Schisandrol A 通过破坏钙稳态、引发氧化应激和诱导细胞凋亡，在斑马鱼（Danio rerio）中导致心脏发育毒性

《Toxicology and Applied Pharmacology》：Schisandrol A induces cardiac developmental toxicity in zebrafish ( Danio rerio) via disruption of calcium homeostasis, oxidative stress, and apoptosis

芝麻素A（SA）在斑马鱼胚胎中显示剂量依赖性发育毒性和心脏毒性，LC50为62.5 μg/mL，伴随心包液水肿、心率减慢及脊椎弯曲，转录组学揭示其通过钙稳态紊乱、氧化应激和凋亡通路介导毒性。

　　

刘文思|朱瑶瑶|李麒麟|王芳宇|张曦|马超|周海瑞|季志武|吴东梅

中国黑龙江省佳木斯市佳木斯大学基础医学院微生态-免疫调节网络及相关疾病重点实验室，邮编154007

摘要

五味子醇A（SA）是五味子（Schisandra chinensis）中的主要木脂素成分，具有抗炎和抗氧化活性，但其发育和心脏安全性尚未明确。本研究使用斑马鱼（Danio rerio）胚胎模型，评估了不同浓度SA（范围从0到160 μg/mL，其中10、20和40 μg/mL为安全浓度）暴露后的毒性及其潜在机制（暴露时间为受精后6至96小时）。SA导致死亡率呈剂量依赖性增加，在受精后96小时时的半数致死浓度（LC??）为62.5 μg/mL。SA还引起了剂量依赖性的发育异常，表现为体长缩短、心包水肿（PE）、卵黄囊吸收延迟以及脊柱弯曲，同时伴有心率下降，表明具有明显的心脏毒性。转录组分析显示，差异表达的基因主要富集在与氧化应激、凋亡和钙信号传导相关的通路中。荧光染色和qPCR实验进一步证实，SA在心脏区域诱导了Ca2?积累，增加了ROS和AO信号，并导致参与钙调节、抗氧化防御和凋亡的基因表达失调。综上所述，SA通过破坏钙稳态、促进氧化应激和激活凋亡通路，在斑马鱼胚胎中引起发育和心脏毒性，这提示在未来的研发和应用中应仔细考虑其潜在的安全风险。

引言

五味子醇A（SA）是从五味子干燥成熟果实中提取的一种二苯并环辛二烯类木脂素，这种传统中药在东亚已有数百年的使用历史（Jeong等，2019；Fu等，2022）。作为五味子的主要生物活性成分之一，SA因其广泛的药理活性而受到越来越多的关注（Szopa等，2017）。临床前研究（包括体外和体内实验）表明，SA具有抗炎、抗氧化、抗癌、保护肝脏和抗糖尿病作用，但其在人体中的确凿临床证据仍有限（Wu等，2024）。从机制上看，SA能够调节多种与炎症、氧化应激和凋亡相关的信号通路，从而减轻组织损伤并提高细胞存活率（Olas，2023）。此外，SA在体内吸收迅速且分布广泛。大鼠口服SA（50 mg/kg）后，其吸收迅速（Tmax = 2.07 h），消除半衰期较长（t1/2 = 9.48 h），表观分布容积较大（Vz/F = 111.81 L/kg），主要在肝脏中积累（Liu等，2019）。小鼠组织分布研究也显示SA分布广泛且富集于肝脏，Cmax = 2.17 ± 0.27 mg/mL，Tmax = 1.00 ± 0.32 h，表观分布容积较大（V = 3.64 ± 1.50 L/kg）（Wu等，2024）。近年来，开发了多种先进的递送系统（如基于纳米粒子的制剂和长循环脂质体），以提高SA的溶解度和口服生物利用度，同时增强治疗效果、延长系统暴露时间并减少不良反应（Pei等，2013；Hao等，2025）。总体而言，这些发现表明SA是一种具有巨大潜力的天然小分子，有望用于药物开发和临床应用。

