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本研究评估了 Ferulic acid (FA) 和 Hesperidin (HSP) 对环磷酰胺（CYP）诱导的肾毒性的保护作用及分子机制，通过动物实验和生物信息学分析，发现 FA 和 HSP 可改善肾功能、减轻氧化应激和炎症反应，并通过 Keap1/Nrf2/HO-1 和 PPARγ 信号通路调节实现肾保护。
作者名单：Mazin M.T. Shigidi、Mahrous A Ibrahim、Farooq A Wani、Enas M.A. Mostafa、Athar M Khalifa、Noha M. Abd El-Fadeal、Rania A Galhom、Zinab A Ali、Nermeen M Nooreldien、Dina H. El-Sheikh、Osama S. Elserafy
沙特阿拉伯朱夫大学医学院内科，邮编72388
摘要
背景
尽管环磷酰胺（CYP）仍是癌症化疗的主要药物，但其临床应用常常受到肾毒性的限制。
研究目的
本研究旨在评估阿魏酸（FA）和橙皮苷（HSP）对CYP诱导的肾毒性的潜在保护作用及其作用机制。
方法
将36只大鼠分为六组：对照组（I组）、FA组（II组）、HSP组（III组）、CYP组（IV组，于第16天接受150 mg/kg的CYP腹腔注射）、CYP+FA组（V组，于CYP注射前15天口服50 mg/kg的FA），以及CYP+HSP组（VI组，于CYP注射前15天口服100 mg/kg的HSP）。研究人员检测了肾功能指标、氧化应激标志物、炎症细胞因子以及Keap1、Nrf2、HO-1、PPARγ和TNF-α的表达情况，并进行了组织病理学和超微结构分析。
结果
CYP诱导的肾毒性表现为血清尿素、肌酐和KIM-1水平升高，白蛋白水平降低，以及肾脏组织病理学和超微结构异常。CYP显著降低了抗氧化标志物CAT、SOD和TAC的水平，增加了脂质过氧化标志物MDA的水平，并上调了炎症细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表达。同时，CYP还显著上调了Keap1和TNF-α的表达，下调了Nrf2、HO-1和PPARγ的表达。相比之下，FA和HSP显著改善了这些由CYP引起的异常。
结论
FA和HSP可能通过作用于Keap1/Nrf2/HO-1信号通路，对CYP诱导的肾毒性具有保护作用。
引言
随着全球癌症发病率的上升，对化疗药物的依赖性进一步加剧。尽管这些药物对癌症治疗仍至关重要，但由于其不良的毒理学特性，其治疗效果往往受到限制（Iqubal等人，2019；Iqubal等人，2020）。环磷酰胺（CYP）作为一种氧杂磷烷烷化药物，具有显著的免疫抑制和抗肿瘤作用，但其治疗效果常因肾毒性而大打折扣（Abraham和Isaac，2011；Bokolo和Adikwu，2018；Ayza等人，2022）。CYP需要通过肝脏细胞色素P450酶进行生物活化，其治疗作用主要归因于磷酰胺 mustard，但这一过程也会产生丙烯醛，这是一种与肾脏损伤密切相关的活性代谢物（Alabi等人，2021；Al-Amarat等人，2022；Alghamdi等人，2024）。氧化应激和炎症是CYP诱导肾毒性的关键因素，但导致这种损伤的具体分子途径尚未完全阐明（Sherif，2018；Zhu等人，2022；Alghamdi等人，2024）。
复杂的信号通路网络调节肾脏对损伤的反应。Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1）/核因子红系2相关因子2（Nrf2）/血红素加氧酶-1（HO-1）通路在保护细胞免受氧化损伤方面起着关键作用，可增强抗氧化防御并维持氧化还原平衡（ALHaithloul等人，2019；Hassanein等人，2019；Binmahfouz等人，2024）。Nrf2通过抑制核因子κB（NF-κB）间接减轻炎症，后者是一种会促进促炎细胞因子产生并加重组织损伤的转录因子（Waz等人，2021）。过氧化物酶体增殖激活受体γ（PPARγ）是一种配体激活的转录因子，可通过调节抗氧化基因表达、抗炎信号传导和细胞稳态来保护肾脏（Caglayan等人，2018；Aladaileh等人，2019；Tohamy等人，2021）。Nrf2和PPARγ被认为参与一个正反馈循环，维持其活性并增强目标基因的表达，从而减轻药物引起的氧化和炎症损伤（Aladaileh等人，2019）。
抗炎剂和抗氧化剂在缓解CYP诱导的肾毒性方面具有重要意义（Wanas等人，2021；Waz等人，2021；Ozcan Metin等人，2023）。鉴于Keap1/Nrf2/HO-1通路和PPARγ在调节氧化应激和炎症中的作用，针对这些通路的治疗方法具有前景（Hassanein等人，2020；Molaei等人，2021）。减轻CYP诱导的肾毒性可能提高药物的整体抗肿瘤效果并降低发病率（Abraham和Isaac，2011）。
因此，具有抗氧化和抗炎特性的天然生物活性化合物备受关注（Iqubal等人，2020；Kü?ükler等人，2021）。许多天然物质，包括阿魏酸（FA）和橙皮苷（HSP），在多种化学诱导的肾毒性模型中显示出肾脏保护作用（Sahu等人，2013；Pari等人，2015；Bami等人，2017；Hanedan等人，2018；Mahmoud等人，2019；Fouad等人，2021；Nouri等人，2022；Erse?kin等人，2022；Abd-Eldayem等人，2024；Sawie等人，2024）。了解天然产物对细胞信号通路的影响有助于开发更有效的治疗方法和防护措施（Molaei等人，2021）。
