Gas在緩解衰老方面發揮作用。

秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）因生命周期短、與人類基因同源性高達65%以上，且衰老相關表型（如壽命、運動能力、攝食功能等）易于觀察和量化，同時與衰老相關的信號通路在進化上非常保守，已成為評價食品功能因子抗衰老活性的評估模型。氧化應激是驅動衰老進程的核心環節，過量的活性氧（ROS）會直接攻擊生物體內的脂質、核酸和蛋白質等大分子物質，造成氧化損傷并加速秀麗隱桿線蟲的衰老進程，縮短其壽命。線粒體是細胞內ROS的主要產生場所，也是ROS攻擊的首要靶點，其結構完整性與功能穩定性的異常被普遍認為是衰老的關鍵反映標志和潛在驅動因素。目前已有研究報道，多種天然活性成分可通過調節相關信號通路發揮抗衰老作用。張進等研究發現，人參皂苷Rg1可能通過激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）和雷帕霉素機制靶蛋白信號通路，抑制D-半乳糖誘導的腦衰老進程，從而起到延緩衰老作用。吳晶魁等研究證實，三七皂苷R1可激活核因子E2相關因子2和血紅素加氧酶-1信號通路，進而上調腎病小鼠的超氧化物歧化酶（SOD）活性并降低丙二醛（MDA）含量，表明其通過抗氧化活性有效改善了腎功能。Feng Shiling等研究證實，三七均一多糖MRP5可顯著延長秀麗隱桿線蟲壽命。該組分通過清除ROS、降低MDA含量并增強抗氧化酶活性，有效緩解了機體的氧化損傷。盡管本課題組前期研究已發現GoAE具有顯著的抗氧化與抗腫瘤活性，但其是否具備抗衰老作用，特別是其是否通過抗氧化與線粒體保護機制介導，目前尚缺乏系統研究。

因此，四川師范大學生命科學學院的陳周雯、任雨敏和馬丹煒*等人以四川省九龍縣高海拔地區特產的西南手參塊莖為原料制備GoAE，首先系統評價GoAE對線蟲壽命、運動能力、攝食行為及抗氧化能力的影響；進而通過構建魚藤酮（RO）誘導的線粒體損傷模型，從分子（異常形成蛋白16（DAF-16）/SOD-3信號通路）、細胞（線粒體功能）及超微結構（線粒體形態）多個層面，深入解析GoAE通過調控線粒體穩態發揮延緩衰老作用的分子機制，旨在為九龍縣西南手參這一青藏高原特色藥食資源的功能食品開發提供科學理論依據，同時為天然抗衰老活性物質的篩選與機制研究提供參考。

1 GoAE和Gas抗衰老活性分析

GoAE和Gas均有延長線蟲壽命的作用（圖1）。與對照組相比，較高質量濃度（1.0 mg/mL和2.0 mg/mL）的GoAE可顯著延長N2線蟲壽命，且效果呈濃度依賴性（圖1A）；Gas處理也延長了線蟲壽命，但最高處理質量濃度（50.0 μg/mL）僅使平均壽命延長13.02%，顯著低于對應的GoAE處理組，其抗衰老活性弱于GoAE（圖1B）。

氧化應激實驗進一步顯示，2.0 mg/mL GoAE與50.0 μg/mL Gas分別將氧化損傷線蟲的最長壽命由8 h延長至19 h和11 h，平均壽命分別延長132.76%與37.52%（P＜0.05），表明Gas的抗氧化應激能力亦弱于GoAE（圖2）。

由圖3可知，GoAE和Gas均有利于提升線蟲的咽泵頻率、運動能力和生長發育狀態，且GoAE的效果優于Gas。與對照組相比，2.0 mg/mL GoAE和50.0 μg/mL Gas處理4 d后，N2線蟲的咽泵頻率分別增加了23.61%和12.6%（圖3A、E），擺動頻率分別增加了2.38%和19.84%（圖3B、F），GoAE處理組的體長和體寬分別增加12.81%和8.89%（圖3C、D），Gas處理組的體長增加了8.75%，但體寬變化不顯著（圖3G、H）。兩個處理組的每天產卵量（圖4A、C）和總產卵量（圖4B、D）均無顯著變化。綜上，GoAE和Gas均具有抗衰老活性，其中GoAE在延長壽命、抗氧化應激及改善線蟲生理功能方面均優于Gas。推測其原因是GoAE的多成分協同作用。后續實驗僅以GoAE為研究對象進行分析。

