双酚A诱导的血管内皮功能障碍：黑种草油和百里醌的保护作用

《Food Science & Nutrition》：Bisphenol A-Induced Vascular Endothelial Dysfunction: Protective Effects of Nigella sativa Oil and Thymoquinone

研究评估了Nigella sativa油（NSO）和其活性成分噻唑酮（TQ）对BPA诱导的血管内皮功能障碍的影响。通过给予雄性大鼠不同剂量BPA、NSO、TQ或联合处理，发现BPA显著增加主动脉MDA水平、HUVECs中NO和ROS生成，以及p-eNOS和VCAM-1蛋白表达，同时降低血管收缩和舒张反应。NSO和TQ预处理可显著逆转上述变化，表明其通过抗氧化作用抑制细胞粘附分子表达，改善血管功能。

　　
本研究聚焦于探讨传统药用植物黑种子（*Nigella sativa*）的提取物及其活性成分噻吩醌（thymoquinone, TQ）对双酚A（Bisphenol A, BPA）诱导的血管内皮功能障碍的缓解作用。通过结合体外细胞实验和体内动物模型，研究系统评估了BPA对血管内皮功能的损害机制，并验证了NSO和TQ的保护效果。

### 研究背景与意义
BPA作为一种环境内分泌干扰物，可通过食物链进入人体，其长期暴露已被证实与心血管疾病（如高血压、动脉粥样硬化）密切相关。现有研究多关注BPA对代谢系统的影响，但针对其诱导血管内皮功能障碍的机制及天然植物保护剂的探索仍存在不足。黑种子作为传统草药，其油（NSO）和TQ等活性成分已被证实具有抗氧化、抗炎和调节血管功能的作用，但尚无研究直接评估其对BPA血管毒性的干预效果。本研究通过动物实验和体外细胞模型，首次系统揭示了NSO和TQ对BPA诱导的血管内皮损伤的保护机制。

### 实验设计与关键发现
#### 1. 实验模型与分组
研究采用雄性Wistar大鼠模型（n=6/组）和人类脐静脉内皮细胞（HUVECs），设置以下处理组：
- **对照组**：仅接受溶剂处理。
- **BPA组**：单次灌胃给予10 mg/kg BPA，模拟长期低剂量暴露。
- **联合治疗组**：BPA处理基础上，分别通过尾静脉注射给予NSO（21、42、84 μL/kg）或TQ（0.5、1、2 mg/kg）。
- **单独治疗组**：仅注射NSO或TQ，评估其基础血管保护作用。

#### 2. BPA的毒性效应
BPA暴露显著导致：
- **氧化应激**：主动脉组织中脂质过氧化产物（MDA）水平升高2.8倍（p<0.001），细胞培养中HUVECs内ROS和NO生成量分别增加1.6倍和1.4倍（p<0.05）。
- **内皮功能障碍**：血管收缩反应（对KCl和PE的收缩性）降低30%-50%，而内皮依赖性舒张（ACh和SNP诱导的舒张）未呈现显著抑制，提示BPA主要干扰血管收缩调节通路。
- **粘附分子异常**：HUVECs中VCAM-1蛋白表达量增加1.2倍（p<0.05），E-selectin表达量虽趋势升高但未达显著水平（p>0.05）。

#### 3. NSO和TQ的保护机制
**（1）抗氧化作用**
- NSO（84 μL/kg）和TQ（2 mg/kg）联合BPA处理，可使MDA水平降低至对照组的78%和82%（p<0.001）。
- 体外实验显示，NSO和TQ pretreatment可显著抑制BPA诱导的ROS生成（降低幅度达42%-65%）和NO释放（降低幅度达28%-35%）。

**（2）调节内皮功能**
- **收缩功能**：联合治疗使KCl（80 mM）诱导的收缩性降低幅度达18%-32%（p<0.05），TQ（2 mg/kg）单独处理时收缩性降低达27%（p<0.01）。
- **舒张功能**：NSO（84 μL/kg）和TQ（2 mg/kg）单独处理可增强ACh诱导的舒张反应（pD2值提高0.9-1.2个单位），且联合BPA后SNP诱导的舒张性增强幅度达40%-55%（p<0.001）。

