摘要：本研究探讨了薏苡仁提取物的抗瘙痒和免疫调节作用，重点关注其在HMC-1细胞中对组胺释放和白细胞介素（IL）-31细胞因子产生的影响。该提取物显著抑制了这两种因子，表明其具有缓解瘙痒的潜力。在瘙痒诱导的小鼠模型中，薏苡仁提取物在抗瘙痒效果上优于泼尼松龙，同时改善了皮肤病变并抑制了肥大细胞浸润。该提取物抑制了类胰蛋白酶的表达和释放，抑制了肥大细胞增殖，并降低了硝酸盐氧化物的产生，显示出抗炎特性。薏苡仁提取物在抑制炎症和瘙痒方面具有潜力，是一种有价值的临床候选药物。此外，对薏苡仁中薏苡素含量的分析显示，其含量随生长时间变化，表明其具有作为抗瘙痒和增强免疫力功能性材料的潜力。
1 引言
在工业化国家中，特应性皮炎的患病率正在上升，成人和儿童的患病率分别为2%-10%和15%-30%[1,2]。因此，目前正在进行持续研究以解决这一问题。特应性皮炎的发病机制涉及多种因素，包括环境和遗传因素、皮肤屏障破坏导致的经皮水分流失、皮肤脂质成分减少、角质形成细胞分化异常、免疫反应异常以及皮肤病变导致的感染机会[3,4]。
特应性皮炎的主要症状是严重炎症，伴有皮肤瘙痒。从免疫学角度来看，该病症的特点是免疫细胞过度浸润皮肤病变。这种浸润促进了炎症细胞因子的产生，包括肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）。同时，CD4+ T细胞，特别是Th2、Th17和Th22细胞，发生偏向性分化，产生大量与炎症相关的细胞因子和趋化因子，进一步加剧了炎症反应[5]。值得注意的是，代表性Th2细胞因子IL-4的产生增加会刺激B细胞，导致血浆免疫球蛋白E（IgE）水平升高。这反过来又增加了包括肥大细胞在内的炎性免疫细胞向皮肤的浸润，加剧了瘙痒和炎症反应[6]。白细胞介素-31（IL-31）是一种在免疫系统中发挥关键作用的细胞因子，与瘙痒密切相关[7]。它主要由T细胞，特别是Th2细胞分泌，被认为是各种炎症性皮肤病中瘙痒的关键介质。
肥大细胞在机体的先天免疫和适应性免疫中均发挥重要作用。然而，当肥大细胞过度激活时，它们不仅会分泌组胺和血清素等致痒物质，还会加速促炎细胞因子如TNF-α和IL-6的产生，从而加剧炎症反应[8]。这些过度激活的肥大细胞主要诱导Th2细胞因子如IL-4的产生，并对IgE产生特异性反应，从而促进超敏反应。这使它们成为包括特应性皮炎在内的过敏性皮肤疾病的促成因素[9]。因此，发现能够抑制肥大细胞激活的物质对于改善或治疗特应性皮炎和其他过敏性皮肤疾病至关重要。
人们对食用植物性食物以预防和治疗疾病的兴趣日益浓厚。在植物性食物中，芽菜作为一种健康食品受到了关注[10]。芽菜通常指的是刚发芽的植物嫩叶，通常在发芽后约一周。在这个阶段，芽菜含有大量的各种氨基酸、酶、维生素、矿物质和膳食纤维[11]。此外，在发芽过程中，脂肪和热量减少，同时产生各种生物活性化合物以保护种子免受外部威胁[12]。
薏苡（Coix lacryma-jobi L.），也被称为薏米或Job’s tears，是一种在某些亚洲地区具有重要烹饪价值的谷物[13]。薏苡种子原产于热带亚洲，其胚乳中含有大量淀粉，以及多糖、蛋白质和种子油等其他化学成分[14]。已对薏苡茎叶提取物的抗癌作用[15]、薏苡种子提取物的抗糖尿病活性[16]、在类风湿性关节炎模型中对炎症和氧化应激的改善作用[17]、对非酒精性脂肪性肝病的预防作用[18]以及对高脂饮食诱导小鼠的影响[19]进行了研究。
