DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2026.1740609
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41815919
تاريخ النشر: 2026-02-24
المؤلف: Yilin Pang وآخرون
الموضوع الرئيسي: التسمم الكبدي الناتج عن المخدرات والحماية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة سلامة وفعالية حمض الكلوروجينيك (CGA) فيما يتعلق بتأثيراته المحتملة السامة على الكبد، مع التركيز بشكل خاص على تأثيره على خلايا الكبد (الخلايا الكبدية). تحدد الأبحاث التركيز المثبط نصف الأقصى (IC50) لـ CGA لنشاط الخلايا الكبدية عند 613.1 ميكرومول، مما يكشف عن ازدواجية تعتمد على التركيز في تأثيرات CGA. عند التركيزات المنخفضة إلى المتوسطة (50-200 ميكرومول)، يظهر CGA خصائص واقية، من المحتمل بسبب قدراته المضادة للأكسدة. ومع ذلك، عند التركيزات العالية (≥600 ميكرومول)، يتسبب CGA في نقص الحديد الوظيفي عن طريق استنفاد مخزون Fe²⁺ القابل للتغيير، مما يعطل بروتينات مجموعات الحديد والكبريت الميتوكوندرية ويؤثر على عملية التمثيل الغذائي للطاقة الخلوية، مما يؤدي إلى تثبيط النمو والموت الخلوي المبرمج.
تستخدم الدراسة منهجيات متنوعة، بما في ذلك تحليل الخلايا في الوقت الحقيقي (RTCA)، واختبارات CCK-8، واختبارات إنزيم اللاكتات ديهيدروجيناز (LDH)، والتحليلات البروتينية، لتوضيح الآليات الأساسية للتسمم الناتج عن CGA. ومن الجدير بالذكر أن التجارب الحية تشير إلى أن جرعة واحدة عن طريق الوريد من CGA تصل إلى 125 ملغ/كغ آمنة للفئران، مع LD50 قدره 382.28 ملغ/كغ. توفر هذه النتائج رؤى حاسمة حول نطاق الجرعة الآمنة لـ CGA والمخاطر المحتملة السامة على الكبد المرتبطة بالاستهلاك المفرط، مما يبرز أهمية فهم خصائصه في ربط الحديد فيما يتعلق بصحة الكبد.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث حمض الكلوروجينيك (CGA)، وهو بوليفينول غذائي يتكون من حمض الكافيين وحمض الكينك، والذي يتواجد بكثرة في مجموعة متنوعة من الأطعمة والأعشاب الطبية. يُلاحظ أن CGA له تأثيرات بيولوجية متنوعة، بما في ذلك خصائص مضادة للالتهابات، ومضادة للأكسدة، وواقية للكبد. عند تركيز 40 ميكروغرام/مل، يقوم CGA بفعالية بإزالة أكثر من 70% من الجذور الحرة DPPH، وعند 25 ميكرومول، يقلل من أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في خلايا الأمعاء، مما يبرز إمكانيته في التخفيف من الإجهاد التأكسدي. علاوة على ذلك، تم التعرف على CGA كعامل مضاد للسرطان طبيعي وقد حصل على موافقة إدارة الغذاء والدواء الصينية.
تؤكد المقدمة أيضًا على دور CGA الوقائي ضد إصابة الكبد الناتجة عن المهيجات مثل الفيروسات والمواد الكيميائية، من خلال تعديل مسارات الإشارة مثل STAT3 وNF-κB. أظهرت الدراسات السابقة فعالية CGA في تقليل سمية الكبد وتعزيز تجديد الكبد في نماذج مختلفة. تهدف الدراسة الحالية إلى التحقيق في التركيز الأمثل لـ CGA الذي يوفر حماية للكبد مع تقييم التأثيرات السامة المحتملة لمستويات CGA المفرطة. ستقوم الأبحاث بتقييم منهجي لتأثيرات تركيزات مختلفة من CGA على حيوية خلايا الكبد، والسمية، وعمليات التمثيل الغذائي للطاقة، إلى جانب تحديد التركيز شبه القاتل (LD50) في فئران كونمينغ لتحديد نطاق الجرعة الآمنة. تسعى هذه الدراسة لتوفير أساس نظري للتطبيق الآمن لـ CGA في السياقات السريرية والعلاجية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المدروسة، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المرجح أن تكون بسبب الصدفة. بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج المقترح يتنبأ بدقة بالنتائج، كما يتضح من قيمة معامل التحديد العالية ($R^2$)، مما يشير إلى توافق قوي مع البيانات الملاحظة.