2 GoAE對線蟲氧化應激的緩解效應

與對照組相比，20 μmol/L RO處理顯著提高了氧化應激水平，使ROS含量上升89.67%（P＜0.05）（圖5），脂質過氧化產物MDA含量從1.74 nmol/mg增至4.48 nmol/mg（P＜0.05）（圖6）；SOD活力和CAT活力分別下降了14.37%和81.1%（P＜0.05）（圖7）。轉基因線蟲CF1553的SOD-3蛋白表達量和轉基因線蟲CL2070的HSP-16.2蛋白表達量分別下降了17.07%和19.71%（圖8、9）。進一步研究發現，RO顯著抑制了daf-16及其下游相關抗氧化基因的表達，daf-16、sod-1、sod-3和ctl-1分別下調了50.86%、21.82%、14.2%和76.75%（圖10）。由于DAF-16/叉頭框蛋白O（forkhead box O，FOXO）是調控抗氧化防御的上游樞紐，其表達受抑制可直接導致下游靶基因轉錄水平減少，從而系統性地削弱抗氧化能力。結果表明，RO可能通過干擾DAF-16/FOXO信號通路削弱線蟲的抗氧化防御能力，進而加劇氧化應激損傷。

與RO組相比，經GoAE干預后線蟲體內的ROS水平降低47.64%（圖5），MDA含量下降40.18%（圖6），SOD活力和CAT活力分別升高26.8%和166.93%（圖7），sod-1、sod-3、ctl-1、daf-16和hsp-16.2表達量分別上調了35.46%、40.35%、347.37%、36.02%和27.7%（圖10），轉基因線蟲CF1553的SOD-3表達量升高38.96%（圖8），轉基因線蟲CL2070的HSP-16.2表達量升高（圖9）。

上述結果表明，RO處理會導致線蟲體內ROS爆發，膜脂過氧化加劇，抗氧化酶的基因表達和酶活性降低，線蟲受到了明顯的氧化損傷。而GoAE可通過激活DAF-16/FOXO通路上調抗氧化基因表達，增強SOD和CAT等抗氧化酶活性，從而有效緩解線蟲氧化損傷。

3 GoAE對線蟲線粒體氧化損傷的修復作用

與對照組相比，RO處理導致線蟲線粒體數量降低了14.32%（P＜0.05）（圖11）；線粒體內出現空泡，線粒體形狀不規則，外膜呈現彌漫性（圖12）；線粒體膜電位降低61.64%（圖13）；轉基因線蟲CB7272的內膜蛋白的綠色熒光蛋白（GFP）熒光強度下降了14.48%（P＜0.05），但紅色熒光蛋白（RFP）熒光強度變化不大（圖14）；線粒體外膜蛋白線粒體外膜轉位酶7（TOM-7）的GFP熒光強度降低了36.67%（P＜0.05）（圖15）。內膜復合物相關基因atp-2、clk-1、fzo-1和eat-3的表達量較對照組顯著下調，降幅分別為29.71%、7.39%、44.28%、20.5%和27.37%；線粒體融合基因eat-3和fzo-1的表達量分別下調48%和50%，而線粒體分裂基因drp-1基因表達量上調了31%（圖16）；自噬相關基因unc-51、atg-7、bec-1、Igg-2和vps-34的表達量分別下調了12.25%、26.46%、23.24%、16.16%和23.49%（圖17）。

與RO組相比，RO+GoAE組的線粒體數量增加了8.7%（圖11）；線粒體膜形態恢復正常，空泡數量減少（圖12）；線蟲線粒體膜電位增加了45.36%（圖13）；轉基因線蟲CB7272的GFP相對熒光強度增加了17.33%（圖14）；外膜蛋白TOM-7的GFP相對熒光強度增加了29.16%（圖15）；線粒體內膜復合物相關基因gas-1、mev-1、clk-1、isp-1和atp-2的表達量分別上調了62.61%、17.47%、23.14%、41.2%和22.85%，eat-3和fzo-1基因的表達量分別上調了10.85%和61.22%，drp-1基因的表達量下調了12%（圖16）；線粒體自噬相關基因unc-51、atg-7、bec-1、Igg-2和vps-34的表達量分別上調32.08%、40.73%、49.3%、25.64%和23.96%（圖17）。

上述結果表明，RO處理顯著損害線粒體功能，表現為線粒體數量減少、結構異常、膜電位下降，并伴隨線粒體融合基因（eat-3、fzo-1）和自噬相關基因（如atg-7、bec-1）的下調，以及分裂基因（drp-1）的上調。而GoAE可有效逆轉RO誘導的線粒體氧化損傷和功能障礙，通過恢復線粒體動力學平衡并激活自噬通路，拮抗RO誘導的線粒體功能障礙，展現出顯著的線粒體保護潛力。