薏苡的活性成分是薏苡素，它能在脂多糖诱导的RAW 264.7细胞中抑制核转录因子κB、丝裂原活化蛋白激酶通路和NOD样受体蛋白3炎症小体的激活[20]。已对薏苡仁的体外抗结肠癌、抗氧化和抗炎特性进行了研究[21]。此外，有研究表明薏苡种子可能影响人体免疫功能；此外[22]，薏苡多酚提取物表现出显著的降胆固醇和抗氧化活性，可能有助于其在体内对心血管健康的保护作用[23]。
因此，本研究旨在探讨薏苡仁提取物对抑制瘙痒的作用。在人源肥大细胞系HMC-1和急性瘙痒诱导动物模型中检测了组胺和白细胞介素（IL）-31的分泌。此外，本研究还试图确定薏苡仁提取物是否能增强免疫活性，并研究与此效应相关的生物活性化合物薏苡素的含量，以评估其作为新型功能性食品成分的开发潜力。
2 结果
2.1. 薏苡仁提取物对HMC-1细胞系中组胺和细胞因子释放的抑制作用
研究了薏苡仁提取物对组胺释放的抑制作用，组胺是诱发瘙痒的关键物质。当HMC-1细胞用佛波醇肉豆蔻酸酯乙酸酯（PMA）和钙离子载体A23187处理时，组胺释放量从29.2 pg/mL显著增加至215.1 pg/mL（图1A）。然而，当用25 μg/mL和50 μg/mL浓度的薏苡仁提取物处理时，观察到对组胺释放有显著的抑制作用。
还研究了薏苡仁提取物对IL-31生成的抑制作用，IL-31是不依赖组胺诱发瘙痒的关键物质。与未处理组相比，用PMA和A23187处理HMC-1细胞导致IL-31细胞因子产生显著增加，从15.2 pg/mL增至56.0 pg/mL（图1B）。然而，在25 μg/mL和50 μg/mL浓度的薏苡仁提取物作用下，IL-31细胞因子的产生量有所减少。
2.2. 急性瘙痒诱导小鼠模型的抗瘙痒作用
本研究旨在探讨薏苡仁提取物对抑制瘙痒的作用。为了在组织学水平评估薏苡仁提取物的抗瘙痒作用，用苏木精、伊红和甲苯胺蓝对背部皮肤组织进行染色，以进行显微镜分析（图2A）。在接受瘙痒剂化合物48/80（C48/80）处理的对照组中，观察到表皮厚度显著增加（红色箭头）和炎性细胞浸润（蓝色箭头），这表明组织损伤加剧。相比之下，接受薏苡仁提取物处理的组显示出明显的组织病理学改善，证明其在改善皮肤病变方面的有效性。
20 mg/kg的薏苡仁芽提取物和5 mg/kg的泼尼松龙对ICR小鼠进行灌胃给药，1小时后，在肩胛之间皮下注射致痒物质。结果显示，与正常对照组（60分钟内抓挠次数为9.2次）相比，经化合物48/80处理的实验组抓挠次数显著增加（60分钟内抓挠次数为97.6次）（p<0.05）（图2B）。
然而，经薏苡仁芽提取物处理的实验组对化合物48/80诱导的瘙痒具有显著更优的抑制作用。抓挠次数减少至60分钟内63.8次，抓挠频率降低了34.6%。此外，薏苡仁芽提取物的止痒效果优于已知的止痒药物泼尼松龙（60分钟内抓挠次数为80.2次）。需要进一步研究以阐明薏苡仁芽提取物止痒作用的分子机制。
2.3. 皮肤损伤改善及组织学变化中肥大细胞浸润的抑制
