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Toxicological assessment on safety of water and 70% ethanolic extracts of nearly ripe fruit of Evodia rutaecarpa

吴茱萸水和70%乙醇提取物的急性毒性和遗传毒性试验



全 文 :吴茱萸水和70%乙醇提取物的急性毒性
和遗传毒性试验
杨秀伟
(北京大学药学院 天然药物学系 天然药物及仿生药物国家重点实验室,北京 100083)
[摘要] 目的:研究吴茱萸水和70%乙醇提取物的急性毒性和致突变性。方法:采用霍恩氏法研究灌胃给予
小鼠吴茱萸水和70%乙醇提取物的半数致死量(LD50)。选用健康昆明种小鼠40只,雌雄各半,体重17~22g,随
机分为4个受试药物剂量组:100,215,464,1000g·kg-1,灌胃给药,观察7d,记录中毒和死亡情况,计算得出
LD50。采用鼠伤寒沙门菌回复突变试验(Ames试验)研究其致突变性,小鼠精子畸变试验和小鼠骨髓细胞微核试
验研究其致畸变性。结果:小鼠口服吴茱萸水和70%乙醇提取物的LD50大于100g·kg
-1;2种提取物各剂量组小
鼠灌胃后未见明显中毒症状,亦无死亡。2种提取物的 Ames试验阴性、未发现对小鼠精子产生畸变作用、对小鼠
骨髓细胞染色体未见损伤。在急性毒性、小鼠精子畸变和小鼠骨髓细胞微核试验中,从试验开始到结束,小鼠体重
增重情况良好。结论:吴茱萸水和70%乙醇提取物对小鼠属实际无毒,LD50大于100g·kg
-1;在本试验条件下,
未发现其有遗传毒性。
[关键词] 吴茱萸;吴茱萸提取物;急性毒性;遗传毒性
[中图分类号]R285.5,R9653 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)11131705
[收稿日期] 20071210
[基金项目] 国家科技攻关项目(969010139,999290210);国
家科技支撑计划项目(2006BAI08B0309,2006BAI06A0102)
[通讯作者] 杨秀伟,Tel:(010)82805106,Email:xwyang@
bjmu.edu.cn
  中药吴茱萸为芸香科植物吴茱萸 Evodiarutae
carpa(Juss.)Benth.及其变种石虎 E.rutaecarpa
(Juss.)Benth.var.oficinalis(Dode)Huang和疏毛
吴茱萸 E.rutaecarpa(Juss.)Benth.var.bodinieri
(Dode)Huang的干燥近成熟果实,为常用中药之
一。有散寒止痛、降逆止呕、助阳止泻之功效;用于
厥阴头痛、寒疝腹痛、寒湿脚气、经行腹痛、脘腹胀
痛、呕吐吞酸、五更泄泻,亦用于高血压和偏头痛等
症的治疗;外治口疮。在对吴茱萸系统性研究里,作
者报道了吴茱萸化学成分的研究[17]、拟除虫菊酯类
农药残留分析[8]、生物碱的定量分析[9]以及精制吴
茱萸胶囊化学成分的研究[10];对吴茱萸中的5种生
物碱成分以及总喹诺酮生物碱的急性毒性进行了研
究[2]。吴茱萸为著名汤剂“吴茱萸汤”[10]、丸剂“左
金丸”和胶囊剂“左金胶囊”[11]等的主要药味之一,
临床应用大剂量时对中枢有兴奋作用,并可引起视
力障碍及错觉;有内服30g引起中毒的个案报道,
表现为腹痛、腹泻、视力障碍、错觉、毛发脱落。迄
今,有关吴茱萸毒性的研究未见报道。为确保吴茱
萸的用药安全,本研究通过小鼠急性毒性、Ames试
验、精子畸变和骨髓微核试验等对吴茱萸水和70%
乙醇提取物进行安全性评价。
1 材料
1.1 动物
健康昆明种小鼠,体重17~22g(急性毒性试
验)或25~35g(精子畸变试验)、25~30g(骨髓微
核试验),由北京大学医学部实验动物科学部提供,
合格证号为SCXK(京)20020021。动物置于(22±
1)℃控温和光暗周期为12h环境下,给予清洁级
普通小鼠饲料饲养(北京大学医学部实验动物科学
部提供)。
1.2 菌株
菌株采用经鉴定符合要求的组氨酸营养缺陷型
鼠伤寒沙门菌 SalmonelatyphinuriumTA97,TA98,
TA100,TA1024个菌株,大鼠肝匀浆S9作为体外代
谢活化系统,皆由北京大学营养与保健食品评价中
心提供。
1.3 药物
湖南湘潭产吴茱萸由湖南宏生堂制药有限公司
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提供,经北京大学药学院杨秀伟教授鉴定为吴茱萸
Erutaecarpa干 燥 近 成 熟 果 实。标 本 (No.
