题目：The zebrafish model: a versatile platform for uncovering the therapeutic potential of phytochemicals in liver diseases

原文链接:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC13161132

期刊：frontiers in Pharmacology

摘要

针对代谢功能障碍相关脂肪性肝病、酒精相关性肝病和药物性肝损伤等常见肝病的新型治疗药物研发，受限于传统临床前模型的方法学缺陷，这些模型难以兼顾生理复杂性与筛选效率。这一挑战对于天然产物而言尤为突出，阐明其多方面作用机制及内在毒理风险是转化应用的关键。斑马鱼（斑马属）模型凭借其光学透明、遗传易操作和高通量能力等独特优势，已成为破解这一瓶颈的变革性平台。本综述综合并批判性评估了斑马鱼在推动基于天然产物的肝病学发展中的核心作用。我们对构建关键肝脏病变模型的成熟方案进行了系统分析，涵盖饮食诱导和乙醇诱导的脂肪变性以及化学性肝毒性，并整合了相关证据，阐述这些模型如何助力解析保护机制，包括对脂质代谢、氧化应激和炎症的调控。至关重要的是，我们整合了关于安全性的平行且关键的研究，重点说明斑马鱼模型（尤其是转基因品系）如何实现化合物诱导肝毒性的实时可视化与机制探究。针对种间代谢差异、方案变异性等当前局限性，我们为该领域制定了战略路线图，包括整合多组学、人源化遗传学和标准化方法，以提升斑马鱼研究的预测有效性。最终，本综述阐明了斑马鱼如何作为统一的体内系统，加速植物来源治疗药物的筛选与机制验证，同时降低其研发风险，从而直接助力肝病新疗法的研发管线推进。

关键词： 药物发现、保肝作用、肝毒性、肝脏疾病、植物化学物、斑马鱼模型

引言

肝脏对于机体稳态至关重要，在代谢、解毒和合成等方面发挥着关键作用（佩利科罗等人，2014）。因此，肝脏功能障碍——表现为代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）、酒精相关性肝病（ALD）和药物性肝损伤（DILI）等常见疾病——构成了日益严峻的全球性健康挑战。解决这一挑战的关键障碍在于，许多肝脏疾病缺乏获批的药物治疗方案，以MASLD的治疗选择有限为例便是明证（张和杨，2021）。这种治疗缺口部分源于传统临床前模型的局限性。传统啮齿动物研究虽具有生理相关性，但通常通量低且耗费大量资源（科斯格罗夫等人，2009），而简化的体外系统则无法模拟肝脏复杂的细胞相互作用和空间代谢过程（沙伊德克等人，2020）。这种差距凸显了对转化模型的迫切需求，这类模型需搭建起大规模筛选与生理相关性之间的桥梁，以加速新型疗法的研发。

在这场新型疗法的探索中，植物来源的植物化学物质凭借其丰富的化学多样性和多靶点治疗潜力，成为了极具前景的研究方向（Guo 等人，2024）。然而，其研发进程受限于方法学上的复杂性，因为它们复杂的成分构成需要能够同时高效评估疗效和肝毒性潜在风险的平台——这种双重评估对于临床转化至关重要。因此，推动天然来源的肝脏药物研发，关键在于开发更高效、更具深度的临床前评估策略。

斑马鱼（斑马拟丽鱼）模型已成为一种强大的脊椎动物研究系统，其独特优势使其能够克服这些障碍，并为肝病机制研究提供直接见解。斑马鱼与人类约70%的蛋白质编码基因同源，且肝胆系统高度保守（豪等，2013），除此之外，它还具备直接服务于转化肝病学研究的方法学优势（萨尔米等，2019；目黑等，2013；林等，2017）。其幼体的光学透明性使得研究人员能够对脂肪变性、炎症等动态病理过程进行实时、无创成像。此外，斑马鱼体型小、发育速度快，可开展啮齿类动物无法实现的高通量研究，符合伦理研究原则。关键在于，这些特性不仅让斑马鱼成为筛选工具，更使其成为阐明疾病病理生理学和作用机制的动态研究平台。

尽管斑马鱼肝病模型已被广泛应用，但目前仍缺乏专门针对植物化学研究——从模型构建到机制验证——的系统性方法学综述。本综述旨在通过提供全面的批判性框架来填补这一空白。我们将评估关键斑马鼠肝损伤模型（代谢相关脂肪性肝病、酒精性肝病、药物性肝损伤）的构建方案，并总结用于植物化学物质检测的相关生物标志物及机制终点研究进展。核心重点将是整合疗效与安全性评估，以区分真正的肝保护作用与毒性。通过整合这些战略性方法，本综述旨在阐明斑马鱼模型如何加速植物化学物质转化为可靠的治疗候选药物，从而为理解肝病及开发新治疗方案这一更宏大的目标做出贡献。

