《Scientific Reports》：Protective role of carvacrol and carnosine against cadmium-induced liver injury via reducing oxidative stress, inflammation, and apoptosis
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本研究探讨了肌肽（carnosine）与香芹酚（carvacrol）对镉（cadmium）诱导肝毒性的保护作用，并在大鼠模型中阐明了相关细胞机制。研究人员将大鼠分为五个等量组别：对照组、Cd组、Cd + CAR10组、Cd + CRV50组和Cd + CAR1
本研究探讨了肌肽（carnosine）与香芹酚（carvacrol）对镉（cadmium）诱导肝毒性的保护作用，并在大鼠模型中阐明了相关细胞机制。研究人员将大鼠分为五个等量组别：对照组、Cd组、Cd + CAR10组、Cd + CRV50组和Cd + CAR10 + CRV50组。对照组不予处理，其余四组经腹腔（intraperitoneal, IP）注射给予氯化镉（2 mg/kg），每周三次，持续四周；随后第3、4、5组分别给予肌肽、香芹酚或二者联合（10和50 mg/kg，IP），每日一次，连续两周。实验结束时，通过检测血清ALT、AST和ALP水平及血脂谱评估肝功能，以确定肌肽和香芹酚的肝脏保护功效。两种药物均显著改善肝脏生化参数并减轻组织病理学改变。此外，二者减轻了镉诱导的肝脏氧化应激和内质网（endoplasmic reticulum, ER）应激，表现为关键抗氧化防御体系的上调及ER应激相关标志物的下调。肌肽和香芹酚抑制促炎细胞因子的表达，同时增强抗炎细胞因子IL-10的表达，从而有助于恢复肝脏稳态。肌肽和香芹酚通过调控促凋亡Bax标志物，并伴随抗凋亡Bcl-2 mRNA表达增加，诱导凋亡级联反应。此外，组织病理学检查显示，Cd处理组大鼠肝组织损伤严重，而各治疗组均有改善。本研究证实，肌肽和香芹酚对镉诱导的肝脏毒性具有显著的抗凋亡和肝脏保护作用。
**论文解读：香芹酚与肌肽对镉诱导肝损伤的保护作用及其机制研究**
**一、研究背景与研究目的**
镉（Cadmium, Cd）是一种具有广泛工业应用的环境毒性重金属，被国际癌症研究机构（International Agency for Research on Cancer, IARC）列为致癌物。由于其在环境中高度稳定、难以降解且半衰期长，可通过食物链富集进入人体，对多个器官系统造成损害。肝脏作为镉暴露的主要靶器官之一，其损伤机制涉及氧化应激加剧、活性氧（reactive oxygen species, ROS）过量生成、炎症反应激活以及细胞凋亡通路的启动。具体而言，镉暴露可消耗谷胱甘肽（glutathione, GSH）等关键抗氧化物质，抑制超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）和过氧化氢酶（catalase, CAT）活性，同时上调促炎细胞因子（如IL-1β、IL-6）并抑制抗炎细胞因子IL-10，导致肝细胞变性、坏死和脂肪蓄积。此外，镉诱导的内质网（endoplasmic reticulum, ER）应激通过未折叠蛋白反应（unfolded protein response, UPR）信号通路进一步加剧肝损伤。
然而，目前针对镉致肝损伤的有效治疗手段有限。天然来源的生物活性化合物因其低毒性和多靶点作用特点成为研究热点。香芹酚（carvacrol, CRV）是存在于牛至等植物精油中的单萜酚类化合物，具有抗氧化、抗炎、抗癌等多种药理活性；肌肽（carnosine, CAR）是由β-丙氨酸和L-组氨酸构成的二肽，富含于哺乳动物脑和骨骼肌中，具有抗氧化、金属离子螯合及抗炎特性。尽管二者各自的抗氧化和抗炎作用已有报道，但二者联合应用对镉诱导肝损伤的保护效果及具体分子机制尚缺乏系统研究。因此，本研究旨在通过大鼠模型，结合生化检测、分子生物学及组织病理学手段，评估肌肽和香芹酚单独及联合使用对镉致肝毒性的保护作用，并阐明其潜在的细胞机制。