4 討 論

4.1 GoAE具有延緩衰老的活性

壽命是衡量線蟲衰老進程的核心指標，其與機體的抗氧化能力密切相關。衰老過程中機體的氧化應激防御系統功能逐漸衰退，因此生物體在氧化應激條件下的抗氧化能力可作為評估抗衰老效果的關鍵參數。近年來，植物天然產物因其多靶點作用機制和較低的毒副作用在抗衰老研究領域展現出顯著優勢。例如，銀杏籽提取物和金銀花提取物均能有效延長秀麗隱桿線蟲的壽命。迷迭香的乙醇提取物能增加線蟲對氧化應激和熱應激的抵抗力，延長線蟲壽命。本研究結果表明，GoAE及其活性物質Gas均有效延長了線蟲的壽命，2.0 mg/mL GoAE和50.0 μg/mL Gas（相當于GoAE中Gas質量濃度的10倍）分別使線蟲的平均壽命延長了16.65%和13.02%；衰老能夠引起身體機能的退化，如運動能力、進食能力和生長發育等。線蟲在液體中的擺動頻率可表征線蟲的健康狀態；咽泵頻率能反映線蟲的進食能力；線蟲體長和體寬的變化可以反映其發育速度及生理狀況。本研究結果表明，經GoAE和Gas處理后，線蟲的咽泵次數顯著增加，擺動能力顯著增強，GoAE明顯增加了線蟲體長和體寬，Gas增加線蟲的體長，表明GoAE和Gas能夠改善由衰老帶來生理指標變化，但對生殖能力影響不大。

比較發現，GoAE對線蟲各項指標的正效應均顯著優于Gas，這一差異可能源于GoAE的多組分特性。Gas作為單一成分，雖具有一定抗衰老活性，但其效果受限于單一靶點的作用模式；而GoAE可能通過多成分協同調控多條通路形成“多靶點-多通路”的網絡效應，從而更全面地增強機體的抗衰老能力。

4.2 GoAE通過激活DAF-16/FOXO通路構建多層次抗氧化防御網絡

氧化應激是衰老的核心驅動因素之一，其作用機制主要表現為ROS的過量積累引發脂質過氧化反應，形成MDA等毒性產物，導致細胞和組織損傷。這一過程不僅會直接破壞生物大分子，還會削弱機體內源性抗氧化防御系統，加速衰老進程。在生物體的抗氧化防御體系中，SOD、CAT等抗氧化酶發揮著關鍵作用，是清除ROS、維持氧化還原平衡的重要防線。近年研究發現，許多植物天然產物可通過上調抗氧化酶活性或調控相關信號通路等機制發揮抗氧化作用。如苦瓜皂苷和三七醇提物均能調控線蟲體內抗氧化酶活性上升，同時降低MDA含量和ROS水平。本研究結果表明，GoAE能有效抑制RO誘導的線蟲體內ROS爆發和脂質過氧化反應，該作用與GoAE能顯著增加SOD活性、CAT活性及HSPs表達有關。SOD能夠將機體產生的超氧陰離子自由基轉化為H2O2，而H2O2進一步被CAT分解為H2O和O2，可防止氧化-抗氧化失衡。HSPs表達增加有助于修復氧化應激導致的變性蛋白質，增強細胞的應激耐受能力，從而協同提升線蟲的抗氧化防御水平。

胰島素/胰島素樣生長因子-1信號通路是調控秀麗隱桿線蟲壽命的關鍵通路，其核心轉錄因子DAF-16/FOXO通過調控下游靶基因的表達，影響機體的應激反應、代謝穩態和壽命。已有研究證明，橙皮苷、人參皂苷、藍莓多酚等植物活性成分均可通過激活DAF-16/FOXO轉錄因子發揮抗衰老作用。通過機制比較發現，橙皮苷主要通過DAF-16的胞質-核轉位增強SOD-3表達，人參皂苷通過DAF-16與SKN-1的協同作用能夠延長壽命約14.02%，藍莓多酚則依賴DAF-16通路增強氧化應激抵抗；而GoAE不僅能顯著逆轉RO對daf-16表達的抑制，還能廣泛上調sod-1、sod-3和ctl-1的表達，其調控的基因范圍更廣，對DAF-16通路的激活效率更高，這可能是其延長壽命效果優于多數植物提取物的重要原因。這一調控作用不僅減輕了氧化應激損傷，還通過改善細胞的抗氧化能力延緩了衰老進程，最終表現為線蟲壽命的顯著延長。

上述結果表明，GoAE可能通過激活DAF-16/FOXO通路，協同調控SOD、CAT和HSPs等關鍵抗氧化因子，形成多層次的抗氧化防御網絡，從而發揮其抗衰老作用（圖18）。