用于揭示植物化学物在代谢功能障碍相关脂肪性肝病中治疗机制的斑马鱼模型

代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD），前称为非酒精性脂肪性肝病（NAFLD），已成为一种普遍的全球健康负担，影响着约30%的成年人口（Rinella和Sookoian，2024）。MASLD涵盖了一系列慢性肝脏疾病，其定义为在无大量饮酒的情况下肝脏脂质过度堆积，构成了一项重大的全球健康挑战（Guo等人，2022；Shan等人，2024；Mujica和den Hoed，2023）。其发病机制被“多重打击”理论广泛阐释，涉及代谢失调、胰岛素抵抗和炎症的复杂相互作用，而肠道菌群失调也被认为是关键致病因素之一，可通过内毒素易位等机制加剧疾病进展（Xue等人，2017）。斑马鱼已成为解析这一复杂机制和筛选治疗候选药物的极具价值的模型，因为它可通过多种饮食和化学手段快速建立病理状态，复现人类MASLD的关键特征。

常用的饮食诱导方法包括高胆固醇饮食（HCD）、高脂肪饮食（HFD）、高果糖饮食（HFrD）和过量喂养（OF）方案，每种方法都模拟了脂肪变性不同的代谢驱动因素。例如，HCD模型可有效诱导肝脏胆固醇沉积和炎症，适用于研究向非酒精性脂肪性肝炎（NASH）和纤维化的进展（Ma等人，2019）。HFD模型模拟过量脂肪摄入导致的脂肪变性（Li等人，2024），而HFrD模型再现高糖饮食引发的损伤（Sapp等人，2014）。OF模型模拟代谢综合征核心的热量过剩与代谢失衡（Li X.等人，2023）。这些模型最常用于幼鱼阶段，主要原因在于其身体透明，可对病理过程进行无创实时成像；体型小巧，便于进行高通量筛选；且发育周期短。不过，成年斑马鱼模型也具有重要价值，尤其适用于研究慢性疾病进展、纤维化改变和长期饮食干预，能提供幼鱼阶段无法实现的互补性见解。此外，使用硫乙酰胺（TAA）等试剂进行化学诱导，可构建包含炎症、纤维化和代谢功能障碍的代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）样损伤表型，为机制研究和治疗靶点发现提供另一可靠平台（Amali等人，2006；Salguero Palacios等人，2008）。

这些模型的效用在植物源植物化学物的评估中得到了清晰体现（表1）。不同模型的研究为阐明多种治疗机制提供了重要助力。在高胆固醇饮食诱导的模型中，天然产物通常能调节胆固醇和脂质代谢，同时对抗炎症与氧化应激。例如，土茯苓和毛菊苣的提取物通过下调生脂基因与促炎细胞因子、增强抗氧化防御能力及脂质分解代谢，展现出全面的益处（Li 等人，2018年；熊等人，2025年）。此外，山奈酚-3-O-葡萄糖醛酸苷、葛根素和七叶亭等纯化的黄酮类和酚类物质已被证实能够缓解代谢紊乱并激活Nrf2/Keap1和PI3K/AKT等保护通路，这凸显了该模型在阐明多靶点机制方面的优势（艾哈迈德等人，2019年；安等人，2021年；邓等人，2021年；方等人，2024年；哈里德瓦穆图等人，2023年；马等人，2023年）。

相反，利用高脂饮食诱导模型的研究主要揭示了化合物如何促进脂肪酸氧化并改善线粒体功能。例如，二氢愈创木内酯型倍半萜烯类化合物和褐藻多糖已被发现能增强脂质分解并减轻炎症（Liu 等人，2025；Wu 等人，2020），而原花青素和绿原酸可激活 Nrf2/HO-1 等信号通路，以提升抗氧化能力和代谢稳态（Tie 等人，2024；Tie 等人，2025）。同样，天然植物甾醇β-谷甾醇通过调控脂肪生成和脂质分解相关通路发挥降血脂作用（Zhang P. 等人，2024）。其他饮食模型也提供了进一步的见解；例如，在高胆固醇高果糖饮食模型中，来自陈皮等的多糖通过抗氧化和抗炎作用发挥保肝效果（Wang 等人，2024）。