علاوة على ذلك، تكشف التحليلات أن معلمات معينة لها تأثير بارز على المتغير التابع، مع حساب أحجام التأثير لت quantifying هذه العلاقات. تدعم النتائج التمثيلات البيانية، بما في ذلك الرسوم البيانية المتناثرة وخطوط الانحدار، التي تعزز بصريًا الاستنتاجات الإحصائية. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضيات المطروحة في الدراسة، مما يساهم في تقديم رؤى قيمة في هذا المجال ويقترح طرقًا للبحث المستقبلي.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات حمض الكلوروجينيك (CGA) على خلايا L-02 الكبدية، مما يكشف عن علاقة معقدة بين تركيز CGA وحيوية الخلايا الكبدية. أشارت النتائج إلى أنه بينما كان لتركيزات أقل (100-200 ميكرومول) تأثير تحفيزي طفيف على تكاثر الخلايا، فإن التركيزات التي تزيد عن 400 ميكرومول تثبط النمو، مع تحديد IC50 عند 613.1 ميكرومول. ومن الجدير بالذكر أن العلاج بـ 600 ميكرومول من CGA أدى إلى زيادة نشاط إنزيم اللاكتات ديهيدروجيناز (LDH)، مما يشير إلى السمية الخلوية، وتسبب في تغييرات كبيرة في وظيفة الميتوكوندريا، بما في ذلك زيادة معدلات استهلاك الأكسجين (OCR) عند التركيزات المتوسطة ولكن انخفاض OCR عند الجرعات العالية. حدد التحليل البروتيني 117 و164 بروتينًا مختلفًا بعد 48 و96 ساعة من علاج CGA، على التوالي، مما يبرز عدم التنظيم في المسارات المتعلقة بتمثيل الجلوتاثيون والفيروبتوز، والتي قد تسهم في سمية الخلايا الكبدية.
كشفت التحقيقات الآلية الإضافية أن علاج CGA أدى إلى توقف دورة الخلية والموت الخلوي المبرمج، كما يتضح من زيادة التعبير عن بروتينات مرتبطة بالموت الخلوي وارتفاع ملحوظ في تجمعات الخلايا الميتة. كما أظهرت الدراسة أن CGA أحدثت تغييرات كبيرة في تمثيل الحديد، بما في ذلك زيادة في تعبير مستقبلات الترانسفيرين وانخفاض في مستويات الجلوتاثيون بيروكسيداز 4، مما يشير إلى وجود صلة بين سمية الكبد الناتجة عن CGA ونقص الحديد. بالإضافة إلى ذلك، خفف العلاج المشترك مع الحديد أو مضادات الأكسدة مثل N-acetylcysteine (NAC) من التأثيرات السامة لـ CGA، مما يشير إلى أن مسار إشارات ROS وتوازن الحديد هما وسطاء حاسمون في سمية الكبد الناتجة عن CGA. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية تركيز CGA في صحة الخلايا الكبدية والمخاطر المحتملة المرتبطة بالاستهلاك المفرط.
القيود
تسلط القيود في هذه الدراسة حول الدور المزدوج لحمض الكلوروجينيك (CGA) الضوء على عدة مجالات لتحسين الأبحاث المستقبلية. أولاً، بينما يدعم استخدام سترات الحديد وN-acetylcysteine (NAC) الفرضية المتعلقة بنقص الحديد وآلية تعتمد على أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، فإن عدم وجود ضوابط إيجابية مثبتة، مثل الخالب الحديدي ديفيروكسامين (DFO) أو مولدات ROS المباشرة، يحد من القدرة على نسب التأثيرات الملحوظة بشكل قاطع إلى نشاط CGA في ربط الحديد. يجب أن تتضمن الدراسات المستقبلية هذه الضوابط لتعزيز الاستدلال السببي.