为了在组织学水平上证实薏苡仁芽提取物的止痒作用，采用H&E染色和甲苯胺蓝染色观察小鼠背部皮肤组织。结果显示，与正常对照组相比，经化合物48/80处理的对照组皮肤厚度显著增加，屏障功能受损（图3A）。然而，与对照组相比，经薏苡仁芽提取物处理的组皮肤组织学有所改善。
此外，采用甲苯胺蓝染色检测与瘙痒密切相关的肥大细胞浸润的变化，并与正常对照组进行比较。结果显示，经化合物48/80处理的组肥大细胞浸润显著增加（图3B）。相反，经薏苡仁芽提取物处理的组肥大细胞浸润显著受到抑制，且改善效果优于参比药物处理组（泼尼松龙）。
2.4. 肥大细胞脱颗粒及组胺释放的抑制
为了检测类胰蛋白酶（一种在瘙痒中起关键作用的肥大细胞激活生物标志物）的变化，进行了免疫组织化学染色。结果显示，经化合物48/80处理的对照组类胰蛋白酶表达增加（图4）。相反，经薏苡仁芽提取物处理的组类胰蛋白酶表达显著受到抑制，且该效果优于参比药物泼尼松龙（5 mg/kg）。
为了评估组胺释放（一种关键的瘙痒介质）的抑制情况，收集经化合物48/80处理的小鼠的血液并制备血清。
采用ELISA法测定血清组胺浓度。结果显示，与正常对照组相比，经化合物48/80处理的组组胺释放量从4.0 ng/mL显著增加至7.5 ng/mL。然而，经薏苡仁芽提取物处理的组血清组胺浓度显著受到抑制，降至3.4 ng/mL，且该效果优于参比药物处理组（浓度为5.6 ng/mL）。
2.5. 非组胺依赖性瘙痒生物标志物IL-31表达的抑制
为了评估薏苡仁芽提取物对组胺释放（一种关键的瘙痒介质）的抑制作用，收集经化合物48/80处理的小鼠的血液。制备血清，并采用ELISA法测定组胺水平。与正常对照组相比，经化合物48/80处理的组组胺释放量显著升高（图5A）。然而，给予薏苡仁芽提取物可显著抑制升高的组胺水平，且效果优于参比药物泼尼松龙。
为了研究薏苡仁芽提取物对非组胺依赖性瘙痒的关键细胞因子IL-31的影响，采用实时PCR检测其mRNA表达。结果显示，与正常对照组相比，经化合物48/80处理的组皮肤组织中IL-31 mRNA表达显著增加1.4倍。然而，经薏苡仁芽提取物处理的组IL-31表达呈下降趋势，尽管该下降无统计学意义（图5B）。
2.6. 类胰蛋白酶和IL-31蛋白表达的抑制
为了研究薏苡仁芽提取物对类胰蛋白酶和IL-31蛋白表达的影响，进行了Western blot分析。结果显示，与正常对照组相比，经化合物48/80处理的组皮肤组织中类胰蛋白酶和IL-31蛋白表达显著增加。然而，经薏苡仁芽提取物处理的组显著抑制了类胰蛋白酶和IL-31蛋白表达的增加，且该效果优于参比药物泼尼松龙（图6）。
2.7. 对脾细胞增殖的影响
为了分析薏苡仁芽提取物对脾细胞增殖的影响，应用了不同浓度（0、25、50和100 μg/mL）的薏苡仁芽提取物。从BALB/c小鼠脾组织中分离肥大细胞。结果显示，薏苡仁芽提取物以浓度依赖性方式促进肥大细胞增殖，最高达100 μg/mL，并在浓度为200 μg/mL时抑制增殖。有丝分裂原刀豆蛋白A和脂多糖等阳性对照物质也促进了肥大细胞增殖（图7A）。
2.8. 对脾细胞NO生成的影响
初步研究发现，薏苡仁芽提取物对NO生成的最小显著抑制浓度为25 μg/mL，且所有浓度的薏苡仁芽提取物细胞活力均超过100%，表明无细胞毒性。
