中国公共卫生  2009, Vol. 25 Issue (5): 582-584   PDF    
虾青素对四氯化碳致小鼠急性肝损伤保护作用
裴凌鹏     
中央民族大学少数民族传统医学研究院, 北京 100081
摘要: 目的 研究虾青素对四氯化碳(CCl4)所致小鼠急性化学肝损伤的保护作用。 方法 雄性昆明种小鼠60只, 随机分为正常对照组、急性化学性肝损伤模型组、联苯双酯(15 mg/kg)阳性对照组以及虾青素10, 15, 20 mg/kg剂量组, 共6组。测定各组小鼠肝脏系数、血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性与丙二醛(MDA)含量; 测定肝组织中SOD、GSH-Px活性、MDA含量以及组织病理系数。 结果 虾青素3个剂量组小鼠血清SOD由低到高依次为(110.18±14.28), (138.09±17.81), (170.19±20.20) U/(mg pro); 肝组织SOD由低到高依次为(141.52±28.29), (172.20±29.24), (200.12±33.42) U/(mg pro); 与模型组血清(74.52±14.40) U/(mg pro)、肝组织(102.29±34.29) U/(mg pro)比较均明显升高(P < 0.01)。虾青素3个剂量组小鼠血清GSH-Px活性由低到高次为(63.30±11.01), (72.40±10.77), (90.17±11.29) U/(mg pro); 肝组织GSH-Px活性由低到高依次为(112.29±25.41), (142.96±24.13), (170.38±26.34) U/(mg pro); 与模型组血清(60.13±10.28) U/(mg pro)、肝组织(110.69±24.26) U/(mg pro)比较均明显升高(P < 0.01)。虾青素3个剂量组小鼠血清ALT由低到高依次为(99.29±5.27), (83.50±5.12), (68.12±5.12) U/L; 血清AST活性由低到高依次为(80.49±4.28), (64.20±4.10), (52.21±4.42) U/L, 与模型组血清ALT (108.02±15.06) U/L、血清AST活性(97.28±12.28) U/L比较明显降低; 血清与肝组织MDA含量明显降低, 差异均有统计学意义(P < 0.01), 并能不同程度地改善肝脏病理组织损伤。 结论 虾青素对CCl4所致急性化学性肝损伤具有预防性保护作用。
关键词虾青素     急性肝损伤     抗氧化    
Study on protective effects of astaxanthin on acute chemical liver injury in mice
PEI Ling-peng     
Institution of Minority Traditional Medicine Research, Central University for Nationalities, Beijing 100081, China
Abstract: Objective To study the protective effects of astaxanthin against the acute chemical liver injury in mice and research its possible mechanism. Methods Sixty male Kunming mice were randomly distributed into control group, acute chemical liver injury model group, DDB group (15 mg/kg) and low, middle, high dose of astaxanthin groups (10, 15, 20 mg/kg).Deteunination and comparison were done for liver index, seaun alanine transaminase (ALT), aspartate transaminase (AST), superoxide dism utase (SOD), glutathione perioxidase (GSH-Px) activity, malondialdehyde (MDA) content, liver SOD, GSH-Px activity, MDA content and liver tissue pathology index. Results Treatment with different dose astaxanthin could significantly increase seaun and liver tissue SOD (model group: 74.52±14.40, 102.29±34.29; as taxanth in groups from low to high dose: 110.18±14.28, 141.52±28.29; 138.09±17.81, 172.20±29.24; 170.19±20.20, 200.12 ±33.42), GSH-Px activity (model group: 60.13±10.28, 110.69 ±24.26; astaxanthin groups from low to high dose: 63.30 ±11.01, 112.29±25.41; 72.40±10.77, 142.96±24.13; 90.17±11.29, 170.38±26.34) (P < 0.01) and decrease seiwn ALT (model group: 108.02±5.06; astaxanthin groups from low to high dose: 99.29±5.27, 83.50±5.12, 68.12±5.12), AST (model group: 97.28±12.28; astaxanthin groups from low to high dose: 80.49±28, 64.20±4.10, 52.21±4.42) (P < 0.01) and MDA content in liver tissue (model group: 11.49±2.04, 12.66±2.01; astaxanthin groups from low to high dose: 10.15±1.12, 11.28±1.72; 9.71±1.26, 9.87±1.19; 8.21±1.38, 9.12±1.24)(P < 0.01).Pathology index obser vations showed that astaxanthin could ameliorate the liver injury in different degree. Conclusion As taxanthin showed protective effects on the acute chemical liver injury induce by CCl4 in mice.
Key words: astaxanthin     liver injury     antioxidant    