采用其他建模方法开展的研究不断拓展我们的认知。在过量喂养（OF）模型中，研究发现圣草枸橼苷和白藜芦醇等化合物分别通过增强线粒体生物发生和激活自噬通路发挥肝脏保护作用（Hiramitsu 等人，2014；Ran 等人，2017）。在硫代乙酰胺（TAA）或碘乙酰胺诱导的化学模型中，柠檬苦素、番红花酸、 Wedelolactone、多糖和鞣花酸等多种化合物均通过抗肝损伤作用展现出显著的肝保护效果。抗炎、抗氧化和抗凋亡作用，通常涉及线粒体质量控制和关键代谢基因的调控（Chen 等人，2024；Li 等人，2021b；Venkatasubramanian 等人，2021；Xu 等人，2022；Zhang 和 Yang，2021；Zhang H. 等人，2024）。早期研究也支持在卵巢卵泡（OF）背景下使用咖啡因等模型研究生脂基因调控的实用性（Zheng 等人，2015）。

总之，针对这些不同斑马鱼MASLD模型的综合研究凸显了其在疾病建模方面的极高相关性与敏感性。它们提供了一个多功能的体内研究平台，不仅能用于生物活性筛选，还能助力解析肝脏病理的多方面机制。研究得出的一致结论——黄酮类化合物、酚酸和多糖等植物化学物质可通过调节脂质代谢、氧化应激和炎症反应来改善MASLD——证实了斑马鱼是一款强大的工具，能够弥合天然化合物发现与开发新型、基于机制的肝病治疗策略之间的差距。

用于揭示植物化学物质在酒精相关性肝病中治疗机制的斑马鱼模型

酒精相关性肝病（ALD）是由长期过量饮酒引发的重大医疗负担，其发病机制复杂，涉及代谢紊乱、氧化应激和炎症反应等过程。乙醇通过乙醇脱氢酶（ADH）和细胞色素P450 2E1（CYP-2E1）等酶在肝脏内代谢，会产生乙醛与活性氧（ROS）。当活性氧的产生超出内源性抗氧化系统的负荷时，会引发显著的氧化应激和脂肪变性（Ceni 等人，2014；Tao 等人，2021）。同时，长期饮酒会扰乱关键脂质代谢基因的调控，促进脂肪酸合成并抑制β-氧化，进而导致肝细胞内病理性甘油三酯蓄积（You 和 Arteel，2019）。活性氧诱导的内质网应激进一步加剧了这种代谢损伤，其特征是C/EBP同源蛋白（CHOP）和葡萄糖调节蛋白78（GRP78）等未折叠蛋白反应（UPR）组分的上调，这会进一步促进肝细胞凋亡和炎症激活（Zhang 等人，2022）。酒精性肝病（ALD）的组织病理学特征包括脂肪变性、肝细胞气球样变和中性粒细胞浸润（Stickel 等人，2017），生化层面则表现为血清转氨酶升高、血脂异常、抗氧化酶活性降低以及促炎细胞因子增多（Li 等人，2025）。病理生理学的另一关键环节是酒精诱导的肠道屏障功能障碍和菌群失调，这会促进内毒素向肝脏移位，从而加重免疫介导的炎症，并推动病变从脂肪变性向肝炎和纤维化进展（Wang 等人，2010）。

斑马鱼模型已被证明在解析这种复杂的病理机制以及筛选治疗干预措施方面极具成效（表2）。研究人员通常采用受精后3至5天的野生型AB品系斑马鱼幼虫或肝脏特异性转基因品系的幼虫，主要通过直接暴露于乙醇来构建急性酒精性肝损伤模型。一种常见但尚未完全标准化的方案是将幼虫暴露于1%至2%（体积比）的乙醇环境中24至48小时，这会快速诱导肝脏脂质堆积、氧化应激和炎症反应（Tsedensodnom 等人，2013年）。Shihana 等人对时间和剂量依赖性效应进行了系统评估，强调了方案优化对于可重复的药理学筛选的重要性（Shihana 等人，2023年）。然而，要实现可重复的药理学筛选，一个关键的方法学考量是需要优化并标准化乙醇浓度和暴露时长，以稳定诱导脂肪变性，同时将全身毒性和死亡率降至最低。该模型的优势在于，它能够超越单纯的表型筛选，直接且实时地揭示潜在治疗药物的作用机制，针对多种植物化学物的相关研究也证实了这一点。

基于该模型开展的研究表明，植物提取物通过多靶点协同作用发挥保肝功效。例如，发酵人参可通过提升谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和超氧化物歧化酶（SOD）等酶的活性，增强肝脏抗氧化能力（邢宇等，2022）。景天三七提取物通过激活沉默调节蛋白1（SIRT1）/过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）和Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1）/核因子E2相关因子2（Nrf2）通路，促进脂肪酸β氧化，同时抑制磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/Akt/mTOR）介导的脂质合成，从而减轻乙醇诱导的脂质堆积与氧化损伤（赵等，2020）。此外，艾叶精油不仅能减轻肝组织损伤，还可调节肠道菌群、恢复肠道屏障功能，进而减少促炎介质、增加抗炎因子，展现出全面的保肝作用（陈等，2023）。