为了研究薏苡仁芽提取物对脾细胞NO生成的影响，应用了不同浓度（0、25、50和100 μg/mL）的薏苡仁芽提取物。处理1小时后，用脂多糖（LPS，1 μg/mL）刺激脾细胞并培养16小时。采用Griess法测定NO生成量。结果显示，与未处理组相比，仅用LPS处理的组NO生成量显著增加。然而，与LPS处理组相比，预先用薏苡仁芽提取物处理的组NO生成量呈浓度依赖性下降（图7B）。
2.9. 对脾细胞细胞因子分泌的影响
为了研究薏苡仁芽提取物对脾细胞细胞因子分泌的影响，应用了浓度为0、25、50和100 μg/mL的薏苡仁芽提取物，并收集细胞上清液进行ELISA分析（图8）。结果显示，在经LPS（脂多糖）处理的脾细胞中，薏苡仁芽提取物处理导致IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）分泌呈浓度依赖性增加。然而，IL-1β、IL-4和IFN-γ水平未显著增加。
2.10. 薏苡仁中薏苡素的含量分析
本研究采用液相色谱仪作为分析设备，并确认了包括预处理步骤和结果在内的分析精度。各样品分析结果的精度范围为0.3%至6.3%，满足食品评估标准，所有结果均低于10%。根据播种后的天数，分别对薏苡仁的地上和地下部分进行薏苡素含量分析，其比例见表1。
随着生长的进行，地上部分的薏苡素总含量逐渐降低。第三天含量最高（95.46 mg/g），而第九天含量最低（41.3 mg/g），两者相差约2.3倍。随着生长天数的增加，薏苡仁地上部分薏苡素含量的下降趋势与先前的研究结果一致[24]。随着生长天数的增加，茎与根中薏苡素含量的比例也呈现出类似的下降趋势。
薏苡素是薏苡的有用成分，属于天然化合物中的生物碱类别，据报道具有出色的抗炎、抗氧化和抗过敏特性[25]。一般来说，植物中的次生代谢产物是保护植物免受生物或非生物胁迫的物质[26]。与其他植物类似，薏苡仁在种子萌发的幼苗早期生长阶段会积极产生薏苡素。
本研究结果表明，薏苡素含量随生长天数的变化而变化，随着生长天数的增加呈下降趋势。薏苡素含量在生长早期最高，特别是在播种后的第三天（表2）。然而，抗炎活性随着芽的成熟而增强，在播种后第九天左右达到峰值[24]。此外，对第九天发芽的芽进行的实验证实了其抑制瘙痒和增强免疫活性的效果。
基于本研究结果，建议薏苡仁提取物可用于治疗皮肤和炎症性疾病。需要进一步研究和临床试验来确认这些潜在的治疗效果并评估其适用性。
3. 讨论
一般来说，植物中的次生代谢产物是保护植物免受生物或非生物胁迫的物质[26]。与其他植物类似，薏苡仁在种子萌发的幼苗早期生长阶段会积极产生薏苡素。薏苡素是薏苡的有用成分，属于天然化合物中的生物碱类别，据报道具有出色的抗炎、抗氧化和抗过敏特性[25]。为了研究含有多种功能性薏苡素化合物的薏苡种子发芽芽的疗效，本研究对其抗瘙痒和免疫效果进行了研究。
当首次在HMC-1细胞系中研究抗瘙痒功效时，发现用PMA和A23187处理细胞后，组胺释放量显著增加，但薏苡仁提取物在25和50 µg/mL浓度下显著抑制了组胺释放。同样，IL-31的产生量也随着PMA和A23187的处理而增加，但同样浓度的提取物也降低了其产生量。这些抑制作用可能有助于控制皮肤瘙痒，并对治疗特应性皮炎等皮肤疾病有益。
