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亚慢性苯甲酸钾暴露可诱导大鼠心肌氧化应激、炎症及凋亡，剂量依赖性上调TLR4/NF-κB通路相关基因，导致心脏功能损伤和病理改变。
Roua Alsubki|Alaa S. Alhegaili|Ghfren S. Aloraini|Abdulkarim S. Binshaya|Mohammed S. Alshammari|Ghada M. Alnafesah|Adil Abalkhail|Mohammed Alissa
沙特阿拉伯利雅得国王沙特大学应用医学科学学院临床实验室科学系，医学与分子遗传学研究主席，邮编11433
摘要
山梨酸钾（PS）是一种常用的食品防腐剂，广泛用于延长乳制品、烘焙食品和饮料等食品的保质期。然而，其长期对心血管系统的安全性尚未得到充分研究。本研究旨在通过大鼠模型探讨不同剂量山梨酸钾的亚慢性心脏毒性作用。36只雄性Sprague Dawley大鼠被随机分为四组：对照组、25 mg/kg剂量组、50 mg/kg剂量组和100 mg/kg剂量组。亚慢性暴露于山梨酸钾导致炎症相关基因和免疫相关基因显著上调，尤其是Toll样受体4（TLR4）、核因子κB（NF-κB）、COX-2、IL-6、髓系分化反应88（Myeloid Differentiation Primary Response 88）、IL-1β、肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）、TIR结构域含有蛋白诱导干扰素（TRIF）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素-18（IL-18）。山梨酸钾中毒导致严重的心脏损伤，表现为氧化还原平衡失调、过度氧化应激和炎症信号通路的激活。这些变化伴随着促凋亡通路的激活，表现为caspase-3、caspase-9和Bax水平的升高，而Bcl-2水平显著降低。此外，山梨酸钾暴露还导致心脏结构和功能受损，这一点通过超声心动图检查及心脏功能指标的升高得到证实。组织病理学分析显示，山梨酸钾会损害心脏组织，包括心肌细胞变性、间质水肿、中性粒细胞浸润、心肌细胞空泡化、肌纤维损伤以及闰盘结构破坏。这些发现表明，山梨酸钾可能通过促进氧化应激、应激介导的炎症和凋亡来导致心脏损伤，最终引发心脏功能和结构的障碍。
引言
心血管疾病是全球发病率和死亡率的主要原因之一，越来越多的证据表明，长期接触食品防腐剂可能通过代谢、炎症和氧化机制导致心脏功能障碍（Hayat等人，2025年）。大约三分之一的发展中国家人口受到与食品相关的疾病影响，其中包括来自食品中的物理、微生物和化学物质的毒性作用（Makwana等人，2014年）。食品工业中使用了多种化学物质作为防腐剂。然而，多项研究已经证实了这些化学物质的毒性（Fathi等人，2016年；Kashanian和Ezzati Nazhad Dolatabadi，2010年）。山梨酸钾在制药、食品和化妆品行业中作为优良的防腐剂被广泛应用，以防止霉菌生长并延长产品保质期（Silva和Lidon，2016年；Taghavi等人，2013年）。尽管已进行了多种毒理学评估以验证其安全性，但长期接触或超量使用仍可能引起系统性改变（Gokoglu，2019年；Novais等人，2022年）。
最近的研究报告了山梨酸钾的不良影响，包括氧化应激、炎症以及关键细胞调控过程的改变（Dehghan等人，2018年）。有研究表明，山梨酸钾与基因毒性和细胞毒性评估呈正相关（Mohammedzadeh-Aghdash等人，2018年）。山梨酸钾中毒会抑制肠道细菌的生长，而肠道细菌在肠道代谢中起着重要作用（Peng等人，2019年）。实验还发现山梨酸钾使用后会出现染色体异常和DNA损伤（Dehghan等人，2018年）。此外，山梨酸钾暴露会加剧MDA水平，同时抑制大鼠的性激素水平，从而表现出其生殖毒性（Hasson Al-Husseini，2020年）。尽管已有充分的系统、遗传和代谢毒性证据，但山梨酸钾对心脏组织的影响（心脏组织易受氧化应激介导的炎症和凋亡影响）仍需进一步研究。