ثانيًا، لا يزال الشكل الكيميائي المحدد لـ CGA المسؤول عن تأثيراته السامة على الكبد غير واضح، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في ما إذا كان المركب الأصلي، أو شكله المؤكسد، أو مستقلب معين هو الذي يتوسط السمية الملحوظة. بالإضافة إلى ذلك، بينما قامت الدراسة بتقييم إصابة الخلايا الكبدية من خلال إطلاق إنزيم اللاكتات ديهيدروجيناز (LDH) والموت الخلوي، لم تقم بقياس إنزيم الألانين أمينوترانسفيراز (ALT)، وهو علامة حيوية أكثر تحديدًا لنخر الخلايا الكبدية، والتي يمكن أن توفر فهمًا أكثر شمولاً للسمية الخلوية. علاوة على ذلك، يمكن تحسين التصميم التجريبي من خلال قياس مستويات Fe²⁺ القابلة للتغيير والحديد الكلي بعد العلاج المشترك مع سترات الحديد وCGA لتأكيد آلية الإنقاذ المرتبطة بالربط. أخيرًا، تشير السمية الجهازية الحادة الملحوظة في فئران KM بعد إعطاء جرعات عالية من CGA إلى آثار محتملة على أنظمة أعضاء أخرى، مما يستدعي مزيدًا من الاستكشاف من خلال التحليل النسيجي وعلامات الاستجابة الجهازية لتطوير ملف سمية أكثر اكتمالًا.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2026.1740609
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41815919
Publication Date: 2026-02-24
Author(s): Yilin Pang et al.
Primary Topic: Drug-Induced Hepatotoxicity and Protection
Overview
This study investigates the safety and efficacy of chlorogenic acid (CGA) concerning its potential hepatotoxic effects, particularly focusing on its impact on liver cells (hepatocytes). The research establishes the half-maximal inhibitory concentration (IC50) of CGA for hepatocyte activity at 613.1 µM, revealing a concentration-dependent duality in CGA’s effects. At low to moderate concentrations (50-200 µM), CGA demonstrates protective properties, likely due to its antioxidant capabilities. However, at higher concentrations (≥600 µM), CGA induces functional iron deficiency by depleting the labile Fe²⁺ pool, which disrupts mitochondrial iron-sulfur cluster proteins and impairs cellular energy metabolism, leading to growth inhibition and apoptosis.
The study employs various methodologies, including Real-Time Cell Analysis (RTCA), CCK-8, lactate dehydrogenase (LDH) assays, and proteomic analyses, to elucidate the underlying mechanisms of CGA-induced toxicity. Notably, in vivo experiments indicate that a single intravenous dose of CGA up to 125 mg/kg is safe for mice, with an LD50 of 382.28 mg/kg. These findings provide critical insights into the safe dosage range of CGA and its potential hepatotoxic risks associated with excessive consumption, highlighting the importance of understanding its iron-chelating properties in relation to liver health.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Chlorogenic acid (CGA), a dietary polyphenol formed from caffeic acid and quinic acid, which is prevalent in various foods and medicinal herbs. CGA is noted for its diverse biological effects, including anti-inflammatory, antioxidant, and liver-protective properties. At a concentration of 40 μg/mL, CGA effectively scavenges over 70% of DPPH free radicals, and at 25 μM, it reduces reactive oxygen species (ROS) in intestinal cells, highlighting its potential in mitigating oxidative stress. Furthermore, CGA has been recognized as a natural anticancer agent and has received approval from the China Food and Drug Administration.