19990901)存放在北京大学天然药物及仿生药物国
家重点实验室。
1.4 试剂
2氨基芴 (2aminofluorene,2AF;FlukaChemie
AG,Buchs,Switzerland)、环磷酰胺(cyclophospha
mide,CP;上海华联制药有限公司)、多氯联苯(poly
chlorinatedbiphenyls,PCBs;Accustandard,NewHa
ven,CT,USA)、琼脂粉(日本进口分装,上海麦莎生
物科技有限公司)、小牛血清和 RPMI1640培养基
(GibcoLaboratories,LifeTechnologiesInc.,GrandIs
land,NY,USA)、Giemsa染液(北京耀明前沿科技发
展中心)、丝裂霉素 C(mitomycinC,MMC;Roche公
司,日本);4硝基喹啉1氧化物(NQO,4nitroquino
line1oxide)、黄曲霉毒素 B1(aflatoxinB1,AFB1)和
二甲基亚砜(dimethylsulfoxide,DMSO)皆购于Sigma
ChemicalCo(Deisenhofen,Germany)。
1.5 仪器
HERAcel型 CO2培养箱和冷冻离心机均为美
国科俊仪器公司产品,日本 OlympusSZX10型体式
显微镜,日本日立公司7020型全自动生化分析仪,
美国伯乐公司550型酶标仪。
2 方法
2.1 受试药物的制备
取吴茱萸粗粉20kg用20L水提取,共提取3
次;合并提取液,过滤,滤液减压浓缩,得吴茱萸水提
取物(ERWE,批号001223)563g,收率2815%。试
验时用生理盐水溶解并稀释至受试浓度。另取吴茱
萸粗粉20kg用20L70%乙醇水溶液提取,共提取
3次;合并提取液,过滤,滤液减压浓缩,得吴茱萸
70%乙醇提取物(EREE,批号 001225)524g,收率
2620%。试验时用适量DMSO溶解,并用生理盐水
稀释至受试浓度。ERWE和 EREE在“北京大学营
养与保健食品评价中心”备案号分别为 010008,
010007。
2.2 小鼠急性毒性试验
采用霍恩氏法,选用健康昆明种小鼠40只,雌
雄各20只进行试验。小鼠随机分为4个受试药物
剂量组:100,215,464,1000g·kg-1,间距为
215,灌胃给药,每天1次。灌胃前禁食16h,不禁
水,观察7d,记录中毒和死亡情况,计算得出半数致
死量(LD50)。
2.3 致突变试验
2.3.1 Ames试验 采用经鉴定符合要求的鼠伤寒
沙门菌组氨酸缺陷型 TA97,TA98,TA100,TA1024
种试验菌株进行试验;采用PCB诱导的大鼠肝匀浆
作为体外代谢活化系统。受试药物研磨后,称取一
定量配成所需浓度,15min高压灭菌后用于试验。
在顶层琼脂中加入01mL试验菌株增菌液、01mL
受试药物溶液和05mLS9混合液(当需要代谢活
化时),混匀后倒入底层培养基平板上。设02,20,
200,1000,5000μg/皿5个剂量组,同时设自发回
复突变和阳性突变剂(2AF或NQO)对照组。在37
℃培养48h,计数每皿回复突变菌落数。如果受试
药物的回复突变菌落数是自发回复突变菌落数的2
倍以上,并呈剂量反应关系者则定为阳性。整套试
验在相同条件下重复进行2次试验。以单因素方差
分析比较各组回复突变菌落数。
2.3.2 精子畸变试验 将体重25~35g的性成熟
雄性小鼠25只随机分为5组,每组5只,5组分别
为阴性对照组、阳性对照组和3个剂量受试药物试
验组。阳性对照组按60g·kg-1剂量灌胃环磷酰
胺,试验组灌胃给予受试药物,剂量分别为 125,
25,50g·kg-1,相当于LD50的1/8,1/4和1/2,阴
性对照组灌胃相同体积的蒸馏水。以上处理连续5
d,每天1次,于首次处理后35d处死动物,取双侧
附睾,于生理盐水中剪碎,过滤、离心,取沉淀液涂
片,干燥,固定,1%伊红染色,显微镜下观察,每只动
物观察1000个精子,记录畸形精子数,计算精子畸
变率。
2.3.3 骨髓微核试验 选用体重为25~30g的昆
明种小鼠50只,随机分为5组,每组10只,雌雄各
半。5组分别为:阳性对照组、阴性对照组和3个剂
量受试药物试验组。阳性对照组按60mg·kg-1剂
量灌胃环磷酰胺,试验组灌胃给予受试药物,剂量分
别为125,25,50mg·kg-1体重,相当于 LD50的
1/8,1/4和1/2,阴性对照组灌胃相同体积的蒸馏
水。以上处理共2次,2次间隔24h,第2次处理后
6h处死动物,取胸骨骨髓,以小牛血清稀释涂片、
干燥,甲醇固定,1∶10Giemsa染液染色,显微镜下观
察,每只小鼠观察1000嗜多染红细胞,记录微核细
胞数,计算微核率。以单因素方差分析比较各组微
核发生率。
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2.4 统计学处理
所有数据处理用 MicrosoftExcel(Microsoft,
Redmond,WA,USA)进行,用珋x±s表示。各组组间
差异采用单因素方差分析(OnewayANOVA),采用
StudentNewmanKeuls(SNK)进行组间的两两比较,
P<005为具有统计学意义。
3 结果
3.1 小鼠急性毒性试验
在ERWE和 EREE的小鼠急性毒性试验中,2
种提取物各剂量组小鼠灌胃后未见明显中毒症状,
亦无死亡;对2种性别小鼠的急性毒性 LD50皆大于
1000g·kg-1。2种提取物的小鼠急性毒性试验体
重情况如表1,从试验开始到试验结束,小鼠体重增
重情况良好。
3.2 致突变试验