对纯化生物活性化合物的研究尤其揭示了特定的分子机制。类黄酮，一种这类显著的化合物展现出稳定的功效。例如，葛根素和橙皮苷可通过调控酒精代谢及脂肪生成相关基因，促进乙醇代谢并抑制脂肪生成，同时还能抑制内质网应激与DNA损伤通路，以减轻细胞凋亡（Liu等人，2021；Zhou等人，2017）。柚皮苷则通过下调促凋亡与促炎基因、上调Nrf2依赖性抗氧化防御系统，表现出显著的抗炎和抗氧化特性（Park等人，2023）。同理，槲皮素可通过激活PI3K/Nrf2/Akt信号通路，减轻氧化损伤与脂质堆积（Zhao等人，2021）。其他多酚类物质（如虎杖苷）则通过下调关键的乙醇代谢和脂肪生成酶，缓解氧化损伤与DNA损伤（Lai等人，2018）。褐藻中的岩藻聚糖等多糖类物质，能增强细胞抗氧化能力、维持氧化还原稳态，从而对抗乙醇诱导的损伤（Dai等人，2020）。芦丁、人参皂苷Rb1等其他单体化合物，也被证实可通过不同通路减轻脂肪变性与炎症，比如抑制脂肪生成、恢复线粒体完整性，或是阻断NF-κB信号通路（Choi Y.等人，2021；Lai等人，2021；Zhao等人，2021）。

总之，乙醇诱导的斑马鱼模型已成为一个重要的研究平台，不仅可用于筛选，还能从机制上解析酒精性肝病。该模型让研究人员能够观察植物化合物——从复杂提取物到纯单体——如何在多个层面发挥干预作用。这些干预包括调节酒精代谢、重塑脂质稳态、激活内源性抗氧化和自噬通路，以及减轻内质网应激和炎症。这些研究得出的一致结论验证了该模型的可靠性，也彰显了其独特价值，为衔接已观察到的肝保护作用与潜在分子发病机制搭建了桥梁，从而为开发基于天然产物、以机制为导向的酒精性肝病治疗方法奠定了坚实的实验基础。

重要的是，近期的临床研究视角指出酒精性肝病（ALD）与代谢性肝病之间存在显著的重叠，这种情况被称为代谢性酒精性肝病（Met-ALD），指的是同时存在饮酒行为和潜在代谢风险因素的患者（班迪奥帕德哈伊等人，2025）。斑马鱼模型能够同时调控饮食摄入和乙醇暴露，为模拟这种混合病理生理机制提供了独特的条件。未来将高脂或高果糖饮食与慢性乙醇暴露相结合的研究，有望为揭示推动代谢性酒精性肝病进展的协同机制提供关键见解，并助力发现针对这一复杂疾病谱有效的植物化学物质。

用于深入解析药物性肝损伤机制及植物化学物保护作用的斑马鱼模型

药物性肝损伤（DILI）是一项重大的临床挑战，由药物或其代谢物直接或间接造成肝细胞损伤所致（Andrade 等人，2019）。其多因素发病机制涉及代谢激活、氧化应激、炎症反应以及程序性细胞死亡。大多数外源性物质通过细胞色素P450（CYP450）系统进行肝脏生物转化，产生的活性中间体可能形成蛋白质加合物，或刺激活性氧（ROS）过量生成，引发脂质过氧化、线粒体功能障碍和内质网应激等下游事件，最终共同导致肝细胞损伤（耶施克等人，2012；鲁斯曼等人，2009）。组织病理学特征表现为肝脏肿大、空泡变性和坏死，而临床标志物则以血清转氨酶（丙氨酸氨基转移酶ALT、天门冬氨酸氨基转移酶AST）和胆红素升高，以及白蛋白降低为特征，提示肝功能受损（安德拉德等人，2019）。氧化应激诱导的线粒体损伤和谷胱甘肽（GSH）耗竭被认为是肝细胞凋亡和坏死的关键驱动因素（辛森等人，2009），炎症细胞浸润以及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-8（IL-8）等促炎细胞因子过量产生，同时伴随白细胞介素-10（IL-10）等抗炎介质的异常，进一步加剧了这些过程（辛森等人，2009）。