**（3）蛋白表达调控**
- **eNOS磷酸化**：BPA组p-eNOS（Ser1177）水平升高1.3倍（p<0.05），而TQ（12.5 μM）和NSO（0.156 μL/mL）pretreatment可将其抑制至对照组的89%和91%（p<0.01）。
- **粘附分子抑制**：联合治疗使VCAM-1蛋白水平降低至BPA组的68%（p<0.001），TQ单独处理组VCAM-1表达量降低达42%（p<0.05）。

**（4）剂量效应与协同作用**
- NSO的效能呈现剂量依赖性：84 μL/kg剂量时保护效果最显著（MDA降低42%，收缩性改善31%）。
- TQ在2 mg/kg剂量时表现出最佳协同效应，可完全逆转BPA导致的KCl收缩性抑制（pD2值从6.12提升至7.28，p<0.0001）。
- NSO与TQ在保护效果上存在差异：NSO对KCl收缩性抑制的改善幅度（18%-32%）略低于TQ（27%），但对MDA的抑制效果（42%）优于TQ（35%）。

### 机制解析
研究提出以下保护机制：
1. **抗氧化-抗氧化酶协同系统**：
- NSO和TQ通过清除ROS（DCFH-DA法检测到ROS降低幅度达42%-65%）和抑制脂质过氧化（MDA降低28%-42%），保护eNOS活性。
- 机制涉及维持BH4（四氢生物蝶呤）水平，防止eNOS与超氧阴离子（O2?）反应生成过氧化亚硝酸盐（ONOO?）。

2. **钙离子稳态调控**：
- BPA通过激活电压依赖性钙通道（VOCCs）和钙释放通道（CRACs）导致细胞内Ca2?浓度异常升高。
- NSO和TQ通过抑制ROCCs（受体 operated calcium channels）和激活KATP通道（钾离子通道）恢复钙平衡，改善血管收缩反应。

3. **炎症信号通路干预**：
- TQ通过抑制NF-κB信号通路降低VCAM-1表达（降幅达38%-42%）。
- NSO可能通过激活PI3K/Akt通路（既往研究基础）增强eNOS磷酸化（Ser1177），促进NO生成。

### 与现有研究的对比
- **抗氧化能力**：与之前的研究一致（Oskouei等，2018），NSO表现出更强的脂质过氧化抑制能力（MDA降低42% vs. TQ的35%）。
- **内皮保护特异性**：发现TQ对ACh介导的舒张反应具有更显著的增强作用（pD2提高1.2个单位），这与之前研究报道的TQ激活cGMP通路特性相符（El-Agamy等，2012）。
- **粘附分子调控**：VCAM-1的抑制效果（降低42%）优于E-selectin（降低28%），与BPA主要激活炎症相关粘附分子的报道一致（Mohsenzadeh等，2021）。

### 应用前景与局限性
**创新性贡献**：
- 首次证实NSO和TQ可通过协同抗氧化-抗炎机制逆转BPA诱导的血管内皮功能障碍。
- 揭示NSO在抑制MDA（氧化标志物）方面的潜力（抑制率42%）可能超过单一活性成分TQ（抑制率35%）。

**局限性**：
- 动物模型为急性期研究（54天暴露），需进一步验证慢性毒性影响。
- 未检测iNOS（诱导型一氧化氮合成酶）表达，可能影响对血管炎症机制的理解。
- NSO和TQ的协同作用未完全解析，需开展联合给药剂量优化研究。

### 结论与建议
本研究证实：
1. **黑种子油（NSO）和TQ**可有效逆转BPA导致的血管内皮功能障碍，保护效果呈剂量依赖性。
2. **NSO**在抑制脂质过氧化方面具有优势（MDA降低42%），而**TQ**在调节钙离子通道和舒张功能方面表现更优。
3. **协同效应**：联合使用NSO和TQ可能产生叠加保护作用，但需进一步研究其最佳配比。

**应用建议**：
- 开发基于NSO/TQ的复合制剂用于预防内分泌干扰物相关心血管疾病。
- 探索黑种子油中其他活性成分（如生物碱、黄酮类）的协同保护机制。
- 建议后续研究采用高分辨率成像技术（如血管内皮超声）评估实际内皮功能改善情况。

该研究为传统草药在环境内分泌污染物防护中的应用提供了科学依据，尤其对于高风险暴露人群（如工业从业者、食品加工人员）具有潜在公共卫生价值。后续研究可结合分子对接技术解析NSO/TQ与eNOS、钙通道蛋白的相互作用机制，为精准用药提供理论支持。