《Food Bioscience》：Rutin attenuates colistin-induced nephrotoxicity through modulation of inflammation, oxidative stress, and miRNA-Associated pathways: An experimental study
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庆大霉素诱导肾毒性及阿育宾苷保护机制研究：通过动物实验发现联合使用阿育宾苷可改善肾功能指标、减轻氧化应激及炎症反应，并调节AMPK/mTOR通路和自噬相关分子，为庆大霉素治疗提供辅助方案。
穆罕默德·阿卡伊（Muhammed Akay）|塞法·库丘克勒（Sefa Kü?ükler）|塞尔丘克·奥兹德米尔（Sel?uk ?zdemir）|塞利姆·乔马克利（Selim ?omakl?）|奥兹盖·坎德米尔（?zge Kandemir）|哈桑·希姆谢克（Hasan ?im?ek）|胡赛因·穆特卢（Hüseyin Mutlu）|法提赫·梅赫梅特·坎德米尔（Fatih Mehmet Kandemir）
土耳其阿克萨赖大学（Aksaray University）医学院急诊医学系
摘要
多粘菌素（Colistin）被广泛用作治疗多重耐药革兰氏阴性菌感染的最后手段抗生素；然而，由于其高发的急性肾损伤（AKI），其临床应用受到限制。本研究探讨了天然存在的黄酮类化合物芦丁（Rutin）对多粘菌素诱导的肾毒性的保护作用及其潜在的分子机制。实验中将雄性Sprague Dawley大鼠分为对照组、芦丁组、多粘菌素组以及多粘菌素加芦丁组，分别给予多粘菌素（15 mg/kg/天，腹腔注射）和/或芦丁（50–100 mg/kg/天，口服），持续7天。通过检测血清肌酐和血尿素氮水平来评估肾功能。同时分析了肾脏组织中的氧化应激参数、肾小管损伤生物标志物、炎症细胞因子、能量代谢和自噬调节因子、抗氧化相关蛋白及铁相关蛋白，以及特定的microRNA和炎症信号通路。多粘菌素的使用导致了显著的肾功能障碍，表现为血清肌酐和血尿素氮水平升高（p < 0.001），并伴随明显的氧化应激、炎症反应和肾小管损伤（p < 0.01）。这些变化与AMP激活的蛋白激酶信号通路的抑制及哺乳动物雷帕霉素靶点通路的激活有关（p < 0.05）。芦丁的联合使用通过减轻氧化应激和炎症并恢复能量代谢平衡，显著减轻了多粘菌素引起的肾损伤（p < 0.05）。综上所述，芦丁通过协调的抗氧化、抗炎和代谢调节机制，对多粘菌素引起的肾毒性具有显著的保护作用，支持其作为多粘菌素治疗辅助剂的潜力。
引言
由于多重耐药革兰氏阴性菌（MDR-GNB）引起的感染在全球范围内不断增加，多粘菌素（Colistin，CS）再次成为临床实践中的最后治疗选择（Aksu等人，2018年）。多粘菌素属于多粘菌素类抗生素，对包括铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baumannii）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）和大肠杆菌（Escherichia coli）在内的病原体有效，而革兰氏阳性菌、厌氧菌和革兰氏阴性球菌则对其具有天然耐药性（Ezadi等人，2018年；Nang等人，2021年）。在临床实践中，多粘菌素通常以甲磺酸多粘菌素（Colistin Methanesulfonate，CMS）的形式给药，这是一种无毒性的前药（Bergen等人，2006年）。由于甲磺酸基团的负电荷特性，CMS在肾近端小管的重吸收较少，因此其肾毒性低于硫酸多粘菌素（Azad等人，2019年；Mahmoud & Alharbi，2025a）。尽管如此，多粘菌素的使用仍与较高的急性肾损伤发生率相关，报告的发生率在25.9%至45.0%之间，死亡率甚至高达32.9%（Folkestad等人，2020年；Yang等人，2024年；Zhang等人，2024年）。尽管出现了新的抗菌剂，但由于有效替代品的有限，多粘菌素仍在全球重症监护病房中广泛使用。然而，其临床应用受到急性肾损伤的高发率的严重限制，这成为主要的剂量限制因素（Yang, Shuai等人，2025年）。多粘菌素的抗菌作用是通过结合革兰氏阴性菌外膜的脂多糖成分来实现的，从而置换二价阳离子并破坏膜完整性（Arjmand等人，2025年）。