阿魏酸（FA）是一种天然存在的酚类化合物，也称为4-羟基-3-甲氧基肉桂酸，来源于Ferula foetida。蔬菜、水果甚至某些饮料（如咖啡）中都含有FA。此外，FA还存在于传统中药中，如当归（Angelica sinensis）、升麻（Cimicifuga racemosa）和川芎（Ligusticum chuangxiong）。FA的价格亲民、易获取且安全性较高，使其成为一种潜在的有益治疗选择（Mancuso和Santangelo，2014；Ghosh等人，2017；Erse?kin等人，2022）。FA的药理作用源于其调控身体应激反应相关通路的能力，以及其抗氧化和抗炎特性。FA及其衍生物可与传统化疗药物联合使用，作为潜在的癌症预防剂（Mancuso和Santangelo，2014；Nasr，2018；Mahmoud等人，2019；Naseri Karimvand等人，2020；M. Liu等人，2021；Nouri等人，2022）。
橙皮苷（HSP）是一种天然存在的黄酮苷，也称为3,5,7-三羟基黄酮-7-鼠李糖苷，主要存在于柑橘类水果及许多植物科中，如某些Zanthoxylum属、桦木科（Betulaceae）、蝶形花科（Papilionaceae）和唇形科（Lamiaceae）（Pari等人，2015；Guazelli等人，2021）。HSP具有多种有益特性，包括抗氧化、抗炎和抗癌活性（Bharathi和Jagadeesan，2014；Zhu等人，2017；Aboraya等人，2022；Famurewa等人，2022）。HSP能够激活Nrf2，从而提高HO-1的水平，改善适应性应激反应（Zhu等人，2017）。HSP还有潜力增强化疗药物的效果，使其成为可行的辅助治疗手段（Saleh等人，2022）。
尽管有证据表明FA和HSP在化学诱导的肾毒性中具有肾脏保护作用，但它们对CYP诱导的肾毒性的影响（尤其是通过调节Keap1/Nrf2/HO-1轴和PPARγ信号通路）尚未得到充分研究。本研究采用体内实验和生物信息学分析相结合的方法，评估了FA和HSP对CYP诱导的肾毒性的保护作用，重点关注氧化应激、炎症以及Keap1/Nrf2/HO-1和PPARγ通路的调节。
材料与方法
所有实验程序和动物护理方案均经过埃及苏伊士运河大学医学院机构研究伦理委员会的审查和批准（批准编号：#5538）。委员会的规定符合国际实验室动物护理和使用指南ARRIVE 2.0。
CYP对体重变化和相对肾脏重量（RKW）的影响（单独使用及与FA或HSP联合使用）
与对照组相比，CYP组显示全身重量显著下降；然而，与CYP组相比，联合使用FA或HSP后全身重量显著增加，相对肾脏重量显著下降（见图1）。
CYP对肾功能指标的影响（单独使用及与FA或HSP联合使用）
与对照组相比，CYP组显著损害了肾功能，表现为血清肌酐、尿素和KIM-1水平升高。
生物信息学结果
蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）分析显示，所研究的基因集参与了多种转录调控过程，并在多种基本细胞功能中发挥作用（见图16A）。共表达分析表明这些基因与Nrf2、Keap1和Ho-1存在显著关联（见图16B）。此外，基因本体分析进一步证实了这些基因在凋亡、尼古丁反应和适应性过程中的作用。
讨论
尽管CYP因其强大的免疫调节和抗癌作用而被广泛使用，但由于肾毒性，其临床应用受到严重限制（本研究通过体重显著下降、相对肾脏重量增加和肾功能显著受损得到证实）。这些变化与先前的研究结果一致，表明肾脏和体重的变化是CYP毒性的典型表现。
研究的局限性与未来研究方向
虽然本研究中仅使用了雄性Wistar白化大鼠以确保实验的均匀性并减少与雌性激素波动相关的生物学变异性，但这种方法存在局限性，因为越来越多的证据表明研究药物诱导的肾毒性存在性别差异，这对研究结果的转化应用至关重要。因此，建议在未来的研究中纳入雌性大鼠以进行全面分析。
伦理考量
动物实验符合ARRIVE指南，并遵循1986年英国《动物（科学程序）法案》及相关欧盟指令2010/63/EU的规定。动物实验方案获得了埃及苏伊士运河大学医学院研究伦理委员会（批准编号：Research 5538#）的批准。
作者贡献
所有作者在研究构思与设计、数据采集、数据分析及解释方面做出了重要贡献；参与文章起草并进行了关键内容的审稿；最终批准了提交的版本。
利益冲突
作者声明无利益冲突。
未引用的参考文献
（Ali等人，2023；Al-joda和Munaf，2019；Liu等人，2021；Struck等人，2011）
资助
本研究由朱夫大学研究生院和科学研究部资助，资助编号为DGSSR-2023-01-02243。
作者贡献声明
Mostafa Enas M. A.：负责写作、审稿与编辑、原始稿撰写、数据验证；Farooq A Wani：负责写作、审稿与编辑、软件使用、资源管理及数据分析；Mahrous A Ibrahim：负责写作、审稿与编辑、原始稿撰写、监督及概念框架构建；Zinab A Ali：负责写作、审稿与编辑、数据验证、软件使用及实验设计；Rania A Galhom：负责写作、原始稿撰写、方法设计、实验设计及数据分析；Abd El-Fadeal Noha M：负责写作及审稿。
