亚马逊本土植物无患子（Sapindus saponaria L.）的提取物对生殖细胞发育和寿命的差异调控：基于秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）模型的毒理与抗氧化活性评估

《Chemistry & Biodiversity》：Extract of Sapindus saponaria L., a Native Amazonian Plant, Impacts Germ Cell Development and Modulates Longevity

本研究评估了亚马逊地区传统药用植物无患子（Sapindus saponaria L.）叶（ESL）与果皮（ESF）甲醇提取物在模式生物秀丽隐杆线虫（C. elegans）中的生物学效应。研究发现两种提取物均含有三萜皂苷，但只有ESF含有糖基化倍半萜。ESL展现出更强的急性毒性（LC50= 10.47 mg/mL），但同时也表现出更显著的抗氧化活性（上调gst-4和ctl-1/2/3）和延长寿命的潜能（5-10 mg/mL）。ESF则毒性较低（LC50= 32.76 mg/mL），对L1期线虫的氧化应激保护效果更佳。本研究揭示了植物不同部位提取物在毒性与生物活性上的显著差异，为其传统药用价值的科学验证和未来潜在治疗应用提供了重要的安全性与功效学依据。

　　

引言

对具有治疗潜力的植物生物活性化合物的探索近年来日益深入，这源于对合成药物替代品日益增长的需求。在众多具有药理学价值的药用植物中，无患子（Sapindus saponaria L.），俗称“皂角”或“猴子肥皂”，在拉丁美洲传统医学中被广泛用于治疗感染性、炎症性疾病、消化系统疾病和皮肤病。其广泛的治疗适用性主要归因于其叶和果实中存在的三萜皂苷和糖基化倍半萜。尽管其药理前景广阔，但针对无患子的毒理学研究仍然有限。鉴于皂苷可能产生浓度依赖性的毒性效应，评估富含这些化合物的提取物的安全性对其在制药和化妆品中的合理应用至关重要。本研究旨在利用秀丽隐杆线虫（Caenororhabditis elegans）作为体内模型，研究从无患子叶和果皮中获得的甲醇提取物的植物化学成分和潜在生物学效应，评估与提取物相关的毒性、生存结果和不同浓度下的氧化应激反应。

材料与方法

植物材料于2023年10月从巴西朗多尼亚州采集。分别从无患子的叶（ESL）和果皮（ESF）制备甲醇提取物。通过电喷雾电离串联质谱（ESI-MS/MS）对提取物进行化学表征。使用秀丽隐杆线虫野生型N2品系以及转基因品系CL2166（gst-4::GFP）和GA800（ctl-1/2/3::GFP）进行生物测定。评估的终点包括：半数致死浓度（LC₅₀）、在不同发育阶段（L1和L4）的短期（24小时）和长期（72小时）生存率、身体尺寸、咽泵频率、繁殖力（通过子宫内受精卵数量评估）、对过氧化氢（H₂O₂）诱导的氧化应激的抗性、抗氧化基因（gst-4, ctl-1, ctl-2, ctl-3）的表达以及寿命。所有统计分析均使用GraphPad Prism软件进行。

结果

3.1 无患子果实和叶提取物的植物化学分析

ESI-MS/MS分析证实，两种提取物均含有三萜皂苷。在两种提取物中均检测到质荷比（m/z）为949 [M+Na]⁺的皂苷，推测为由齐墩果酸-葡萄糖-鼠李糖-鼠李糖组成的异糖苷。仅在果实提取物（ESF）中检测到糖基化倍半萜，其质荷比范围在1269-1385 m/z，推测为连接两条葡萄糖-鼠李糖-鼠李糖糖链的倍半萜，并具有不同程度的乙酰化。叶提取物（ESL）中未检测到糖基化倍半萜。

3.2 ESL和ESF的半数致死浓度（LC₅₀）

ESL表现出比ESF更高的急性毒性。通过线性回归获得的LC₅₀值，ESF为32.76 ± 3.37 mg/mL，而ESL为10.47 ± 4.87 mg/mL，两者之间存在统计学显著差异。这表明叶提取物的毒性更强。

3.3 无患子甲醇提取物对秀丽隐杆线虫生存的浓度和时间依赖性毒性

两种提取物均以浓度和时间依赖性方式降低线虫的生存率，其中ESL的毒性效应更为显著。在L4期线虫中，长时间暴露于高浓度ESL（10 mg/mL，72小时）导致近乎完全的致死率。生存损害在L4期线虫中比在L1期线虫中更为明显。

3.4 ESF和ESL提取物对线虫发育和摄食模式的影响

两种提取物均引起身体尺寸轻微的、浓度依赖性的减小，其中ESL的效应更明显。咽泵频率也受到轻微影响，ESL处理组在低中浓度下泵频率略有下降，但在最高浓度（10 mg/mL）下反而有增加趋势，显示出潜在的双相反应。然而，这些变化与对照组相比均无统计学显著性差异。