因此，本研究旨在探讨雄性Sprague Dawley大鼠中山梨酸钾的亚慢性剂量依赖性心脏毒性，并阐明导致心脏损伤的机制。我们假设长期接触山梨酸钾会首先引起免疫激活（表现为TLR4/MyD88/NF-κB通路调节）、氧化还原平衡失调和凋亡诱导，进而导致心肌的功能和结构损伤。为此，本研究通过qRT-PCR和ELISA技术评估TLR4/MyD88/NF-κB通路、凋亡和心脏功能指标，来评估山梨酸钾的亚慢性剂量依赖性毒性。
图例说明
伦理批准/ARRIVE指南
所有涉及动物的实验程序均严格遵循《动物研究：体内实验报告》（ARRIVE）指南，以确保体内研究的透明度和规范性。此外，所有实验方案均符合欧盟指令2010/63/EU的要求，该指令规定了科学研究中动物的护理、使用和保护措施。本研究方案已由生物伦理委员会正式批准。
山梨酸钾对基因表达的剂量响应性
图1和图2展示了山梨酸钾对不同基因表达的剂量响应性。25 mg/kg、50 mg/kg和100 mg/kg剂量的山梨酸钾暴露通过上调TLR4、NF-κB、COX-2、IL-6、MyD88、IL-1β、TRAF6、TRIF6、TNF-α和IL-18的基因表达水平，加剧了心脏炎症。与25 mg/kg和50 mg/kg剂量相比，100 mg/kg剂量组的基因表达变化更为显著。
讨论
如今，生活方式的改变被认为是心血管疾病发生的主要因素（Ga?等人，2021年）。多项研究表明，环境污染物和食品中的有毒物质在心脏毒性中起着关键作用（Habeeb等人，2022年；Mancuso等人，2024年）。虽然许多食品成分被认为适合日常食用，但过量使用可能对不同器官产生多种不良影响（Vilas-Boas等人）。
结论
总体而言，所有实验剂量下的山梨酸钾使用均上调了TLR4/NF-κB通路的基因表达。此外，山梨酸钾增加了心脏组织中的氧化应激水平。低、中、高剂量下的心脏损伤标志物水平均有所升高，尤其是50 mg/kg和100 mg/kg剂量组。山梨酸钾暴露还对心脏组织造成结构性损伤。未来应开展更多临床试验以进一步研究其影响。
ARRIVE指南
所有涉及动物的实验程序均严格遵循《动物研究：体内实验报告》（ARRIVE）指南，以确保体内研究的透明度和规范性。所有实验方案均符合欧盟指令2010/63/EU的要求，该指令规定了科学研究中动物的护理、使用和保护措施。36只雄性Sprague Dawley大鼠在标准实验室条件下饲养，光照时间为12小时。
伦理指南
所有涉及动物的实验程序均严格遵循《动物研究：体内实验报告》（ARRIVE）指南，以确保体内研究的透明度和规范性。所有实验方案均符合欧盟指令2010/63/EU的要求，该指令规定了科学研究中动物的护理、使用和保护措施。本研究方案已由生物伦理委员会正式批准。
利益冲突
无
未引用参考文献
(Zhang等人，2021年)
资金支持
本研究得到了萨塔姆·本·阿卜杜勒阿齐兹大学（Prince Sattam bin Abdulaziz University）项目（项目编号：PSAU/2026/R/1447）的资助。
作者声明
所有作者确认本手稿为原创作品，未在其他期刊发表，也未被其他期刊审稿。不存在利益冲突，所有作者均对研究做出了重要贡献。支持研究结果的数据可应要求提供。
作者贡献声明
Ghada M. Alnafesah：撰写初稿、软件使用和资源准备。
Mohammed S. Alshammari：撰写、审稿与编辑、数据验证、研究设计。
Abdulkarim S. Binshaya：撰写、审稿与编辑、数据验证、研究设计。
Mohammed Alissa：研究监督。
Adil Abalkhail：撰写初稿、软件使用和资源准备。
Ghfren S. Aloraini：研究实施、资金筹集和数据分析。
Alaa S. Alhegaili：研究实施和资金筹集。