3.2.1 Ames试验 在加与不加S9条件下,TA97,
TA98,TA100,TA1024种试验菌株各菌株的自发回
复突变菌落数均在正常范围内,且各菌的阳性对照
均高于相应的自发回复突变菌落数 2倍以上,但
  
表1 吴茱萸水(ERWE)和70%乙醇提取物(EREE)
的小鼠急性毒性试验体重情况(珋x±s,n=5)
组别 剂量/g·kg-1 性别 初始体重/g 终末体重/g
ERWE 100 雄性 206±11 320±21
    雌性 188±08 246±09
  215 雄性 204±11 320±19
    雌性 184±11 250±14
  464 雄性 206±11 320±16
    雌性 186±15 250±19
  1000 雄性 210±10 322±13
    雌性 184±11 246±15
EREE 100 雄性 208±11 308±08
    雌性 196±11 260±12
  215 雄性 208±08 308±16
    雌性 188±13 252±16
  464 雄性 204±11 296±11
    雌性 194±13 260±14
  1000 雄性 204±09 298±11
    雌性 190±12 256±11
ERWE和EREE各剂量组回复突变菌落数均未高于
相应菌株自发回复突变菌落数的2倍,且无剂量反
应关系。试验重复1次,所得结论相同。加 S9的
试验结果见表2。不加S9的试验数据略。
表2 吴茱萸水(ERWE)和70%乙醇提取物(EREE)的Ames试验(+S9)的回复突变菌落数(珋x±s)
组别 次数 剂量/μg/皿 TA97/皿 TA98/皿 TA100/皿 TA102/皿
ERWE 第1次 02 141±70 36±21 157±30 244±84
    20 136±56 36±15 163±47 251±75
    200 132±58 37±42 151±85 241±75
    1000 142±65 33±25 163±46 223±151
    5000 141±55 36±15 161±96 239±101
    自发回变  149±91 34±21 163±42 252±57
  第2次 02 97±43 31±11 131±62 273±50
    20 94±11 29±21 135±10 275±46
    200 93±38 30±25 132±32 264±100
    1000 95±30 31±23 135±35 280±95
    5000 94±72 30±32 131±69 273±78
    自发回变  100±40 31±15 133±58 274±90
阳性对照物 2AF 10  1102  311  809  
  AFB1 1        1170
EREE 第1次 02 177±94 40±25 135±96 286±50
    20 173±56 44±30 135±64 295±81
    200 178±40 45±15 134±36 291±129
    1000 177±75 42±65 131±70 294±42
    5000 171±30 37±49 130±60 292±66
    自发回变  175±98 39±51 138±123 293±166
    DMSO 172±111 39±51 129±95 292±125
  第2次 02 141±65 32±21 169±42 258±100
    20 144±35 32±30 168±125 263±61
    200 145±32 33±25 163±50 256±93
    1000 140±20 34±40 173±43 252±50
    5000 138±45 33±25 170±51 248±90
    自发回变  139±50 32±21 171±46 244±80
    DMSO 139±65 32±35 170±71 260±92
阳性对照物 2AF 10  854  344  1033  
  AFB1 1        1009
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3.2.2 精子畸变试验 结果如表3,ERWE和EREE
对小鼠精子畸形发生率未产生明显改变,2种药物各
剂量组与阴性对照组比较差异无显著性,而环磷酰胺
阳性对照组与阴性对照组比较差异显著(P<005)。
未发现ERWE和EREE对小鼠精子产生畸变作用。从
试验开始到试验结束,小鼠体重增重情况良好,各组间
未见显著性差异。
表3 吴茱萸水(ERWE)和70%乙醇提取物(EREE)
的小鼠精子畸形结果(n=5)
组别
剂量
/g·kg-1
精子数
/个
畸形精子数
/个
畸变率
/‰
阴性对照 - 5×1000 89 1781)
CP 60 5×1000 419 838
ERWE 125 5×1000 91 1821)
  250 5×1000 94 1881)
  500 5×1000 100 2001)
EREE 125 5×1000 88 1761)
  250 5×1000 93 1861)
  500 5×1000 100 2001)
  注:与环磷酰胺对照组比较1)P<005(表4同)
3.2.3 骨髓微核试验 结果如表4所示,ERWE和
EREE各剂量组微核率与阴性对照组比较差异无显著
性,而环磷酰胺阳性对照组与阴性对照组比较差异显
著(P<005)。ERWE和EREE对小鼠骨髓细胞染色
