基于类器官与器官芯片技术的桂花水提物对DBP诱导肝功能障碍的保护作用机制研究

本研究针对环境污染物邻苯二甲酸二丁酯（DBP）诱导的肝损伤问题，采用肝脏类器官和器官芯片技术，结合代谢组学与分子对接分析，揭示桂花水提物（OSF）通过调控Nrf2/PPAR-α通路减轻氧化应激和脂代谢紊乱的保护机制，为天然产物防治化学性肝损伤提供新策略。

　　

在现代工业快速发展的背景下，环境污染物邻苯二甲酸二丁酯（DBP）作为增塑剂广泛存在于塑料制品中，其通过食物链进入人体后可能引发肝脏氧化损伤和脂代谢紊乱。传统研究依赖动物模型和二维细胞培养，但前者存在种属差异，后者难以模拟真实肝脏微环境。与此同时，中国传统药用植物桂花（Osmanthus fragrans）因其富含萜类和黄酮类化合物，在抗氧化和抗炎方面展现出潜力，但其对DBP肝毒性的拮抗机制尚不明确。

为解决这一问题，湖北科技学院的研究团队创新性地整合肝脏类器官（3D培养的微型肝脏组织）和器官芯片（模拟肝脏生理的微流体系统）技术，构建了高度仿生的肝损伤模型。通过代谢组学分析发现，DBP暴露导致活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）显著升高，而桂花水提物（OSF）干预后，这些异常代谢物水平明显降低。分子对接实验进一步证实，OSF中的活性成分可与核因子E2相关因子2（Nrf2）、过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPAR-α）等关键靶点结合。

关键技术方法
研究采用肝脏类器官培养和器官芯片构建技术模拟体内微环境；通过CCK8法筛选DBP和OSF的作用浓度；利用液相色谱-质谱（LC-MS）进行非靶向代谢组学分析；结合分子对接预测OSF活性成分与靶蛋白的相互作用；采用ELISA和Western blot验证氧化应激与脂代谢相关蛋白表达。

研究结果

1. OSF通过Nrf2/PPAR-α通路缓解DBP诱导的肝类器官损伤

   • DBP组8-羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）和MDA水平较对照组升高2.3倍，而OSF干预组显著降低（P<0.05），且呈剂量依赖性。
   • OSF上调Nrf2通路下游超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）表达，同时抑制促炎因子NFκB的活化。

2. 器官芯片模型验证OSF对脂代谢的调节作用

   • 芯片实验显示，DBP导致甘油三酯（TG）积累和游离脂肪酸（FFA）升高，而OSF通过激活PPAR-α通路促进脂肪酸β氧化，使TG下降40%。

3. 分子机制的多维度解析

   • 代谢组学筛选出12条与OSF保护作用相关的通路，涉及谷胱甘肽代谢和花生四烯酸代谢。

结论与意义
该研究首次在类器官和器官芯片平台上系统阐明OSF通过“抗氧化-抗炎-调节脂代谢”三重机制拮抗DBP肝毒性：①清除ROS；②激活Nrf2增强细胞抗氧化能力；③抑制NFκB炎症反应；④调控PPAR-α改善脂代谢失衡。这不仅为桂花作为功能性食品成分的开发提供理论依据，更推动了类器官和器官芯片技术在毒理学研究中的应用。未来需进一步开展OSF活性成分的构效关系研究和临床转化探索。