这种相互作用增加了膜的通透性，导致细胞内物质泄漏，最终导致细菌死亡。虽然这种机制对耐药病原体非常有效，但类似的与哺乳动物细胞膜的相互作用也被认为对其毒性有一定贡献（Samodelov等人，2024年）。多粘菌素诱导的肾毒性的发病机制是多因素的，涉及活性氧的过度生成、线粒体功能障碍和炎症信号通路的激活（Hu等人，2025年）。多粘菌素优先在肾近端小管上皮细胞中积累，引发氧化应激、脂质过氧化和炎症介质的释放。新兴证据进一步表明，与损伤相关的分子模式和先天免疫受体（如高迁移率盒1蛋白和Toll样受体4）在放大肾炎症和肾小管损伤中起作用（Kook等人，2025年）。
多粘菌素引起的急性肾损伤的病因尚未完全阐明。现有证据表明，多粘菌素在肾小管上皮细胞中积累，破坏细胞膜完整性，加剧氧化应激和炎症反应，最终导致肾小管损伤（Berg等人，1998年；Edrees等人，2018年；Jafari & Elyasi，2021年；Jiang等人，2020年；Kagi等人，2022年；Liu等人，2025年；Manchandani等人，2016年）。最新研究表明，在多种肾毒性模型中，依赖于炎症半胱天冬酶的程序性细胞死亡形式——焦亡（Pyroptosis）和铁死亡（Ferroptosis）起着关键作用（Li等人，2024年；Luo等人，2023年；Pushpan等人，2024年）。除了以gasdermin D诱导的膜孔形成和IL-1β、IL-18产生为特征的焦亡外，脂质过氧化驱动的铁死亡途径也被认为在多粘菌素引起的肾损伤中起作用。由于多粘菌素B和多粘菌素的结构相似性，这些细胞死亡途径在多粘菌素硫酸盐引起的肾毒性中的作用尚不明确，阐明其潜在机制对于提高多粘菌素的临床安全性至关重要。
芦丁（Quercetin-3-O-rutinoside，RUT）是一种天然存在的生物类黄酮，存在于荞麦、苹果和茶叶等多种植物中（S. Yang等人，2021年）。RUT具有强大的抗氧化、抗炎、抗凋亡、保护血管和神经的保护作用，通过其酚羟基中和自由基发挥生物学效应（Liu, Zhang, Ding等人，2025年；Tian等人，2026年）。先前的研究表明，RUT通过抑制NF-κB信号通路和减少炎症细胞因子（IL-1β、IL-6）的表达，减轻蛛网膜下腔出血和丙烯酰胺（ACR）引起的神经炎症（Hao等人，2016年；Thabet & Moustafa，2018年）。RUT还通过激活PI3K/AKT/GSK-3β/NRF-2通路，提高血红素加氧酶-1、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽的水平，同时抑制丙二醛的产生和NLRP3炎性小体的激活，从而减轻氧化应激损伤（Ding等人，2022年；Kennedy等人，2020年；Parashar等人，2017年；Sun等人，2021年）。实验模型显示，RUT可保护视网膜组织免受糖尿病视网膜病变的损害，增强BDNF和NGF的表达，并减轻中枢神经系统的髓鞘损伤（Ola等人，2015年；Zhang等人，2023年）。
最新研究表明，RUT及其衍生物能够保护血脑屏障的完整性，减轻内皮细胞的氧化应激和凋亡，降低缺血-再灌注引起的脑血管损伤，并改善认知功能（Hasanein等人，2020年；Jang等人，2014年；Rodrigues等人，2013年；Venkata等人，2017年；Wang等人，2016年；Yang等人，2014年）。这些发现表明，RUT可能因其神经血管保护作用以及减轻与全身炎症和氧化应激相关的器官损伤而具有潜在的治疗价值。鉴于氧化应激、炎症和程序性细胞死亡机制在多粘菌素诱导的肾毒性发病机制中的关键作用，RUT对这些途径的调节作用表明其具有保护肾损伤的潜力。然而，现有文献中专门研究RUT对多粘菌素诱导的肾毒性影响的文献极为有限。因此，明确RUT在多粘菌素引起的急性肾损伤中的潜在保护作用及其潜在的分子机制对于开发新的辅助治疗方案至关重要。