然而，越来越多的证据表明，植物来源的成分并非绝对无害，在高剂量或长期暴露条件下可能引起显著的发育毒性甚至器官损伤。例如，胡椒醛在斑马鱼胚胎中引起发育毒性（96 hpf时的半数致死浓度为7.975 mg/L），即使是非致死剂量（4 mg/L）也会导致心包水肿和体长缩短等畸形（Li等，2025）。类似地，阿特拉特林醇苷I–III引起剂量依赖性的致死作用（96 h LC?? = 81.64–151.90 μM），其中阿特拉特林醇苷I/II导致明显的肝脏损伤（Li等，2026）。来自五味子的木脂素类化合物似乎也存在这些安全问题。水生毒理学研究表明，S. chinensis果实的粗水提取物在低浓度下（例如，对Daphnia magna的EC??为0.0448–0.0152 mg/L）对水生无脊椎动物具有明显的急性毒性，反映了它们的强生物活性和潜在的环境风险（Valí?ková等，2023）。对个别木脂素的体内研究进一步表明其暴露阈值较窄：例如，五味子醇B在1.5–3 μM浓度下对斑马鱼幼体具有抗惊厥作用，而在≥0.75 μM时出现发育异常，3–6 μM时症状加重，12 μM时致死（Nieoczym等，2023）。值得注意的是，五味子木脂素还会显著调节药物代谢酶和膜转运蛋白的活性，从而改变联合用药时的系统暴露情况，可能放大非靶标毒性（Fu等，2022）。尽管如此，对SA本身的系统性安全评估仍较为缺乏。

斑马鱼（Danio rerio）与人类在遗传和生理上高度相似，其快速发育、透明的胚胎和高繁殖力使其在毒性研究中得到广泛应用（Narumanchi等，2021；Li等，2025；Liu等，2025）。在本研究中，我们利用斑马鱼胚胎模型结合转录组测序和多种毒理学指标，系统评估了SA的急性、发育和心脏毒性，并阐明了其潜在的毒性机制。

实验试剂

五味子醇A（#S818321，纯度≥99%）购自Macklin Biochemical Co., Ltd.（中国上海）。活性氧（ROS）检测试剂盒（#S0033M）、Fluo-4钙检测试剂盒（#S1061S）和吖啶橙染色试剂盒（#C0233S）来自Beyotime Biotechnology（中国上海）。总RNA使用Spin Column Animal Total RNA Purification Kit（#B518651–0100）提取，首链cDNA则使用MightyScript Plus First Strand cDNA Synthesis Master Mix合成（gDNA）

SA在斑马鱼胚胎中的急性和发育毒性

斑马鱼胚胎从受精后6小时（6 hpf）到96小时（96 hpf）持续暴露于不同浓度的SA（0、10、20、40、80和160 μg/mL），以系统评估其急性和发育毒性。在整个暴露期间观察到存活率呈剂量依赖性下降。在受精后72小时（72 hpf），160 μg/mL组的所有胚胎均死亡；到受精后96小时（96 hpf），80 μg/mL组的存活率降至50%以下（图1A）。剂量-反应曲线拟合结果显示，SA在受精后96小时时的半数致死浓度（LC??）为62.5 μg/mL（图1B）

讨论

众所周知，在关键发育窗口期（尤其是胚胎和幼虫阶段）接触有害物质会对生物体的健康和发育产生长期影响（Bancel等，2024；Wang等，2025）。五味子醇A作为五味子中的主要木脂素，在体外和体内模型中显示出良好的治疗前景，具有抗炎/抗氧化和器官保护作用。

结论

综上所述，通过结合斑马鱼胚胎模型、转录组分析和功能检测，本研究表明SA在斑马鱼早期发育过程中会引起显著的急性、发育和心脏毒性。SA导致剂量依赖性的死亡率和典型畸形，包括体长缩短、卵黄囊吸收延迟、心包水肿（ED）、脊柱弯曲以及心动过缓，表明心脏形态和功能受损。从机制上看，SA触发了...

CRediT作者贡献声明

刘文思：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、资源获取、项目管理、方法设计、实验实施、资金申请、数据分析、数据管理。朱瑶瑶：软件使用、资源获取、方法设计、数据分析。李麒麟：软件使用、资源获取、方法设计、数据分析。王芳宇：验证结果、软件使用、资源获取、数据分析。张曦：方法设计、实验实施、数据分析。马超：软件使用、资源获取、数据分析。

资助信息

我们衷心感谢黑龙江省自然科学基金联合培养项目（PL2024H019）和黑龙江省高校基础科学研究项目（2019-KYYWF-1351）的支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。