斑马鱼模型已成为解析这一复杂性的强大研究系统（表3），这得益于其肝脏形态和功能具有高度的进化保守性，包括一套特征明确的CYP450酶系以及与人类通路相似的药物代谢系统（戈德斯通等人，2010年）。受精后3天，斑马鱼肝脏便具备功能成熟性并能对药物刺激产生反应，这使得在幼鱼中开展可靠的体内药物性肝损伤（DILI）研究成为可能。研究人员使用硫代乙酰胺（TAA）、对乙酰氨基酚（APAP）、异烟肼（INH）和碘乙酰胺（IAA）等多种化学诱导剂，每种诱导剂都能稳定诱导出一系列损伤特征——包括脂质沉积、氧化应激、炎症和细胞凋亡——同时可通过活体成像、生化检测和分子分析进行综合评估。因此，该系统不仅是一个筛选平台，更是揭示特定毒性损伤、由此引发的病理生理变化与潜在干预措施之间机制性相互作用的动态工具。

利用这些模型，关于植物化学物的研究已系统揭示了多靶点保护机制，凸显了其在药物性肝损伤（DILI）干预中的应用前景（Zhou 等人，2021）。这些天然产物通常具有协同活性，旨在恢复氧化还原平衡、抑制炎症、抑制细胞凋亡并促进组织修复。例如，在通常会进展为纤维化的硫代乙酰胺（TAA）诱导模型中，来自<b0>雪见草</b0>和<b0>蓬莪术</b0>等植物提取物具有展现出了强效的调节作用。它们能显著降低氧化应激标志物（活性氧、一氧化氮）和炎症标志物（肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β），同时调控参与脂质代谢（PPAR-(y))）和抗氧化防御（血红素加氧酶-1、核因子E2相关因子2）的通路，其中后者提取物还被证实能抑制Toll样受体4/髓样分化因子88/核因子-κB信号通路（高涛等，2024；熊等，2019；马努尼迪·乔兰等，2022）。

对TAA模型中纯化化合物的研究进一步完善了我们对这些机制的理解。黄芩素等黄酮类化合物可激活p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）和细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）通路，以上调过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPAR-α）的表达，从而增强抗氧化酶活性并调控凋亡相关蛋白（Zhang等人，2020）。绿原酸等酚类化合物兼具抗氧化与抗凋亡作用，其部分机制是通过调控Wnt通路促进组织修复（Liu等人，2022）。利沃格利特（Livogrit）这类复方制剂已被证实能在成年斑马鱼体内发挥全身性的肝脏保护作用，恢复其代谢与分泌功能（Balkrishna等人，2022）。这些研究结果阐明了该模型如何在共同的损伤背景下，明确化合物特异性的作用通路。

相比之下，APAP诱导的模型通常模拟由毒性代谢物NAPQI驱动的急性肝细胞坏死，NAPQI会耗竭谷胱甘肽（GSH）并造成严重的线粒体氧化损伤（Ramachandran和Jaeschke，2019）。该模型相关研究凸显了天然产物如何精准靶向这一级联反应。例如，没食子酸可激活Nrf2和MAPK信号通路，上调超氧化物歧化酶（SOD）和NAD（P）H：醌氧化还原酶1（NQO1）等内源性抗氧化剂（Feng等人，2021）。连翘苷A通过复杂调控凋亡信号发挥保护作用，抑制ASK/JNK/AP-1轴的同时增强促存活的PI3K/Akt通路（Gong等人，2021）。同样，红花黄色素A和C等化合物可改善肝脏微循环、抑制HIF-1α/iNOS轴，促进毒素排泄，从而助力肝损伤恢复（Wang等人，2021）。

其他化学模型提供了额外的机制见解。在异烟肼诱导模型中，该模型与代谢物与蛋白质结合导致的线粒体功能障碍和氧化应激相关（庄等，2022），白花蛇舌草提取物等可通过减轻组织病理学损伤和对抗氧化应激发挥功效（王等，2023）。此外，利用大黄素等蒽醌类物质自身诱导损伤的模型开展的研究揭示了异甘草素等保护性黄酮类物质如何通过Nrf2/Keap1通路上调细胞解毒和抗氧化防御机制，这也体现了该模型在研究药药相互作用或内在毒性缓解方面的实用性（倪等，2022）。

因此，化学诱导斑马鱼药物性肝损伤模型的综合证据不仅证实了天然产物的有效性，还验证了斑马鱼是机制研究中不可或缺的平台。这些研究一致表明，从复杂提取物到单一化合物的植物化学物质，均作用于核心病理过程：它们增强抗氧化系统、抑制炎症和凋亡级联反应，并促进组织修复。通过解析不同毒性刺激下通路特异性调控的差异，斑马鱼模型为药物性肝损伤的病理生理学以及天然产物的多靶点治疗策略提供了深刻见解，从而为保肝药物研发和安全性评估领域做出了重要贡献。

