单用或联合使用没食子酸和抗坏血酸有助于减轻铅诱导的大鼠脑神经毒性：一项组织学和免疫组织化学研究

《NeuroToxicology》：Gallic and ascorbic acids either alone or combined contribute to ameliorating lead-induced cerebral neurotoxicity in rats: a histological and immunohistochemical study

铅神经毒性研究：抗坏血酸与鞣酸联合治疗对脑组织氧化应激及炎症反应的调控作用

　　

Lamiaa M. Shawky | Ahmed A. Morsi | Nermine Beshara | Omar T. Abualnasr | Ghena Hamza | Lamia Asali | Faten Asali | Eman El Bana

埃及本哈大学医学院组织学与细胞生物学系

摘要

铅（Pb）的毒性是一个严重的公共卫生问题。大脑是铅中毒的主要靶器官。研究表明，抗坏血酸（AA）和没食子酸（GA）在重金属中毒期间具有潜在的抗炎和抗氧化作用。因此，本文旨在探讨AA、GA及其组合在铅神经毒性模型中的保护作用。56只Wistar白化大鼠被分为7组：对照组、单独使用AA组（10 mg/kg，口服）、单独使用GA组（20 mg/kg，口服）、单独使用Pb组（40 mg/kg，腹腔注射）、AA/Pb组、GA/Pb组以及AA/GA/Pb组合组。经过一个月的口服治疗后，这些大鼠被安乐死，并提取脑皮层样本以测量脑组织匀浆中的炎症和氧化标志物。此外，还通过光学显微镜和电子显微镜（EM）对样本进行了结构和超微结构检查。铅中毒导致脑损伤，表现为明显的结构和超微结构变化，包括神经元退化以及健康神经细胞的减少。电子显微镜观察显示，神经细胞萎缩，线粒体肿胀、稀疏，溶酶体增大并融合，可能形成了自噬空泡。同时，促炎标志物显著增加，表现为胶质纤维酸性蛋白（GFAP）、丙二醛（MDA）和肿瘤坏死因子（TNF）的免疫组化表达升高。相反，抗炎标志物降低，表现为SOD和过氧化氢酶（CAT）活性下降。AA和GA显著减轻了这些变化，在AA/GA组合组中，组织学、超微结构和生化参数几乎恢复正常。研究表明，AA和GA通过调节氧化应激、炎症和细胞凋亡来缓解铅诱导的神经毒性。其中，AA/GA组合组的效应最为显著。

引言

重金属是天然存在的元素，它们直接或间接污染食物，影响动物、植物和人类健康（Hembrom等人，2020年）。铅（Pb）是毒性第二强的元素，在地壳中的含量相对较低，但其污染与工业污染、汽车尾气排放、电池及其他人为来源有关（Raj和Das，2023年）。铅的暴露途径多种多样，可能通过口服摄入、皮肤吸收、空气传播或胎盘传递。早期铅暴露与神经组织脆弱性和神经毒性相关，导致化学、结构和分子层面的改变，进而影响认知功能和记忆（Ortega等人，2021年）。

铅神经毒性的机制中，氧化还原反应的改变与能量失衡密切相关。铅中毒会导致活性氧（ROS）的生成和氧自由基的产生，从而增加氧化负担，耗尽内源性抗氧化防御酶，并破坏线粒体内的能量流动和ATP合成（Ortega等人，2021年）。因此，研究者认为强效抗氧化剂可能减轻铅引起的神经损伤。根据泛美卫生组织2019年的数据，因神经系统疾病导致的死亡率和死亡率在男性和女性中均较高（PAHO，2022年）。鉴于许多发达国家和发展中国家的高死亡率和发病率，许多神经系统疾病对标准化传统治疗方法反应不佳。因此，神经科学家对基于传统医学的新疗法的研发和创新表现出浓厚兴趣（Bhuia等人，2023年）。此外，尽管现代医学取得了巨大进步，但全球范围内仍存在对替代医学（AM）的兴趣趋势，这可能归因于替代医学的副作用小、预防效果显著以及公众的广泛关注（Akter等人，2021年）。因此，本研究探讨了两种具有强效抗炎和抗氧化活性的天然产物在铅神经毒性中的缓解作用。

