Celtis occidentalis氯仿组分对六价铬诱导的瑞士小鼠肝毒性与氧化应激的治疗效能及GC–MS表征

《Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences》：Therapeutic efficacy of Celtis occidentalis chloroform fraction against hexavalent chromium-induced hepatotoxicity and oxidative stress in Swiss mice

　　

六价铬是一种持久性重金属，易污染水生和陆地生态系统，具有选择性生物蓄积并诱导肝毒性。本研究评价Celtis occidentalis氯仿组分对小鼠铬诱导肝损伤的改善潜力。通过气相色谱–质谱（GC–MS）鉴定生物活性成分，同时总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）和总抗氧化能力（TAC）确认了活性抗氧化植物化学物的存在。三十只瑞士小鼠长期暴露于铬（1.5 mg/kg体重），随后用水飞蓟素（silymarin，50 mg/kg）治疗。另两组在铬暴露后口服C. occidentalis氯仿-1和氯仿-2组分（150和300 mg/kg）。单独铬显著改变体重、血液生化指标和抗氧化生物标志物，而氯仿组分治疗后有效逆转这些变化。组织学显示严重坏死、肝索紊乱、肝细胞变性、炎症细胞增殖和酶原颗粒减少。组织形态计量学显示肝细胞和细胞核显著增大（分别为1088.2 ± 450.7 μ²和446.5 ± 138.6 μ²）。氯仿组分减轻这些改变并将抗氧化标志物恢复至基线。这些发现表明C. occidentalis含有具有前景抗氧化和肝保护特性的生物活性成分，支持其作为肝脏疾病天然治疗剂的潜力。

研究背景：铬（Cr）是广泛存在的重金属，在环境中主要以三价铬（Cr (III)）和六价铬（Cr (VI)）存在；Cr (III)为必需微量元素，而Cr (VI)为高溶解性、强毒性外源物。世界卫生组织（WHO，国际公共卫生机构）规定饮用水中总铬限值为50 μg/L，但多地Cr (VI)浓度可升至73 μg/L，巴基斯坦Lahore和Gujranwala等地下水污染尤为突出。Cr (VI)氧阴离子可劫持磷酸盐或硫酸盐转运体进入细胞，胞内还原产生大量活性氧（ROS，反应性氧物种），引起DNA双链断裂、凋亡信号及线粒体动力学紊乱，并抑制肝脏AMPK/PGC-1α通路、上调caspase-3，导致氧化还原失衡和程序性细胞死亡。传统螯合治疗对Cr (VI)胞内损伤效果有限，植物药因生物相容性较好、毒性较低和多靶点作用受到关注。Celtis occidentalis为北美传统药用植物，但其植物化学和毒理学表征相对不足；水飞蓟素（silymarin，标准化黄酮木脂素复合物）作为已验证的肝保护参考药。研究人员据此评价C. occidentalis氯仿组分对Cr (VI)诱导小鼠肝毒性的治疗作用，并结合GC–MS、抗氧化指标、血液生化、金属负荷和组织病理学分析。研究结果显示该氯仿组分具有抗氧化和肝保护作用，支持其作为肝脏疾病天然治疗剂的潜力，并为Cr (VI)肝毒性提供多靶点植物药候选。

关键技术方法：研究使用30只瑞士小鼠（Mus musculus），样本来源为NIH Islamabad，设五组，进行60天Cr (VI)暴露及后续治疗观察。关键技术包括气相色谱–质谱（GC–MS，成分鉴定）、总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）测定、DPPH/ABTS自由基清除实验、血液学分析、肝功能与血脂生化分析、肝脏超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、还原型谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）检测、肝体指数（HSI）计算、原子吸收光谱金属估计，以及组织病理学和组织形态计量学分析。