4.3 GoAE通過調控線粒體動力學與自噬修復氧化損傷性功能障礙

線粒體是細胞的能量代謝中心和氧化應激的主要靶點，其結構和功能的完整性對維持細胞穩態至關重要。線粒體功能障礙表現為線粒體形態異常，如出現腫脹、斷裂、異常融合或聚集等現象，同時伴隨著線粒體數量的顯著變化（如過度增生或凋亡）。線粒體形態、大小和數量等的改變往往與線粒體膜電位的變化有關。此外，線粒體內膜復合物作為呼吸鏈的核心組件，當其蛋白結構或編碼基因發生突變時，可導致能量代謝障礙、氧化磷酸化效率下降及物質跨膜運輸異常。本研究結果表明，在GoAE干預下，RO誘導的線粒體功能障礙得到有效緩解，具體表現為線粒體形態和數量異常得到恢復，線粒體膜電位趨于穩定，蛋白表達水平及復合物I、II、III、V和輔酶Q相關基因的表達下調均被顯著逆轉。上述結果表明，GoAE可能通過多靶點作用修復了因氧化損傷而引起的線粒體功能障礙。

線粒體動力學是一個高度復雜的網絡，涵蓋了線粒體沿細胞骨架的運動、線粒體結構的調節以及通過融合與裂變事件介導的連通性。在線粒體動力學調控方面，GoAE展現出相較于已知調節劑的獨特優勢：蟲草素通過AMPK磷酸化單方面抑制drp-1介導的過度分裂，次血紅素六肽同時下調drp-1和eat-3的表達但可能導致融合不足；而GoAE能同時下調drp-1表達并上調fzo-1和eat-3表達，這種對分裂與融合過程的精確雙向調節，使其在恢復線粒體網絡穩定性與功能方面表現更為均衡和徹底。線粒體穩態依賴分裂與融合的動態平衡。分裂通過drp-1基因介導的選擇性清除機制清除功能受損線粒體，防止ROS積累；融合則通過fzo-1（外膜）和eat-3（內膜）基因介導，促進細胞器間物質交換以維持功能完整性。本研究發現，GoAE通過這種雙向調控機制有效恢復了RO破壞的線粒體功能。

線粒體自噬是一種清除功能障礙或受損線粒體的自我調節過程，主要由PINK1/Parkin和線粒體自噬特異性受體途徑調節，自噬過程受到抑制或過度激活，均可能導致線粒體功能障礙加劇。杜仲花提取物主要經DAF-2/DAF-16胰島素通路間接激活自噬，甜茶多糖通過提升整體自噬流量，靈芝則依賴ATG-8/LC3途徑促進自噬體形成；而GoAE可能通過TOM-7/PINK1/Beclin 1軸精確調控自噬：它能夠顯著提升TOM-7表達，進而恢復PINK1穩定性，促進bec-1與atg-7等核心自噬基因表達，這一上游靶向調控機制相較于其他天然產物的作用路徑更為直接與特異。線粒體自噬是清除功能障礙線粒體的關鍵過程。TOM-7作為線粒體外膜轉運酶復合體的關鍵組分，其表達沉默會通過抑制PINK1/Beclin 1通路削弱自噬功能。本研究發現，GoAE通過上調TOM-7表達及后續自噬相關基因，有效促進了受損線粒體的清除與功能修復（圖17）。

5 結 論

GoAE及其活性成分Gas具有延長秀麗隱桿線蟲壽命的功效，并顯著改善運動能力（擺動頻率）、進食能力（咽泵頻率）及生長發育（體長/體寬）等衰老相關生理指標，但對線蟲的生殖能力影響甚微。GoAE的綜合效果優于單一成分Gas，提示其多組分可能通過“多靶點-多通路”網絡協同發揮抗衰老作用。GoAE的抗衰老活性與其激活DAF-16/FOXO通路，增強SOD、CAT等抗氧化酶活性，同時通過調控drp-1介導的線粒體動力學和PINK1-Beclin 1依賴的自噬途徑，修復氧化損傷導致的線粒體功能障礙有關。本研究為天然產物多組分協同干預衰老以及發掘新型線粒體靶向抗衰老劑奠定了理論與實驗基礎。

作者簡介

通信作者：

馬丹煒 教授

馬丹煒，四川師范大學生命科學學院，博士生導師，成都市人民政府參事。1985年畢業于中山大學生物系植物專業獲理學學士學位，同年任職于四川師范大學至今，其間先后獲得西南師范大學理學碩士學位和四川大學理學博士學位。長期致力于植物資源開發和利用的相關研究，主持和主研國家自然基金面上項目等各級科研課題30余項，主編四川省規劃教材6 部，在國內外學術刊物發表論文100余篇。

引文格式：

陳周雯, 任雨敏, 唐鮮, 等. 西南手參醇提物通過抗氧化途徑延緩秀麗隱桿線蟲衰老的機制[J]. 食品科學, 2026, 47(6): 214-225. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250910-079.

CHEN Zhouwen, REN Yumin, TANG Xian, et al. Mechanism by which alcohol extract from Gymnadenia orchidis delays aging in Caenorhabditis elegans via the antioxidant pathway[J]. Food Science, 2026, 47(6): 214-225. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250910-079.

實習編輯：普怡然；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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