抗坏血酸（AA）是人类必需的微量营养素，缺乏会导致坏血病，该病主要由胶原蛋白合成缺陷引起。它主要来自柑橘类水果，如橙子和柠檬。AA是一种强效的非酶促水溶性抗氧化剂，能清除氧自由基，中断细胞自由基链反应，从而终止脂质过氧化并维持氧化平衡（Njus等人，2020年；Santos等人，2022年）。除了抗氧化作用外，AA还能调节神经元功能，维持中枢神经系统（CNS）的稳态。实验和临床研究表明，AA具有神经保护作用，可预防阿尔茨海默病、多发性硬化症和精神疾病，改善精神和行为表现，并恢复局部脑部生化变化（Moretti和Rodrigues，2022年）。最新研究还强调了其在神经发生和突触可塑性中的作用，进一步体现了AA的预防和治疗潜力（Moretti和Rodrigues，2022年）。

同样，没食子酸（GA）存在于多种水果和药用植物中，如香蕉、柠檬和菠萝。作为一种酚类化合物，GA具有抗氧化、抗炎、抗菌、胃保护、抗癌和神经保护作用（Kahkeshani等人，2019年）。特别是GA对阿尔茨海默病、帕金森病、中风、抑郁症和焦虑症等神经系统疾病有效（Bhuia等人，2023年）。

尽管文献研究表明（Raeeszadeh等人，2021年；Alt?nda?和Meydan，2021年；Adebiyi等人，2022年；Usman等人，2022年），这两种天然产物对多种化学物质引起的器官毒性具有有益效果，但它们单独或联合使用在预防铅诱导的神经毒性方面的作用尚未得到充分研究。由于大脑结构的复杂性，本研究采用大鼠动物模型而非体外系统，因为细胞培养无法完全模拟大脑环境。此外，体外模型的局限性也限制了其在脑研究中的应用（le Feber，2019年）。因此，本研究通过组织学、生化、免疫组化和超微结构方法，探讨了GA和AA在预防大鼠铅诱导的神经毒性方面的生物学和保护作用。

实验方法

试剂和化学品

醋酸铅（#:316512）、抗坏血酸（#:A92902）和没食子酸（#:398225）购自美国密苏里州圣路易斯的Sigma Aldrich公司。所有试剂的纯度均为99.99%、99%和98%，并溶解在蒸馏水中。醋酸铅的最终浓度为20 mg/ml，抗坏血酸和没食子酸的最终浓度为5 mg/ml。

实验模型

本体内研究使用了56只Wistar白化雄性大鼠（n = 56）。

抗坏血酸和没食子酸缓解了醋酸铅引起的脑氧化应激和神经炎症

对脑皮层组织匀浆的生化分析显示（图1），铅中毒组的MDA和TNF-α浓度约为对照组的3倍，而IL-1β和IL-6浓度约为对照组的1倍（p < 0.001）。相比之下，SOD和CAT的浓度分别降低了约60%和70%（p < 0.001）。

讨论

本研究探讨了铅暴露对大鼠大脑造成的病理变化，并评估了单独或联合使用抗坏血酸和没食子酸的治疗效果。研究发现，这两种物质具有保护作用，尤其是联合使用时效果最佳。

铅中毒大鼠的脑组织中MDA水平升高。

伦理批准

本研究方案（包括方法和实验设计）已获得埃及本哈大学医学院伦理委员会的批准（批准代码：RC:7-2-2025）。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

参与同意

不适用

作者贡献声明

Ghena Hamza：验证、概念构思。 Omar Abualnasr：验证、概念构思。 Nermine Beshara：撰写初稿、实验研究。 Ahmed A. Morsi：撰写初稿、方法设计、数据分析、概念构思。 Lamiaa Shawky：撰写初稿、方法设计、数据分析、概念构思。 Faten Asali：数据整理。 Lamia Asali：验证、概念构思。 Eman El Bana：审稿与编辑、项目监督。

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。