3.5 ESF和ESL提取物对秀丽隐杆线虫子宫内受精卵数量的影响

两种提取物均对线虫的繁殖力产生抑制作用。ESL在测试的所有浓度（1，5，10 mg/mL）下均导致子宫内受精卵数量显著减少。而ESF仅在5 mg/mL和10 mg/mL浓度下引起轻微但显著的减少。这表明ESL对生殖输出的抑制作用更强，可能反映了其对种系完整性或生殖细胞代谢的更严重影响。

3.6 无患子果实和叶提取物在线虫中的阶段依赖性抗氧化效应

在氧化应激抗性实验中，两种提取物均显示出保护作用，但效果具有阶段和浓度依赖性。ESF在L1期和L4期线虫中均能提供保护，在L1期，1和5 mg/mL浓度有效，但10 mg/mL浓度在长时间暴露后保护作用下降。ESL的保护作用则依赖于发育阶段，它对L1期线虫没有显著保护作用，但能显著提高L4期线虫在H₂O₂胁迫下的存活率。

3.7 无患子提取物对Ctl-1, Ctl-2, Ctl-3和Gst-4的上调作用

两种提取物均能显著上调谷胱甘肽S-转移酶-4（gst-4）基因的表达，表明它们激活了二期解毒通路。在过氧化氢酶基因（ctl-1, ctl-2, ctl-3）的表达上，ESL显示出更强、更显著的浓度依赖性诱导作用，而ESF的诱导作用较为温和。这表明叶提取物在增强与H₂O₂解毒相关的酶抗氧化防御方面可能扮演更重要的角色。

3.8 无患子果实和叶提取物对寿命的差异影响

寿命分析显示，ESF处理在测试的所有浓度下均未对线虫寿命产生显著影响。与之形成鲜明对比的是，ESL在5 mg/mL和10 mg/mL浓度下能显著延长线虫的寿命，而1 mg/mL浓度则无效。这揭示了叶提取物在特定浓度下具有促进长寿的潜能。

讨论

本研究为传统南美民族药用植物无患子的果皮和叶甲醇提取物提供了新的毒理学和抗氧化见解。植物化学分析结果与先前报道一致。两种提取物在秀丽隐杆线虫中均表现出浓度依赖性毒性，但ESL毒性更强，这可能与其化学成分差异有关，特别是ESL中缺乏糖基化倍半萜。长期暴露会显著降低线虫存活率，且发育更成熟的L4期线虫对ESL的毒性更为敏感。两种提取物引起身体尺寸轻微减小，并对咽泵频率产生轻微的双相调节，但均不显著。在繁殖力方面，ESL在所有测试浓度下均表现出更强的抑制作用，表明其对种系代谢或性腺信号传导的干扰更严重。在抗氧化方面，两种提取物预处理均能提供针对H₂O₂诱导的氧化应激的保护，但具有阶段特异性。两种提取物均能显著上调gst-4，而ESL对过氧化氢酶基因的诱导作用更强，提示其能更有效地刺激酶抗氧化防御。尤为重要的是，ESL在中等至高浓度下能显著延长线虫寿命，而ESF无此效果。这可能反映了ESL更强的激活如daf-16和skn-1等长寿相关应激反应通路的能力。这些发现凸显了无患子不同部位提取物在毒性和生物活性上的显著差异，也展示了植物化合物在秀丽隐杆线虫模型中常见的毒物兴奋效应。

结论

本研究获得的数据为无患子甲醇提取物在药理学应用中的潜在用途提供了有价值的见解。植物化学分析揭示了三萜皂苷和糖基化倍半萜的复杂谱图，这可能是观察到的生物学效应的基础。使用秀丽隐杆线虫作为体内模型，我们证明了ESF和ESL提取物均产生浓度依赖性的毒理学影响，包括降低存活率和繁殖输出，其中叶提取物表现出更强的效力。值得注意的是，两种提取物通过上调gst-4和ctl-1/2/3等关键抗氧化基因，激活了氧化应激反应通路，并赋予了对H₂O₂诱导应激的保护作用。特别是ESL，在特定浓度下以剂量依赖性方式延长了寿命，这表明了毒物兴奋性益处。这些发现支持了无患子的民族药理学相关性，同时强调了进行严格毒理学评估以指导其安全有效使用的重要性。总之，本研究加强了在未来治疗制剂中受控使用无患子衍生物的合理性，并强调了秀丽隐杆线虫作为评估植物源性生物活性化合物的经济有效且具有预测价值的模型的实用性。