探究在Al-Hasa地区种植的Citrus aurantifolia（柑橘类水果）果皮精油对甲氨蝶呤（Methotrexate）引起的肾脏和肝脏毒性的影响：网络药理学、分子对接及体内实验
《Journal of Ethnopharmacology》：Exploring the effects of
Citrus aurantifolia fruits peel essential oil, cultivated in Al-Hasa, in Methotrexate induced kidney and hepatic toxicities: Network Pharmacology, Molecular Docking, and
in vivo Experiments
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甲氨蝶呤诱导肝肾毒性机制及柠檬草精油保护作用研究。通过动物实验发现，富含单萜烯的柠檬草精油（CAEO）可抑制JAK2/STAT3/NF-κB通路，激活Nrf2/HO-1/NQO1抗氧化通路，有效改善MTX引起的肝肾功能异常、氧化应激及炎症反应。
Maged E. Mohamed | Nancy Safwat Younis
沙特阿拉伯阿赫萨国王法赛尔大学临床药学院药学系，邮编31982
摘要
民族药理学意义
古代和中世纪的文献，尤其是阿拉伯和地中海地区的传统记载中，提到
Citrus aurantifolia（青柠）具有解毒、促进消化、抗菌和调节免疫系统的功效。此外，其作为利尿剂和解毒剂的传统用途也证实了其在治疗泌尿系统结石和毒素引起的肾病等肾脏疾病中的民族医学价值。甲氨蝶呤（MTX）被用于多种类型的癌症治疗，但多项研究表明MTX具有副作用，包括对肾脏和肝脏的损害。
研究目的
本研究旨在阐明
Citrus aurantifolia (Christm.) Swingle（芸香科）精油（CAEO）在减轻MTX引起的肝肾毒性中的作用机制，重点关注Nrf2/HO-1和JAK2/STAT3/NF-κB信号通路。
材料与方法
提取了CAEO并分析了其成分。适应期后，将大鼠分为五组：正常组与CAEO组分别口服生理盐水或CAEO（持续10天）；MTX组大鼠在第4天接受MTX注射（20 mg/kg）；CAEO-50/MTX组和CAEO-100/MTX组分别口服CAEO 50 mg/kg和100 mg/kg，并在第4天接受MTX注射（20 mg/kg）。通过组织病理学检查、肝肾功能检测、细胞色素c释放量测定以及线粒体肿胀评估来研究其效果。同时测量氧化应激、硝化应激、脂质过氧化、炎症介质和凋亡标志物的水平，并检测JAK2/STAT3/NF-κB和Nrf2/HO-1/NQO1基因的表达情况。
结果
CAEO的主要成分是单萜类化合物。对接分析表明，某些丰富的单萜类物质与JAK2具有较强结合能力，而与Keap1相关靶点的结合能力较弱。网络药理学分析显示JAK2/STAT3信号通路可能是CAEO对抗MTX诱导的器官毒性的关键机制。联合使用CAEO和MTX可降低MTX引起的肝肾功能损伤，并改善肝肾结构。CAEO还能提高GST、GSH-Px、GSH-R和SOD的水平，同时降低NO和MDA的含量。它有效抑制了MTX导致的细胞色素c从线粒体释放，并减轻了线粒体肿胀。此外，CAEO还增强了Nrf2、HO-1和NQO1基因的表达，同时降低了JAK2、STAT3和NF-κB的基因表达。此外，CAEO还减少了炎症标志物（TNF-α、MPO和ICAM）和凋亡标志物（caspase 3和9）的水平。
结论
CAEO显著减轻了MTX引起的氧化应激、硝化应激、线粒体功能障碍、炎症反应和细胞凋亡。这种保护作用可能与JAK2/STAT3/NF-κB通路的抑制以及Nrf2/HO-1/NQO1通路的激活有关。
引言
“Hasawi柠檬”是Citrus aurantiifolia的一个地方品种，在沙特阿拉伯的阿赫萨地区广泛种植，以其独特的风味、芳香特性和高酸度而闻名。目前关于Hasawi柠檬的植物化学成分和药用特性的科学研究相对较少。鉴于阿赫萨地区的特殊环境条件，预计该品种具有独特的植物化学特性。因此，针对Hasawi柠檬的专门植物化学分析和药理学研究对于全面了解其药用潜力及其在制药和营养保健品中的应用具有重要意义。
芸香科（Rutaceae）的柑橘属（Citrus）包含17个物种，常见的有柠檬（Citrus lemon）、柑橘/橘子（C. reticulata）、橙子（C. sinensis）和青柠（C. aurantifolia）（Brah等人，2023年）。民族药理学文献记载C. aurantifolia在传统医学中具有解毒、健胃和增进食欲的作用（Arias和Ramón-Laca，2005年）。古代和中世纪的文献指出，青柠可用作解毒剂和消化促进剂。现代研究证实其精油中含有黄酮类、皂苷和具有抗菌及免疫调节作用的成分。此外，其作为利尿剂和解毒剂的传统用途也体现了其在治疗泌尿系统结石和毒素性肾病等肾脏疾病中的价值（Rahayu等人，2024年）。