特应性皮炎的特点是过度产生炎症细胞因子，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和IL-6，这些因子与炎症和瘙痒密切相关。在CD4+ T细胞中，Th2、Th17和Th22细胞已知会过度发育并产生炎症细胞因子和趋化因子，从而促进炎症反应[5,27]。Th2细胞产生IL-31，诱导瘙痒。此外，在慢性特应性皮炎中，Th2细胞过度产生IL-4会刺激B细胞，导致血浆IgE水平升高。IgE水平升高会促进皮肤中肥大细胞脱颗粒，导致瘙痒、免疫细胞浸润和特应性皮炎恶化。
特应性皮炎常伴有严重瘙痒和慢性皮肤炎症[3]。因此，有效抑制瘙痒对于改善特应性皮炎至关重要[28,29]。
薏苡仁提取物在HMC-1细胞中表现出抑制瘙痒的功效，并在动物模型中也有效证明了其抗瘙痒效果。在动物模型中，用薏苡仁提取物治疗可改善皮肤组织学并显著抑制肥大细胞浸润。这些结果表明，薏苡仁提取物可能有助于改善皮肤状况并抑制炎症。薏苡仁提取物有效抑制了与肥大细胞脱颗粒和瘙痒相关的类胰蛋白酶表达和组胺释放。这表明其在管理瘙痒和相关皮肤疾病（如特应性皮炎）方面具有潜力。薏苡仁提取物降低了IL-31（一种与组胺无关的瘙痒的生物标志物）的表达。尽管本研究中这种降低在统计学上不显著，但它表明薏苡仁提取物在缓解特应性皮炎等瘙痒相关疾病方面具有潜力。
用于评估抗瘙痒功效的天然产物提取物浓度包括25 µg/mL的艾草蒸馏水提取物[30]、50 mg/kg的葡萄枝80%乙醇提取物[31]以及50 mg/kg的秋麒麟草和金银花80%乙醇提取物[32]。这些提取物根据特定作物条件使用。
在涉及HMC-1细胞系中组胺和IL-31分泌的实验中，低浓度（25和50 µg/mL）的薏苡仁提取物即表现出抗瘙痒效果。因此，在动物研究中制备并使用了等效浓度20 mg/kg的提取物。尽管直接与其他作物的抗瘙痒效果进行比较可能具有挑战性，但薏苡仁提取物即使在低浓度下也表现出显著的抗瘙痒效果，突显了其潜在疗效。
当发生瘙痒时，皮肤会被手指抓挠，导致上皮细胞受损[33]。这种损伤会引发炎症反应作为防御机制，并启动一个释放各种细胞因子的循环。因此，瘙痒和免疫反应是相互关联的。在评估从野生人参不定根中分离的粗多糖的免疫刺激活性时，使用LPS作为阳性对照并评估一氧化氮产生量，结果表明低浓度下一氧化氮产生量无显著活性；然而，在50和100 µg/mL浓度下观察到显著差异[34]。在另一项研究中，研究了用香菇菌丝发酵的米糠对小鼠巨噬细胞和脾细胞免疫增强效果。IL-1β、IL-10、IL-6和TNF-α的分泌水平随浓度增加而增加。在浓度高于4 µg/mL时，分泌水平高于LPS处理的阳性对照组（1 µg/mL）[35]。此外，在评估红参对体内细胞因子分泌的免疫调节作用时，发现服用红参的两组血液中TNF-α和IL-6水平均升高[36]。
在用薏苡仁提取物处理的脾细胞中，细胞增殖和一氧化氮产生量随浓度增加而增加。此外，脾细胞中IL-6和TNF-α的分泌量也增强，表明免疫活性增加。这些发现表明，薏苡仁提取物在抗瘙痒和增强免疫应用方面可能具有作为工业策略的重大潜力。
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