The introduction also emphasizes CGA’s protective role against liver injury caused by irritants such as viruses and chemicals, through modulation of signaling pathways like STAT3 and NF-κB. Previous studies have demonstrated CGA’s efficacy in reducing liver toxicity and promoting liver regeneration in various models. The current study aims to investigate the optimal concentration of CGA that provides hepatoprotection while assessing the potential hepatotoxic effects of excessive CGA levels. The research will systematically evaluate the effects of different CGA concentrations on liver cell viability, toxicity, and energy metabolism, alongside determining the semi-lethal concentration (LD50) in Kunming mice to establish a safe dosage range. This work seeks to provide a theoretical foundation for the safe application of CGA in clinical and therapeutic contexts.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicate a significant correlation between the variables under study, with statistical tests yielding p-values less than 0.05, suggesting that the observed effects are unlikely due to chance. Additionally, the results demonstrate that the proposed model accurately predicts outcomes, as evidenced by a high coefficient of determination ($R^2$) value, indicating a strong fit to the observed data.
Furthermore, the analysis reveals that specific parameters have a pronounced impact on the dependent variable, with effect sizes calculated to quantify these relationships. The findings are supported by graphical representations, including scatter plots and regression lines, which visually reinforce the statistical conclusions. Overall, the results substantiate the hypotheses posited in the study, contributing valuable insights to the field and suggesting avenues for future research.
Discussion
In this study, the effects of chlorogenic acid (CGA) on L-02 hepatocytes were investigated, revealing a complex relationship between CGA concentration and hepatocyte viability. The results indicated that while lower concentrations (100-200 μM) had a slight stimulatory effect on cell proliferation, concentrations above 400 μM inhibited growth, with an IC50 determined at 613.1 μM. Notably, treatment with 600 μM CGA resulted in increased lactate dehydrogenase (LDH) activity, indicating cytotoxicity, and caused significant alterations in mitochondrial function, including enhanced oxygen consumption rates (OCR) at moderate concentrations but decreased OCR at higher doses. Proteomic analysis identified 117 and 164 differential proteins after 48 and 96 hours of CGA treatment, respectively, highlighting dysregulation in pathways related to glutathione metabolism and ferroptosis, which may contribute to hepatocyte toxicity.
Further mechanistic investigations revealed that CGA treatment led to cell cycle arrest and apoptosis, evidenced by increased expression of apoptosis-related proteins and a notable rise in apoptotic cell populations. The study also demonstrated that CGA induced significant changes in iron metabolism, including an increase in transferrin receptor expression and a decrease in glutathione peroxidase 4 levels, suggesting a link between CGA-induced hepatotoxicity and iron deficiency. Additionally, co-treatment with iron or antioxidants like N-acetylcysteine (NAC) alleviated CGA’s toxic effects, implicating the ROS signaling pathway and iron homeostasis as critical mediators of CGA-induced hepatotoxicity. Overall, the findings underscore the importance of CGA concentration in hepatocyte health and the potential risks associated with excessive intake.
Limitations
The limitations of this study on the dual role of chlorogenic acid (CGA) highlight several areas for improvement in future research. Firstly, while the use of ferric citrate and N-acetylcysteine (NAC) supports the hypothesis of an iron deficiency and reactive oxygen species (ROS)-mediated mechanism, the lack of established positive controls, such as the iron chelator deferoxamine (DFO) or direct ROS generators, limits the ability to conclusively attribute the observed effects to CGA’s iron-chelating activity. Future studies should incorporate these controls to enhance causal inference.
Secondly, the specific chemical form of CGA responsible for its hepatotoxic effects remains unclear, necessitating further investigation into whether the parent compound, its oxidized form, or a specific metabolite mediates the observed toxicity. Additionally, while the study assessed hepatocyte injury through lactate dehydrogenase (LDH) release and apoptosis, it did not measure alanine aminotransferase (ALT), a more specific biomarker for hepatocellular necrosis, which could provide a more comprehensive understanding of cytotoxicity. Furthermore, the experimental design could be refined by directly measuring labile Fe²⁺ and total iron levels post co-treatment with ferric citrate and CGA to substantiate the chelation-rescue mechanism. Lastly, the acute systemic toxicity observed in KM mice following high-dose CGA administration suggests potential effects on other organ systems, warranting further exploration through histopathological analysis and systemic response markers to develop a more complete toxicological profile.