青柠精油具有多种生物活性，如抗炎（Amorim等人，2016年）、抗氧化（Lin等人，2019年）、降脂（Lin等人，2019年）、抗溃疡（Studiawan等人，2023年）、抗癌（Narang和Jiraungkoorskul，2016年）、抗骨质疏松（Shalaby等人，2011年）和抗菌（Al-Aamri等人，2018年）等作用。由于其良好的抗菌和抗真菌效果，青柠精油被应用于护肤品（Jain等人，2020年）以及农业和食品工业（Jain等人，2020年）。研究表明，C. aurantifolia精油与酮替芬联合使用可抑制体重增加（Asnaashari等人，2010年）。C. aurantifolia精油还能抑制AChE和BChE的活性。实验发现CAEO能降低血糖水平，并改善链脲佐剂诱导的动物的高脂血症（Ibrahim等人，2019年）。C. aurantifolia叶提取物可保护肝脏免受对乙酰氨基酚的损伤（Adanma等人，2019年），而其果实的乙醇提取物可保护肝脏免受CCl4的毒性（Okoro，2019年）。此外，富含多酚的Citrus叶提取物可减轻加热棕榈油引起的肾毒性（Li等人，2019年）。
甲氨蝶呤（MTX）被用于多种癌症和自身免疫综合征的治疗（Salem等人，2017年）。MTX及其代谢物MTX-Polyglutamate（MTX-PGs）会抑制二氢叶酸还原酶，从而阻止DNA复制，导致细胞生长。MTX-PGs的积累会升高肝酶水平，引发肝损伤（Schmidt等人，2022年）。MTX及其代谢物主要通过肾脏排泄。高剂量MTX治疗的患者可能发生急性肾损伤（AKI）。MTX及其代谢物7-羟基甲氨蝶呤（7-OH-MTX）在酸性条件下会沉积在肾小管中，导致AKI（Ali等人，2024年）。MTX的副作用包括胃肠道紊乱、肠黏膜炎（Ali等人，2024年；Zhou等人，2018年）、骨髓抑制（Manappallil等人，2018年）、肾脏损伤和危及生命的肝功能障碍（Ali等人，2017年；Bu等人，2018年）。MTX的毒性包括氧化应激、炎症和细胞损伤（Widemann和Adamson，2006年）。目前越来越关注使用天然植物疗法来对抗MTX的毒性，例如姜黄素（Salem等人，2017年）、维生素C（Savran等人，2017年）、Ginkgo biloba（Sherif和Al-Shaalan，2022年）、绿原酸（Ali等人，2017年）和鞣花酸（Ebrahimi等人，2019年）等。
目前尚未研究C. aurantifolia果皮精油（Hasawi柠檬）对MTX诱导的毒性的保护作用机制。因此，本研究的目的是阐明MTX引起的肝肾损伤的分子机制，并探讨C. aurantifolia果皮精油在这些病理过程中的潜在保护作用，特别是JAK2/STAT3/NF-κB信号通路和Nrf2/HO-1/NQO1信号通路的作用。
植物采集、精油提取与分析
“Hasawi柠檬”（Hasawi Lomi）属于芸香科，采集自阿赫萨地区的当地农场。由农业与食品科学学院的专家和植物分类学家鉴定后，部分果实被送往国王法赛尔大学临床药学院的药用植物标本馆（编号R-CA100）。其学名为Citrus aurantifolia（Christm.）Swingle
Hasawi柠檬果皮精油中的挥发性成分
对Citrus aurantiifolia（Hasawi柠檬）果皮精油进行GC-MS分析，鉴定出19种不同的挥发性成分，占总色谱面积的99.64%（表1A，图1）。
其中，单萜类化合物是最主要的成分，占总量的94.47%。
讨论
Citrus aurantifolia果皮精油（CAEO）表现出典型的柑橘类化学特征，以单萜类为主（94.47%），其中D-柠檬烯（40.66%）为主要成分，这一特征在柑橘类精油中普遍存在（González-Mas等人，2019年；Lota等人，2002年）。文献中报道的柠檬烯含量范围（通常为50%至86%）以及柠檬/青柠中的其他化学类型进一步证实了这一结果。
结论
本研究表明，Hasawi柠檬果皮精油（CAEO）对MTX引起的肝肾毒性具有保护作用。CAEO富含单萜类化合物，其中D-柠檬烯和α-萜品醇为主要成分。对接分析结合丰度加权指标表明，这些单萜类化合物以及少数高亲和力的倍半萜类化合物是JAK2结合的主要贡献者，而与Keap1-Nrf2系统的相互作用较弱。
作者贡献声明
Maged E. Mohamed：负责写作、审稿与编辑、数据可视化、资源获取、实验设计、资金申请、数据分析及概念构思。
Nancy Safwat Abdeldaium Younis：负责初稿撰写、数据验证、实验监督、资源管理、数据分析及概念构思。
未引用的参考文献
Bugnon等人，2024年；Oyinloye等人，2024年。
资助信息
作者感谢沙特阿拉伯国王法赛尔大学研究生研究与科学研究办公室（Grant No. KFU254793）的资助。
利益冲突声明
“作者声明没有可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。”