斑马鱼模型的双重作用：挖掘治疗潜力与评估肝毒性风险

尽管前文章节着重阐述了植物化学物具有前景的保肝作用，但对任何潜在治疗性物质的全面评估都必须严格检测其安全性。对疗效和毒性的双重考量对于天然产物而言尤为关键，因为其成分复杂且应用广泛，往往会让人产生其本质安全的认知，但这可能与药理学实际情况并不相符。因此，安全性评估是天然产物早期药理学研究的重要基础（Jayasinghe 和 Jayawardena, 2019）。由于肝脏是大多数外源性物质代谢和清除的主要场所，对于任何拟用于药物研发的候选化合物，评估其潜在肝毒性都是确定其可行性和风险特征的必要环节（Almazroo 等人, 2017; Frenzel 和 Teschke, 2016）。在此背景下，斑马鱼模型展现出广泛的应用价值，它既是机制毒理学研究的强大平台，也已发展成为临床前安全性研究的重要分支，充分体现了其多功能性（Modarresi Chahardehi 等人, 2020）。

斑马鱼标准肝毒性评估整合了多维度指标。在胚胎或幼虫阶段，初步筛选会评估死亡率、畸形率和行为改变等总体发育终点。同时，肝脏-进行了特异性分析；在野生型幼虫中，整体染色或组织学染色（如油红O染色、苏木精-伊红染色）可观察肝细胞形态和脂质沉积情况。Tg（fabp10a: eGFP）等转基因荧光品系的使用显著提高了检测灵敏度，通过量化荧光衰减、形态收缩或荧光强度变化，可实现对肝脏完整性的实时、无创监测（Choe 等人，2021）。除表型分析外，生化和分子分析为研究机制提供了深度支撑。丙氨酸转氨酶（ALT）、天冬氨酸转氨酶（AST）和总胆汁酸等常见血清生物标志物可反映肝细胞膜完整性和胆汁淤积性损伤，而氧化应激相关指标（活性氧ROS、丙二醛MDA、超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、谷胱甘肽GSH）及炎症细胞因子（白介素-1βil-1β、肿瘤坏死因子-αtnf-α、白介素-6il-6）则有助于阐明介导肝细胞损伤的细胞通路（Bojarski 等人，2025；Marginean，2025；Metri 等人，2025）。此外，基因组学、蛋白质组学、代谢组学等高通量组学技术与生物信息学相结合，为系统研究毒性相关的分子机制提供了强有力的工具（Martinez-Sena 等人，2023）。

采用这一整合框架，斑马鱼研究表明，尽管许多植物来源成分相对安全（表4），但部分提取物和纯化单体表现出显著的剂量依赖性肝毒性，需引起高度关注（Jităreanu 等，2022）。幼体模型研究已发现几种存在安全隐患的物质。例如，山豆根提取物组分以及何首乌70%乙醇提取物会导致肝脏变黑、肝区缩小，其毒性主要归因于蒽醌类成分（Li 等，2020；Liu 等，2017；Yang 等，2018）。商陆和甘遂提取物会升高血清转氨酶，并诱导肝细胞空泡化与凋亡，这一过程通常通过半胱天冬酶-3依赖性通路介导（Cao 等，2021；Zhao 等，2019）。同理，补骨脂提取物会导致转基因模型出现肝萎缩，并扰乱胆汁酸转运及脂质代谢相关基因的表达，提示其毒性机制可能与代谢失衡相关（Gao S. Y. 等，2024）。即便是常见食用植物，如沼生苦菜，在高剂量下也可诱导明显的肝细胞空泡化（Xavier & Kripasana，2020）。

在评估慢性暴露效应时，成年斑马鱼模型具有显著优势。研究表明，重楼的水提物可引发氧化应激和能量代谢变化疾病（贾等人，2020），而高剂量的金钮耳提取物可引发多器官坏死（库斯托迪奥·德·索萨等人，2019）。美洲格尼帕树叶提取物富含酚类和黄酮类化合物，会造成从核固缩到肝窦扩张等一系列损伤，这表明氧化应激参与了多器官毒性反应（克拉罗等人，2023）。此外，长期服用黄芪多糖或棕榈酸等化合物会促进肝脂肪变性和慢性炎症，而慢性炎症会通过肠道菌群失调进一步加重毒性（丁等人，2018；李等人，2021a）。