虾青素是一种胡萝卜素,主要以全反式异构体形式存在于自然界海洋动物体、藻体及多数陆生植物体内并具有多种生物学功能,其中尤以抗氧化、防止心血管疾病、提高免疫力和抗癌作用突出1, 2。为了探讨虾青素对化学急性肝损伤的保护作用,本研究对虾青素干预四氯化碳(CCl4)诱导小鼠急性肝损伤模型进行了观察。结果报告如下。

1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 主要试剂与仪器

虾青素乳化颗粒(瑞士罗氏DMS公司); 乙腈、甲醇、甲基叔丁基醚(MTBE)(美国迪马公司); 无水乙醇(北京化学试剂公司); 大孔吸附树脂(天津农业股份公司); 联苯双酯(北京协和制药厂); 四氯化碳(CCl4,上海试剂一厂); 丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)测定试剂盒(南京建成生物工程研究所)。Labconco冰冻真空干燥仪(法国乐高公司); 752分光光度计、AE100电子天平(中国伯乐公司); 电热三用水箱、KA-1000型台式离心机(中国杭州华亭公司); 960型荧光分光光度计、J2-SH高速冰冻离心机(日本岛津公司); C30柱(YMC Carotenoid S-5),快速蛋白高效液相色谱层析系统(HPLC,Waters 600E溶剂输送系统,PDA-2996二极管阵列检测器)(美国Waters公司)。

1.1.2 乳化剂破乳制备虾青素

称取10 g乳化颗粒加入少许水,超声波促溶后,加入300 ml丙酮-正己烷萃取。静置2 h后,将脂溶性相收集(反复萃取直至水相成无色)。再利用减压旋转蒸发仪进行提取液浓缩处理。将活化好的氧化铝装填于玻璃层析柱中,装填高度为12 cm,用正己烷润湿。分别取2 ml虾青素提取液上柱,用50 ml正己烷-丙酮淋洗,收集洗脱液。将洗脱液用氮气吹干制粉,装入充满氮气玻璃瓶内,-70 ℃储存备用。

1.1.3 虾青素鉴定

参照全反式虾青素标准品,根据HPLC中保留时间和紫外可见吸收光谱的特征峰进行鉴定。得到的虾青素提取液经过过滤后用高效液相色谱分离。色谱条件:色谱柱:Waters YMC Carotenoid S-5(4.6 mm×250 mm); 流动相A:乙睛-甲醇(75:25);流动相B:MTBE; 流动相A与B中分别加入0.05%三乙胺作为改性剂防止虾青素降解; 线性梯度洗脱:B在8 min内由0%增加至55%;8~35 min B维持55%;35~40 min B由55%减至0%;流速:1.0 ml/min; 检测波长:λ/nm=470;波长范围260~700 nm; 进样量:20 μl。并收集后观察其谱光特征峰行为3。通过色谱和光谱分析,实验所用灌胃物为全反式虾青素,纯度为95%。

1.2 方法 1.2.1 建立四氯化碳诱导动物急性损伤模型

昆明种小鼠60只(中国军事医学科学院实验动物养殖中心); 随机分组,设正常对照组、联苯双酯(15 mg/kg水溶混悬液)阳性对照组、急性化学性损伤模型组、虾青素10,15,20 mg/kg剂量组,共6组,每组10只。正常组与模型组每天灌服等体积纯净水,其余4组分别按设计用联苯双酯和不同剂量虾青素灌胃,灌胃剂量均为20 ml/(kg·bw)。每天1次,连续14 d; 最后1次灌胃1 h后造模,除正常对照组外,其余5组小鼠均腹腔注射0.08%四氯化碳花生油溶液,剂量为10 ml/kg; 空白对照组同法腹腔注射等量花生油,禁食(自由饮水); 16 h后,各组经眼球后静脉丛取血,3 000 r/min离心10 min,分离血清,测定血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性与丙二醛(MDA)含量; 开胸取肝脏,用4 ℃生理盐水冲洗,滤纸吸干,称重,计算肝脏系数。取肝右叶相同部位1小块肝组织,以4 ℃生理盐水制成10%肝匀浆,3 000 r/min离心10 min,取上清待测,测定各组肝组织SOD、GSH-Px、MDA; 取肝左叶标本浸于4%的甲醛溶液中,切片,苏丹Ⅲ染色,评估肝脏的脂肪变性情况。

