Paulownia tomentosa（毛叶泡桐）的叶提取物通过调节Nrf2/HO-1、NF-κB和Bax/Bcl-2信号通路，缓解了lambda-cyhalothrin（氯氰菊酯）诱导的小鼠甲状腺功能障碍

《Tissue and Cell》：Paulownia tomentosa leaf extract mitigates lambda-cyhalothrin-induced thyroid dysfunction via modulation of Nrf2/HO-1, NF-κB, and Bax/Bcl-2 signaling pathways in mice

紫叶李叶提取物可缓解λ-氯氰菊酯诱导的小鼠甲状腺毒性，通过调节氧化应激、炎症及凋亡相关基因表达，改善甲状腺激素水平及组织形态。

　　

萨玛·A·埃尔-哈沙什（Samah A. El-Hashash）| 伊塔尔·E·埃尔-科尔希（Ethar E. Elkholy）| 阿斯玛·M·埃尔-加维什（Asmaa M. El-Gawish）| 穆斯塔法·舒克里（Mustafa Shukry）| 易卜拉欣·阿尔博卡达伊姆（Ibrahim Albokhadaim）| 萨米尔·阿尔霍贾利（Sameer Alhojaily）| 卡利德·M·阿尔-霍代尔（Khalid M. Al Khodair）

埃及坦塔纳瓦格（Nawag）阿尔-阿扎尔大学（Al-Azhar University）家政学院营养与食品科学系，邮编31732

摘要

拟除虫菊酯类杀虫剂被认为是内分泌干扰物，能够破坏脊椎动物的激素平衡，尤其是影响甲状腺功能。本研究探讨了Paulownia tomentosa叶子的乙醇提取物（PLE）是否能够缓解lambda-cyhalothrin（LCT）对小鼠的甲状腺毒性。通过高效液相色谱法（HPLC）确认了PLE中的酚类成分，并使用MTT实验评估了其细胞毒性，结果表明9毫克/千克体重的剂量较为合适。20只成年雄性小鼠被分为四组：对照组、仅给予PLE组（9毫克/千克）、仅给予LCT组（2毫克/千克）以及同时给予PLE和LCT组，实验持续28天。LCT暴露导致明显的甲状腺功能障碍，表现为血清TSH水平升高、T3和T4水平降低，同时MDA和促炎细胞因子升高、抗氧化酶活性下降以及细胞凋亡反应增强。基因表达分析显示，甲状腺激素合成基因（Slc5a5/NIS, Tpo, Tg）和抗氧化防御基因（Nfe2l2/Nrf2, Hmox1/HO-1）显著下调，而炎症基因（Tnf, Il1b）和促凋亡介质（Bax, Casp3）显著上调，Bcl2基因表达受到抑制。组织学变化包括滤泡退化、胶质物质减少以及滤泡直径缩小。PLE的联合使用显著减轻了这些生化、分子和结构上的改变，恢复了甲状腺相关基因和抗氧化基因的表达，降低了炎症和凋亡指标，并部分恢复了滤泡的正常形态。这些保护作用可能与PLE中的酚类成分有关，这些成分具有公认的抗氧化和抗炎活性。总体而言，PLE显示出作为天然补充剂对抗LCT引起的甲状腺损伤的潜力。需要进一步研究以分离出活性化合物并阐明其作用机制。

引言

拟除虫菊酯类杀虫剂是全球使用最广泛的杀虫剂之一。尽管它们通常被认为对非目标生物相对安全，但由于其广泛和重复的使用，环境和职业暴露的风险增加（Ibrahim, 2016）。因此，人们越来越关注它们对人类和动物健康的潜在不良影响。