转基因斑马鱼的敏感性对于解析特定毒性机制具有特别重要的价值。例如，雷公藤多苷（GTW）及其主要生物活性成分雷公藤甲素（TP）会通过半胱天冬酶-8和Fas依赖通路降低肝脏荧光水平并诱导细胞凋亡，同时可观察到细胞质变薄和细胞核浓缩现象（Huo等人，2019；Li M.等人，2023；Vliegenthart等人，2017；Xiu-Ying等人，2021）。重楼皂苷I、II和VII同样会降低荧光强度，并通过p53和Wnt信号通路激活细胞凋亡（Ni等人，2023），而β-桉叶醇等倍半萜类化合物则通过代谢干扰损害肝功能（Tshering等人，2022）。

在纯化的单体中，特定的化合物类别表现出独特的肝毒性特征。蒽醌类化合物芦荟大黄素（AE）通过激活核因子κB（NF-κB）和p53通路，并促炎基因上调，引发广泛的细胞坏死（Quan等人，2019）。黄酮类化合物异甘草素（ISL）通过破坏保护性的核因子E2相关因子2-血红素加氧酶1（Nrf2-HO-1）与应激相关的c-Jun氨基末端激酶/细胞外信号调节激酶（JNK/ERK）通路之间的平衡，触发线粒体依赖性细胞凋亡（Song等人，2020）。某些糖苷类物质会导致成鱼出现空泡化、坏死等严重的组织病理学损伤（Zhong等人，2019），而橙黄决明素（AO）则通过激活NLRP3炎症小体，介导炎症驱动的肝毒性（Hu等人，2022）。

因此，斑马鱼模型为肝毒性评估提供了一个全面且整合的框架，有效补充了其在药效筛选中的作用。该模型能够检测从急性形态变化到慢性病理结果的剂量依赖性效应。幼体模型是高通量急性毒性研究的理想选择，成体模型适用于慢性暴露评估，转基因品系则可用于实时机制研究。这种系统安全性分析的能力进一步巩固了斑马鱼作为天然产品研究中不可或缺的双重用途平台，确保对治疗潜力的追求始终与对毒理学风险的严格理解保持平衡，这是成功转化开发所必需的平衡。

斑马鱼模型和植物化学物质：肝脏健康和疾病的综合方法

这篇综述系统地绘制了斑马鱼模型在肝病研究中的应用，从MASLD和ALD等代谢紊乱到化学性损伤，至关重要的是，在植物化学物质治疗效果和固有肝毒性的平行评估中。如图1所示，斑马鱼提供了一个独特的体内透镜，通过该透镜，肝脏疾病的多方面发病机制——包括脂质失调、氧化应激、炎症和凋亡——可以实时可视化和解剖。更重要的是，该模型有助于验证这些不同的天然产物，尽管它们的来源各不相同，但通常集中在一组核心的保守保护途径上，如Nrf2/Keap1、SIRT1/AMPK和PI3K/Akt信号。相反，它同样暴露了通过炎症或代谢毒性破坏肝脏稳态的化合物。这种功效和安全性筛查的双重能力使斑马鱼不仅成为一种工具，而且成为一种高效和经济高效的综合平台，用于植物源性肝保护剂的早期发现和评估（Katoch和帕蒂尔，2021；Shimizu等人，2023）。

为了充分实现这一转化潜力，必须承认并战略性地解决模型的局限性。主要考虑因素是关键生理领域的物种间差异，包括特定的细胞色素P450酶活性、免疫系统发育方面和肝脏再生动态（Abu-Siniyeh et al.，2025； Shehwana和Konu，2019）。这些差异可以影响化合物的代谢命运和人类慢性疾病进展的精确概括。因此，该领域的未来在于从通用建模转向精确人性化。新兴的基因编辑技术，特别是CRISPR/Cas9，现在可以精确引入人类疾病相关等位基因，甚至是用人类基因替换斑马鱼基因，创造“人性化”模型，承诺在模仿人类病理和药理反应方面更加逼真（Haberlein et al.，2022； Li et al.，2016；Schellens et al.，2022）。此外，虽然肠道-肝脏轴在肝病病理生理学中已经建立（Anand and Mande，2022），但其与天然产品筛选的整合仍处于起步阶段。使用无菌或microbiota-associated斑马鱼，结合多组学分析，为揭示植物化学物质如何通过宿主-微生物组相互作用介导其效应提供了一个变革性机会，这一维度在当前基于斑马鱼的研究中基本上未被探索（Gariay-Valdez et al.，2024；钟等人，2022）。