研究结果：Total antioxidant capacity：通过DPPH/ABTS自由基清除实验，C. occidentalis氯仿组分呈浓度依赖性抑制，1000 μg/ml时DPPH抑制率为82.7 ± 0.030%、ABTS抑制率为85.8 ± 0.040%，提示抗氧化潜力。GC–MS identification of bioactive compounds in chloroform fraction of C. occidentalis：GC–MS色谱观察到23个峰并鉴定23种生物活性植物成分，其中6-Octadecanoic acid峰面积最高（49.21%），其次为3-hydroxypropyl ester（6.32%）、quercetin-3,7-diglucoside（4.89%）、2-methyl-Z,Z-3,13-octadecadienol（4.14%）、4-hydroxybenzoic acid（3.88%）和p-coumaroyl-diglucosidase（3.41%）。Scavenging potential of the total phenolic and total flavonoid contents (TPC &TFC)：以没食子酸为TPC标准、槲皮素为TFC标准，氯仿组分的TPC和TFC随浓度升高，并与DPPH/ABTS抑制率呈强线性相关（R²较高），提示酚类和黄酮类成分贡献抗氧化作用。Hepato-cytological tests：Cr (VI)使血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、碱性磷酸酶（ALP）和胆红素升高，氯仿组分剂量依赖性降低这些指标，300 mg/kg时接近对照，与silymarin作用相当。Serum biochemical analysis：Cr (VI)升高总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白（HDL）和低密度脂蛋白（LDL），氯仿组分降低这些参数，高剂量组甚至低于对照，提示调脂和正常化作用。Hematological analysis：Cr (VI)降低红细胞（RBC）、血红蛋白（Hb）、平均红细胞体积（MCV）、平均红细胞血红蛋白量（MCH）、平均红细胞血红蛋白浓度（MCHC）和血细胞比容（Hct），升高白细胞（WBC）；氯仿组分恢复上述指标，300 mg/kg作用最明显，WBC由21降至9.24 × 10³/μl，淋巴细胞、中性粒细胞和单核细胞仅轻微变化。Variations in body weight：Cr组平均减重6 g，对照组增重5 g；CF-1+Cr和CF-2+Cr组较Cr组增重，Cr-S组初期下降后较Cr组增加。Hepatocyte antioxidant and lipid preoxidation status：Cr (VI)降低肝脏GSH、SOD、CAT和GPx，silymarin及氯仿组分均显著升高这些抗氧化标志物，提示协同肝保护和抗氧化作用。Hepatosomatic index (HSI)：Cr (VI)组肝体指数显著升高，氯仿组分明显降低，提示减轻铬相关肝肿大。Histo-morphometric evaluation：Cr (VI)组肝细胞平均面积增至1088.2 ± 450.7 μ²（对照735.7 ± 137.3 μ²），CF-1+Cr为539.7 ± 114.9 μ²、CF-2+Cr为396.2 ± 103.7 μ²；核面积Cr (VI)组为446.5 ± 138.6 μ²（对照250.3 ± 106.5 μ²），Cr-S、CF-1+Cr和CF-2+Cr分别降至189.8 ± 33.0、167.5 ± 27.1和149.1 ± 47.1 μ²，提示减轻细胞肥大和核增大。Metal estimation：Cr (VI)组肝组织铬为70.5 ± 3.2 ng/g，对照低于检测限（LOD）<0.5 ng/g；silymarin组降至53.7 ± 2.3 ng/g，CF-1+Cr和CF-2+Cr分别降至34.4 ± 2.3和19.1 ± 3.1 ng/g，呈剂量依赖性降低肝铬负荷。Histopathological assessment of hepatic injuries：对照组肝结构正常；Cr (VI)组出现坏死、肝索紊乱、肝细胞无核、核碎裂、窦周扩张、微泡性脂肪变性、Kupffer细胞（肝巨噬细胞）浸润、空泡变性和胆管化生；氯仿组分150和300 mg/kg促进肝索结构和肝细胞形态恢复，高剂量组接近正常结构。

讨论部分总结：讨论指出药用植物是传统且成本较低的治疗来源，GC–MS鉴定的quercetin-3-(6-feruloy-glucosidase)、6-Octadecanoic acid、quercetin-3,7-diglucoside、p-coumaroyl-diglucosidase、Diosmetin-7-rutionside及2-methyl-Z,Z-3,13-octadecadienol等成分具有抗氧化、抗炎、降胆固醇、抗溶血、抗纤溶、肝保护等已报道活性。Cr (VI)易跨膜并在胞内还原，导致细胞毒性；肝体指数升高与慢性炎症、Kupffer细胞增殖、病变和脂肪变性相关。ALT、AST、ALP和胆红素升高反映肝细胞坏死和功能障碍，氯仿组分降低这些标志物，提示肝细胞再生和实质修复；silymarin同样使酶谱正常化，与其抗氧化、膜稳定和抗炎药理一致。Cr (VI)经Fenton型氧化还原循环产生ROS并消耗谷胱甘肽，silymarin可提供酚羟基清除自由基并上调GPx、SOD和CAT，恢复肝脏氧化还原稳态；本研究中氯仿组分恢复GSH并增强SOD、CAT和GPx活性，与其酚类成分有关。血脂方面，氯仿组分维持TC、TG、HDL和LDL水平，可能与调节细胞色素P450活性、减少Cr (VI)代谢中自由基生成有关；Cr (VI)单独组HDL升高被视为对氧化应激的代偿性肝脏反应而非毒性标志，CF-2+Cr组部分指标低于对照则可能反映高剂量强保护作用。血液学方面，氯仿组分维持RBC、Hb、MCV、MCH、MCHC和Hct，提示保护造血活性，WBC降低及单核/淋巴细胞变化与既往报道一致。组织病理学支持生化和血液学结果，300 mg/kg氯仿组分使肝细胞再生并保留结构，提示修复肝细胞膜、防止肝酶漏出和减轻氧化损伤。肝铬负荷降低与同属C. australis经稳定、可排泄金属–植物化学复合物螯合重金属的报道一致。研究局限性包括仅评估两个剂量、未比较不同溶剂组分，以及样本量相对多终点偏小，需更大样本验证。研究结论翻译：本研究评价Celtis occidentalis氯仿组分减轻铬诱导肝毒性的效能。研究结果显示，这些植物治疗剂治疗性给药促进酶谱和组织病理学结构的完全或部分恢复，建立组织特异性铬负荷与细胞损伤严重程度之间的直接相关性。这些发现强调C. occidentalis作为系统性清除铬的治疗要素的潜力，从而为临床肝肾保护提供有前景的启示。尽管当前整合酶学、组织病理学和形态计量分析的多维方法充分验证了C. occidentalis氯仿组分的改善潜力，未来采用肝细胞靶向DNA分析的研究将为潜在基因组修复通路提供进一步机制见解。