Lambda-cyhalothrin（LCT）是一种II型合成拟除虫菊酯，常用于农业和家庭环境中（Afolabi et al., 2019）。它可作为成虫杀虫剂、卵杀虫剂和幼虫杀虫剂，用于控制多种昆虫，包括鳞翅目、半翅目、双翅目和甲虫目昆虫，以及常见的家庭害虫（Al-Amoudi, 2018）。在农业生产中，LCT常在棉花生长季节用于控制害虫侵扰（Ghosh et al., 2016）。 拟除虫菊酯的主要毒性作用是通过干扰电压门控钠通道，导致神经元去极化延长和持续神经兴奋（Prusty et al., 2015）。由于其高脂溶性，LCT容易穿透生物膜并在脂肪组织中积累，从而分布到敏感器官（Ghosh et al., 2018）。越来越多的证据表明，LCT暴露与多种毒性后果相关，包括细胞毒性（?elik et al., 2003）、炎症反应（Hussein and Ahmed, 2016）、发育异常以及脊椎动物内分泌紊乱（Zhao et al., 2008）。实验研究表明，LCT通过改变抗氧化状态、干扰甲状腺激素水平以及引起组织损伤和DNA损伤来破坏甲状腺生理和组织结构（Al-Amoudi, 2018）。与其他拟除虫菊酯类似，LCT可以整合到细胞膜中，从而促进氧化性组织损伤并激活细胞因子介导的炎症信号通路（Nieradko-Iwanicka and Konopelko, 2020, Schneiderová and ?mejkal, 2015）。 Paulownia tomentosa（俗称公主树）传统上因其优质木材而被栽培，并在中国传统医学中有着悠久的应用历史（Sakr et al., 2022）。P. tomentosa的叶子含有多种生物活性次生代谢物，包括黄酮类、木脂素、酚酸、苷类、萜类及相关化合物（Sakr et al., 2022）。除了丰富的植物化学成分外，P. tomentosa叶子还具有较高的营养价值，含有必需矿物质、氨基酸、纤维和粗蛋白。从P. tomentosa叶子中提取的成分表现出抗氧化和抗炎活性，并与家禽和其他动物的生长性能和健康状况改善有关（Sutthi et al., 2020）。 尽管有越来越多的证据表明P. tomentosa的生物活性，但关于其在体内对抗农药诱导的甲状腺毒性方面的保护作用的实验研究仍然有限。特别是，P. tomentosa调节甲状腺组织氧化应激、炎症和凋亡的分子机制尚不清楚。 因此，本研究旨在探讨Paulownia tomentosa叶子的乙醇提取物（PLE）是否能够缓解lambda-cyhalothrin引起的甲状腺功能障碍。研究评估了甲状腺激素水平、氧化应激标志物、炎症细胞因子、凋亡相关信号通路、关键调控基因的表达以及相关的组织病理变化。这种综合方法旨在阐明PLE作为天然保护剂对抗拟除虫菊酯诱导的内分泌毒性的潜力。

伦理批准

所有实验程序均按照ARRIVE Guidelines 2.0进行规划、实施和报告。动物实验符合英国《动物（科学程序）法案》（1986）及其相关法规，以及欧盟关于科学用途动物使用的指令2010/63/EU。研究严格遵循了实验室动物护理和使用的机构和国际公认标准，并获得了伦理批准。

HPLC分析结果

高效液相色谱法检测到Paulownia叶子提取物（PLE）中含有18种酚类成分。其中， rutin是主要成分，含量为5251.76微克/克。其次是芥酸（1054.03微克/克）和阿魏酸（1051.84微克/克）。其他几种酚类成分的含量也处于中等水平，包括芹菜素（116.84微克/克）、迷迭香酸（103.21微克/克）、槲皮素（95.14微克/克）和芹菜素-7-葡萄糖苷（76.73微克/克）等。

讨论

Lambda-cyhalothrin（LCT）是一种广泛用于农业和家庭环境的II型拟除虫菊酯，其毒性潜力在哺乳动物（包括人类）中越来越受到关注（Silwal et al., 2023）。越来越多的证据表明，氧化失衡是LCT诱导毒性的核心机制，尤其是在内分泌器官如甲状腺中（Nieradko-Iwanicka and Konopelko, 2020）。鉴于甲状腺激素在调节基础代谢中的关键作用...

结论

总之，本研究发现Paulownia tomentosa叶子提取物（PLE）对lambda-cyhalothrin（LCT）引起的甲状腺功能障碍具有显著的保护作用。PLE处理可以对抗LCT暴露带来的显著病理后果，包括循环甲状腺激素的变化、氧化应激、炎症和凋亡的增加。这些生化观察结果得到了分子水平的变化以及组织和病理学证据的支持。

作者贡献声明

卡利德·M·阿尔-霍代尔（Khalid M Al Khodair）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、项目监督、数据管理、概念构思。 易卜拉欣·阿尔博卡达伊姆（Ibrahim Albokhadaim）：数据可视化、验证、资源管理、正式分析、数据管理、概念构思。 萨米尔·阿尔霍贾利（Sameer Alhojaily）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、软件使用、方法论设计、数据管理、概念构思。 萨玛·A·埃尔-哈沙什（Samah A. El-Hashash）：撰写 – 审稿与编辑...

参与同意书

不适用。

出版同意书

不适用。

资助 本研究得到了沙特阿拉伯国王费萨尔大学研究生研究副主席办公室（King Faisal University Graduate Research Vice Presidency）的科学研究院的支持（资助编号：KFU260999）。

利益冲突声明 作者没有需要披露的相关财务或非财务利益。