体未见损伤。从试验开始到试验结束,小鼠体重增重
情况良好,各组间未见显著性差异。
表4 吴茱萸水(ERWE)和70%乙醇提取物
(EREE)的小鼠微核试验结果(n=10)
组别
剂量
/g·kg-1
观察细胞
/个
微核细胞
/个
微核率
/‰
阴性对照 - 10×1000 7 071)
CP 60 10×1000 300 300
ERWE 125 10×1000 6 061)
  250 10×1000 6 061)
  500 10×1000 8 081)
EREE 125 10×1000 4 041)
  250 10×1000 4 041)
  500 10×1000 12 121)
4 讨论
本项研究执行《食品安全性毒理学评价程序和方
法》(GB1519394)。急性毒性试验中,ERWE和EREE
对2种性别小鼠的LD50皆大于100g·kg
-1体重。根
据对遗传物质作用终点的不同,并兼顾体外和体内试
验以及体细胞和生殖细胞的配套原则,本研究采用A
mes试验、精子畸变试验和小鼠骨髓细胞微核试验,综
合观察了ERWE和EREE的致突变作用。Ames试验
从基因水平上反映了遗传物质受损伤情况;微核的产
生与染色体断裂及纺锤体受损有关,微核率的大小可
间接反映染色体受损情况。本研究结果显示,在无论
有无活化系统(S9混合液)存在情况下,ERWE和
EREE对TA97,TA98,TA100和TA1024种菌株各剂量
组回复突变菌落数均接近自发突变,与阴性对照组相
比无显著性差异,也无剂量反应关系。结果提示ER
WE和EREE在体外Ames试验未发现致突变作用。
在试验剂量范围内,未发现对试验小鼠骨髓嗜多染红
细胞有致突变作用,也未发现对试验小鼠精子有损伤
作用。在实际应用中,吴茱萸多以复方形式应用,如
“吴茱萸汤”、“左金丸”等,为水煎工艺制备;“吴茱萸降
压颗粒”优选为10倍量70%乙醇工艺制备[12]。在复
方应用中,如果不存在药物相互作用,吴茱萸的应用应
是安全的。在前言部分述及的大剂量应用吴茱萸对中
枢有兴奋作用,并可引起视力障碍及错觉等副作用可
能与吴茱萸中含单胺类物质有关。吴茱萸能促进组胺
释放,在应用单胺氧化酶抑制剂时会使这些物质的代
谢灭活发生障碍,产生所谓的毒性。
[致谢] 北京大学营养与保健食品评价中心协助完成本
项研究。
[参考文献]
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nearlyripefruitofEvodiarutaecarpa
YANGXiuwei
(DepartmentofNaturalMedicines,StateKeyLaboratoryofNaturalandBiomimeticDrugs,SchoolofPharmaceuticalSciences,
PekingUniversity,Beijing100083,China)
[Abstract] Objective:Tostudytheacutetoxicityandmutagenicriskofthewaterextracts(ERWE)and70%ethanolextracts(ER
EE)fromthenearlyripefruitofEvodiarutaecarpa,andprovideexperimentalbasisforsafetyevaluationofones.Method:TheERWEand
EREEwerepreparedfromthenearlyripefruitofE.rutaecarpabyrefluxextractionwithH2Oand70%ethanolaqueoussolutionforthree
times,respectively.Accordingtothetermsfrom“technicalstandardsfortest&toxicologicalassessmentofhealthfood”issuedbyHealthy
MinistryofPRC,acutetoxicity,andAmes,mousemarowcelmicronucleusandmousespermaberationtestwereperformed.Acutetoxicity
testofERWEandEREEinmicewasstudiedbythemethodofHorntogivethemedianlethaldose(LD50).FortyhealthyKunmingstrain
maleandfemalemicewereusedandtheirbodyweightsrangedfrom1722g.Alofthemweredistributedrandomlyto4diferentdosegroups
whicheachhad10mice.TheERWEorEREEwasadministeredatthedosesof100,215,464and1000g·kg-1,respectively,viain
tragastricalroute.Thenumberofanimalspoisonedanddiedineachgroupwerenoteddailyfor7consecutivedays.TheAmestestwascaried
outusingtheSalmonelatyphimuriumstrainTA97,TA98,TA100andTA102.Inthespermabnormalitiestest,25healthyadultmaleKun