图1斑马鱼作为评估肝病天然产物的双重用途平台。该示意图整合了模型在研究疾病机制、肝保护和肝毒性方面的应用。左（橙色）和右（蓝色）面板分别总结了MASLD和ALD中的核心致病级联——涉及脂质积累、氧化应激、炎症和凋亡。中央绿色区域突出了通常由保护性植物化学物质调节的关键分子途径（例如，Nrf2/Keap1、SIRT1/AMPK、PI3K/Akt），正如在斑马鱼中验证的那样。下部对比了具有代表性的肝保护化合物（绿色）与肝毒性药物的有害机制（红色）的有益作用，强调了该模型如何能够同时研究抗氧化、抗炎和代谢调节。该图创建于BioRender（Justin， B，2026；https://BioRender.com/3cwljbw），并根据协议编号HS29IK5Q97发表。

斑马鱼肝病学的研究前景虽然丰富，但目前显示出明显的差距。主要焦点是在早期代谢性脂肪变性和急性损伤方面，对纤维化、病毒性肝炎、自身免疫性肝炎和肝细胞癌等晚期慢性疾病的探索相对有限（Lin等人，2025年；Shimizu等人，2023年；Wang等人，2021年）。这一差距部分源于传统上对幼体模型的速度依赖，使得成年斑马鱼未被充分利用于慢性暴露、累积毒性和长期治疗疗效的研究（Choi T. Y.等人，2021年；White和Patton，2023年）。未来的努力必须优先考虑斑马鱼稳健的慢性和致癌模型的开发和验证，建立在有希望的概念证明的基础上，例如使用转基因肝细胞癌模型来评估寡岩藻聚糖等化合物（Wu等人，2020年）。与模型扩展平行的是方法协调的迫切需要。内在的天然产物提取物的复杂性，再加上实验方案中实验室间存在的显著差异——这些差异涉及斑马鱼品系、年龄、饮食以及终点分析——给实验的可重复性和数据转化带来了巨大挑战。推动该领域发展需要齐心协力采用标准化操作流程，并辅以自动化高通量系统。此外，通过微透析-液相色谱-串联质谱（micro-dialysis-LC/MS/MS）技术和基于生理学的药代动力学（PBPK）建模等方法，克服当前药代动力学数据的匮乏，对于实现可靠的跨物种剂量转化以及提升临床前预测价值至关重要。

此外，斑马鱼在临床前肝病学研究中获得更广泛认可的一个核心挑战，在于其与已成熟的哺乳动物模型（尤其是啮齿动物）的对比。尽管哺乳动物模型成本更高、通量更低，但在肝脏结构的生理相似性、药物代谢酶谱以及纤维化进展动态方面具有优势。斑马鱼肝脏缺乏明确的门三联管，且免疫系统复杂程度更低，这可能会影响某些慢性炎症过程的复现。不过，斑马鱼模型不应被视为替代品，而应作为互补的前沿平台。其在高通量筛选、实时成像和快速基因编辑方面的优势，能够高效筛选候选药物并生成机制假说，随后可在哺乳动物系统中对这些结果进行验证。明确斑马鱼的这一互补定位，对于将其战略性整合到转化研究流程中至关重要，既能最大化发挥其独特优势，也能正视其固有的局限性。

此外，通过人性化遗传学、无菌动物体系、拓展疾病建模以及严格的方法学标准化来应对这些多方面挑战，并非仅仅是技术优化的实践。这些研究共同推动斑马鱼从主要用于表型筛选的工具，转变为具备预测性和整合性的转化研究平台。其最终目标是构建更全面的研究流程，使该模型能够同时阐明肝脏疾病复杂的病理生理学机制，识别并验证植物化学物功效的作用机理，还能为药代动力学和安全性提供早期、可靠的见解。凭借在单一可扩展的体内系统中打通这些研究领域，斑马鱼平台有望大幅降低植物源疗法早期研发的风险并加快其进程。正是这一战略性发展，让该模型得以在肝病学领域做出最具影响力的贡献。

结论

总之，斑马鱼模型在肝病研究与天然产物研究中的应用正处于关键节点。其在活体成像、基因可操作性及规模化筛选方面的独特优势，使其成为揭示治疗机制、识别毒理学风险的不可或缺的前沿平台。未来的发展方向并非孤立使用该模型，而是将其与下一代技术进行战略性整合：利用人源化遗传学实现精准研究，借助无菌生物系统还原生态背景，通过组学技术进行整体分析，以及发展先进的药代动力学分析与标准化研究。通过采用这种整合且方法严谨的研究方法，斑马鱼模型将能够突破其目前仅作为筛选工具的定位，全面发展为预测性转化桥梁。这一发展将显著加快植物源化合物从现象学发现到机制导向候选药物的研发进程，直接助力肝病领域对新型治疗方案的迫切需求。