四棱白粉藤水提物通过抑制金属摄取和增强解毒机制缓解酿酒酵母重金属毒性

推荐：针对工业化导致的重金属污染问题，研究人员筛选了24种泰国草本提取物，发现四棱白粉藤水提物（ACQ）能有效缓解Cd、Co和Ni的毒性。ACQ通过抑制70-90%的金属摄取、恢复抗氧化酶活性及上调SOD1、SOD2等基因表达，显著降低ROS水平。其代谢组分析揭示有机酸衍生物是主要活性成分，为天然解毒剂开发提供了新思路。

　　

随着工业化进程加速，重金属污染已成为全球性环境问题。镉（Cd）、钴（Co）和镍（Ni）等重金属通过Fenton反应、氧化还原循环等机制诱发活性氧（ROS）爆发，导致氧化应激及相关疾病。传统螯合剂虽能解毒，但存在肾损伤、发热等副作用。因此，寻找安全高效的天然解毒剂成为研究热点。

为应对这一挑战，国内研究人员系统筛选了24种泰国草本提取物，发现四棱白粉藤（Cissus quadrangularis L.）水提物（ACQ）对Cd、Co和Ni的解毒效果显著优于其乙醇提取物（ECQ）及已报道的辣木（Moringa oleifera）水提物（AMO）。该成果发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》，揭示了ACQ通过双重机制发挥作用：一是直接抑制金属摄取，使Cd、Co、Ni积累量分别降低78%、94%和94%；二是激活细胞防御系统，上调SOD1（超氧化物歧化酶）、YCF1（液泡螯合转运蛋白）等关键基因表达，恢复被重金属抑制的抗氧化酶活性。

研究采用的主要技术包括：1）DPPH/ABTS自由基清除实验评估抗氧化能力；2）LC-MS/MS非靶向代谢组学分析活性成分；3）原子吸收光谱测定细胞内金属含量；4）qRT-PCR检测解毒相关基因表达；5）Native-PAGE分析SOD和过氧化氢酶活性。

3.1 草本提取物解毒效果筛选
通过酿酒酵母生长实验发现，1 mg/mL ACQ对CdCl₂的解毒效果最佳，5 mg/mL即可完全中和Cd、Co、Ni的毒性，且效果优于AMO。

3.2 ROS清除机制
尽管ACQ的总酚含量（24.75 mg GAE/g）和DPPH清除能力（IC₅₀=9.77 mg/mL）仅为ECQ的1/3，但其对Cd、Co诱导的ROS抑制率达84-90%，提示其作用不依赖传统抗氧化途径。

3.3 代谢组特征
LC-MS/MS鉴定出ACQ中106种代谢物，有机酸及其衍生物占比最高（如吡咯烷酮羧酸），这些物质可通过羧基/羟基螯合金属离子，降低生物可利用度。

3.5 抗氧化酶调控
Cd特异性抑制Sod1p（Cu/Zn-SOD）活性55%，而ACQ能完全恢复其功能，并上调SOD1转录水平2.5倍。类似地，Co抑制的过氧化氢酶活性（下降87%）也可被ACQ逆转。

3.7 解毒基因激活
ACQ显著增强金属外排基因PCA1（Cd-ATP酶）和YOR1（质膜转运蛋白）表达，其中对Ni胁迫下的YCF1诱导幅度达8倍，优于AMO的5倍效果。

该研究首次阐明ACQ通过"胞外螯合-胞内激活"双途径解毒：其有机酸成分直接封闭金属离子，而未知活性成分可能通过信号通路激活SOD2、CTA1等防御基因。相比合成螯合剂，ACQ具有广谱（Cd/Co/Ni）、高效（IC₅₀低至2.08 mg/mL ABTS）和生物相容性优势，为开发植物源重金属解毒剂提供了理论依据。未来需进一步解析其关键活性分子及调控网络。