最近的研究揭示了药物诱导的肾毒性的分子机制，包括细胞代谢、自噬、炎症和表观遗传调节因子的重要作用。环孢素A（Cyclosporine A）、顺铂（Cisplatin）和他克莫司（Tacrolimus）等药物引起的肾损伤涉及AMPK/mTOR信号通路（Samad等人，2025年）、自噬失衡、炎症轴（HMGB-1/TLR4/MyD88/NF-κB）和microRNA介导的基因调控（miR-22、miR-34a）（Abdalla等人，2025年；Abdelhady等人，2025年；Shen等人，2025年）等重要因素。这些结果表明，药物或天然化学物质通过调节这些通路显著减轻肾毒性。多粘菌素引起的肾毒性与氧化应激、炎症、自噬功能障碍和细胞信号通路的失调有关。因此，具有抗氧化和抗炎特性的天然黄酮类化合物（如RUT）可能通过这些机制提供保护作用。然而，关于RUT对AMPK/mTOR轴、自噬、炎症信号和microRNA调控网络的影响的研究仍然不足，因此对这些过程的实验探索具有科学必要性。
鉴于临床对多粘菌素的持续依赖以及缺乏有效的预防其肾毒性作用的策略，迫切需要寻找能够减轻肾损伤的安全辅助剂。基于其有利的化学结构和生物学特性，RUT是一个有前景的肾保护候选物。因此，本研究旨在探讨RUT对大鼠多粘菌素诱导的肾毒性的保护作用，并阐明其潜在的分子机制，特别关注氧化应激、炎症、能量代谢和表观遗传调控。
材料
芦丁（纯度≥98%，HPLC级别）购自Sigma–Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。制造商通过高效液相色谱（HPLC）分析确认了芦丁的成分和纯度（见分析证书）。使用前未进行进一步纯化。硫酸多粘菌素（纯度≥95%）同样来自Sigma–Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。制造商使用分析质量控制方法验证了多粘菌素的成分和纯度。
RUT对多粘菌素引起的肾功能指标改变的影响
对照组和RUT组之间的血清肌酐（Scr）和血尿素氮（BUN）水平无显著差异（p > 0.05）。相比之下，接受多粘菌素治疗的大鼠的Scr和BUN浓度显著升高（p < 0.001），表明肾功能严重受损。RUT与多粘菌素联合使用（CS + RUT组）显著降低了Scr和BUN水平。讨论
多粘菌素是治疗多重耐药革兰氏阴性菌感染的重要选择；然而，它与高发的急性肾损伤（AKI）相关。这种肾毒性的机制包括肾小管内细胞积聚、膜完整性破坏、氧化应激加剧、线粒体功能障碍和炎症反应。这些因素导致肾功能受损，进而引起细胞裂解、凋亡/焦亡。结论
总之，尽管本研究提供了芦丁对多粘菌素诱导的肾毒性具有保护作用的有力证据，但在解释这些发现时必须考虑某些局限性。使用单一剂量的芦丁和短期实验模型（无恢复期）限制了结果的普遍性，且缺乏剂量-反应和药代动力学分析，留下了许多未解之谜。此外，尽管miR-22等基因的变化……作者贡献声明
穆罕默德·阿卡伊（Muhammed Akay）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据管理、概念构思。塞法·库丘克勒（Sefa Kü?ükler）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据管理、概念构思。塞尔丘克·奥兹德米尔（Sel?uk ?zdemir）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、数据管理、概念构思。塞利姆·乔马克利（Selim ?omakl?）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计。奥兹盖·坎德米尔（?zge Kandemir）：撰写 – 审稿与……伦理批准
该动物实验获得了阿塔图尔克大学地方动物实验伦理委员会的批准（决定编号：2025/11），并按照阿塔图尔克大学实验研究与应用中心（ATADEM）的机构指南进行。所有程序均符合实验室动物护理和使用的伦理标准，相关数据按照HADYEK报告要求进行记录。出版同意
不适用。手稿准备过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作时，作者使用了Quilbott工具来检查和纠正语言。使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。资助信息
本研究未获得任何公共、商业或非营利部门的资助。利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。致谢
我们感谢所有作者的贡献。图形摘要和实验设计使用了IIIustrae（专业科学插图平台）制作。