**二、研究设计与技术方法**
研究人员选用35只雄性白化大鼠（约8周龄，体重200 ± 50 g），随机分为5组（每组7只）：对照组、Cd组、Cd + CAR组、Cd + CRV组和Cd + CAR + CRV组。除对照组外，其余四组腹腔注射氯化镉（CdCl?，2 mg/kg），每周三次，连续四周以诱导肝损伤；随后第3、4、5组分别给予肌肽（10 mg/kg）、香芹酚（50 mg/kg）及二者联合治疗，每日一次，持续两周。实验结束时采集血清和肝组织样本，主要技术方法包括：（1）血清肝功能指标（ALT、AST、ALP）和血脂谱（TAG、TC、HDL-C、LDL-C）生化检测；（2）肝匀浆抗氧化指标（GSH、MDA、SOD、CAT）测定；（3）实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测炎症因子（IL-1β、IL-6、IL-10）、凋亡相关基因（Bax、Bcl-2）、抗氧化基因（SOD-1、CAT）及内质网应激标志物（ATF-4、ATF-6、XBP1、P35）的mRNA表达水平；（4）苏木精-伊红（H&E）染色进行肝脏组织病理学检查及半定量评分。数据采用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey检验进行统计学处理。
**三、主要研究结果**
**1. 血清生化参数与血脂谱结果**
与对照组相比，CdCl?处理组血清ALT、AST和ALP活性显著升高，表明镉暴露造成明显肝功能损害。肌肽或香芹酚单独治疗均可显著降低这些酶活性，而联合治疗组的改善效果更为显著，ALT和AST水平较Cd组大幅下降。血脂检测显示，Cd组TAG、总胆固醇和LDL-C显著升高，HDL-C显著降低；两种药物治疗后血脂谱得到改善，联合治疗在降低TAG和LDL-C方面效果优于单独用药。这些结果表明肌肽和香芹酚能够有效缓解镉诱导的肝功能障碍和脂质代谢紊乱。
**2. 氧化应激与抗氧化指标结果**
CdCl?处理导致肝组织MDA水平显著升高，GSH含量及SOD、CAT活性显著降低，表明镉暴露打破了肝脏氧化还原平衡。肌肽、香芹酚及二者联合治疗均显著降低MDA水平，并恢复GSH和CAT水平。其中，联合治疗组SOD水平显著高于其他所有治疗组，显示出最强的抗氧化能力。qRT-PCR结果进一步证实，联合治疗显著上调SOD-1和CAT的mRNA表达，表明这两种药物通过增强内源性抗氧化防御系统来抵抗镉诱导的氧化损伤。
**3. 炎症因子表达结果**
CdCl?处理组促炎细胞因子IL-1β和IL-6的mRNA表达较对照组显著上调，而抗炎细胞因子IL-10表达受抑。肌肽治疗显著下调IL-1β表达；香芹酚治疗使IL-1β和IL-6均显著下调；联合治疗不仅大幅抑制IL-1β和IL-6的基因表达，还显著上调IL-10表达，效果优于任一药物单独使用。这些结果表明，肌肽和香芹酚通过调节促炎/抗炎细胞因子平衡来发挥抗炎保护作用。
**4. 细胞凋亡相关基因结果**
镉暴露导致促凋亡标志物Bax显著上调，抗凋亡标志物Bcl-2表达虽有所下降但未达统计学显著水平。肌肽治疗显著恢复Bcl-2表达，联合治疗在降低Bax和升高Bcl-2方面效果最为显著，显示出最强的抗凋亡活性。香芹酚单独治疗对凋亡相关基因的影响相对有限。
**5. 内质网应激标志物结果**
与对照组相比，CdCl?处理组所有内质网应激标志物（ATF-4、ATF-6、XBP1、P35）的mRNA表达均升高。三种治疗方案均可降低这些标志物的表达水平，其中联合治疗组的ATF-4和ATF-6下调幅度显著优于各单独治疗组，表明联合用药可更有效地抑制镉诱导的ER应激信号通路。
**6. 组织病理学检查结果**
H&E染色显示，对照组肝组织具有正常肝索和中央静脉结构。CdCl?处理组呈现弥漫性空泡变性、肝细胞坏死及单核细胞浸润等严重病理改变，组织病理学评分显著升高。肌肽治疗组显示轻度空泡变性和少量坏死肝细胞，病变明显改善；香芹酚治疗组呈中度改善；联合治疗组肝组织架构基本保持完整，仅见轻微空泡化，组织病理学评分在所有治疗组中最低，表明联合治疗具有最优越的肝脏保护效果。
**四、讨论总结与结论翻译**
本研究证实，镉暴露通过协同激活氧化应激、炎症反应、内质网应激和凋亡通路导致严重肝损伤。肌肽和香芹酚单独或联合治疗均可有效减轻镉诱导的肝脏损害，其保护机制包括：恢复抗氧化酶系统活性以清除ROS、抑制促炎细胞因子并增强抗炎细胞因子表达、下调内质网应激标志物，以及调节Bax/Bcl-2比值以抑制肝细胞凋亡。值得注意的是，联合治疗在各项指标上均表现出优于单药治疗的协同效应，提示两药可能通过互补机制发挥更强的肝脏保护作用。组织病理学结果与生化及分子水平发现高度一致，进一步验证了两种药物的肝保护功效。
**研究结论**：本研究证明镉暴露通过氧化应激、炎症、内质网应激和凋亡通路的协同激活引发严重肝损伤。肌肽和香芹酚治疗通过增强这些通路的调节并抑制内质网应激相关信号，显著减轻了镉诱导的肝损伤。这些发现提示肌肽和香芹酚有望成为对抗镉诱导肝损伤的预防或治疗药物；然而，仍需进一步研究阐明其具体分子机制和潜在的临床应用前景。