mingstrainmicewithabodyweightsrangedfrom2535gweredistributedrandomlyto5diferentgroups(1positivecontrol,1netativecon
troland3treatedgroups)whicheachhad5mice.Asingledoseof60g·kg-1ofcyclophosphamidewasintragastricalyadministeredtomice
inapositivecontrolgroup,andthemiceinthenegativecontrolgroupwereadministeredwiththesamevolumeofdistiledwater.Inthetrea
tedgroups,theERWEorEREEwasintragastricalyadministeredatthedosesof125,250and500g·kg-1,respectively,viathesame
routewiththepositivecontrolgroup.Theadministrationwascariedoutoncedailyfor5consecutivedays.Thespermsuspensionwaspre
paredfromcaudalepididymisofmalemiceat35thdayaftertreatmentwithdiferentdosesoftheextract.ThesuspensionwasstainedwithEo
sinYandairdriedsmearswereprepared.Onethousandspermsperanimalwereanalysedforabnormalshapesandtheratesofspermabera
tionwascalculated.Inthemousebonemarowmicronucleusassay,50healthyadultmaleandfemaleKunmingmice,weighing25to30g,
wererandomlyassignedtofivegroups(1positivecontrol,1netativecontroland3treatedgroups)whicheachhad10mice,fivemalesand
fivefemales.Themicewereintragastricalyadministeredtwiceatintervalsof24hwiththeERWEorEREEatdosesof125,250and500
g·kg-1inthepositivecontrolgroup.Asingledoseof60g·kg-1ofcyclophosphamideinapositivecontrolgroupandthesamevolumeof
distiledwaterinanetativecontrolgroupswereintragastricalyadministered,respectively.Mousebonemarowwasobtainedfrom10animals
foreachgroupat6hafterthelastdoseadministration.SmearswerestainedwithGiemsaandanalysedforthepresenceofmousebonemarow
micronucleusfrom1000cels.Result:TheoralacutetoxicitystudyinmicerevealedthattheLD50ofthebothERWEandEREEwasmore
than100g·kg-1.ThemicewithboththepoisonedsignordiedhadnotbeenobservedafterintragastricaladministrationofERWEorEREE
atthedosesof100,215,464and1000g·kg-1.Theresultsofgenotoxicitytestswerealnegative,includingAmes,mousemarowcel
micronucleusandmousespermaberationtest.Inthealassayinvivo,themiceshowedanormalyprogressiveincreaseinbodyweightfrom
thestarttotheendoftheexperiment.Conclusion:TheoralLD50oftheERWEandEREEinmicewasmorethan100g·kg
-1belongingto
nontoxicityontheacutetoxicityratingcriteria.ThebothERWEandEREEshowednogenotoxicityintheexperimentalcondition.
[Keywords] Evodiarutaecarpa;fructusevodiaeextract;acutetoxicity;genotoxicity
[责任编辑 古云侠]
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第33卷第11期
2008年6月
         
    中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
       
Vol.33,Issue 11
June,2008