1.2.2 生化指标测定

ALT、AST水平测定采用赖氏法; MDA含量测定采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法; SOD活性测定采用亚硝酸盐法; GSH-Px活性测定采用5,5-双硫代对硝基苯甲酸(DTNB)显色法。

1.2.3 肝脏组织病理学检查

评估肝脏脂肪变性情况,评分标准为5级,0分:肝细胞内脂滴散在,稀少; 1分:含脂滴的肝细胞不超过1/4(散在分布); 2分:含脂滴的肝细胞不超过1/2(散在分布); 3分:含脂滴的肝细胞不超过3/4(弥散分布); 4分:肝组织几乎被脂滴代替(波及整个肝组织切片)。

1.3 统计分析

采用SPSS10.0软件进行统计,组间差异比较用单因素方差分析。

2 结果 2.1 血清相关生化指标及肝重指数(表 1)
表 1 血清SOD、GSH-Px、ALT、AST活性和MDA含量(x±s, n=10)

与正常对照组比较,急性化学性肝损伤模型组小鼠血中SOD、GDH-Px活性显著降低(P < 0.01)。与急性化学性肝损伤模型组比较,虾青素各剂量组和联苯双酯阳性血中SOD、GSH-Px活性明显升高,ALT、AST活性、MDA含量和肝重系数明显降低(P < 0.01)。与虾青素10 mg/kg组比较,虾青素中、高剂量组SOD、GSH-Px活性升高(P < 0.01),ALT、AST活性、MDA含量和肝重系数降低(P < 0.01),与15 mg/kg组比较,虾青素20 mg/kg组SOD、GSH-Px活性升高(P < 0.01),ALT、AST活性和MDA含量降低(P < 0.01),显示出一定的剂量-反应关系。

2.2 肝脏相关生化指标及组织病理(表 2)
表 2 肝脏SOD、GSH-Px活性、MDA含量和病理组织系数(x±s, n=10)

与正常对照组比较,急性化学性肝损伤模型组小鼠肝脏SOD、GSH-Px活性显著降低(P < 0.01),而MDA含量显著增加(P < 0.01)。与急性化学性肝损伤模型组比较,虾青素各剂量组和联苯双酯阳性血中SOD、GSH-Px活性明显升高,MDA含量明显降低(P < 0.01)。与虾青素低剂量组比较,虾青素10,15 mg/kg组SOD、GSH-Px活性升高(P < 0.01),MDA含量降低(P < 0.01),与5 mg/kg组比较,虾青素20 mg/kg组SOD、GSH-Px活性升高(P < 0.01),MDA含量降低(P < 0.01),显示出一定的剂量反应关系。此外,虾青素各剂量的肝脏病理组织检查评分均明显低于急性化学肝损伤模型组(P < 0.01)。

3 讨论

各种有害因素所致肝损伤的防治目前仍是一个全球性的严峻课题。因此,通过建立实验性肝损伤动物模型,筛选保肝药物,具有十分重要的意义。CCl4对肝损伤的毒性作用是通过脂质过氧作用进行的,能准确反映肝细胞在接触化学性物质后肝脏功能、代谢及形态学变化,常用于解释某些肝脂变性的发病机制4-7。本实验结果表明,与模型组比较,虾青素各剂量组血清与肝脏组织中MDA含量均明显减少,说明虾青素可以拮抗CCl4所致急性化学性肝损伤模型小鼠MDA含量的升高; SOD活性均明显增强,由此可推断虾青素可以抑制CCl4所致急性化学性肝损伤模型小鼠SOD活性的降低。

GSH-Px是机体内广泛存在的一种含硒抗氧化酶,可通过特异性催化GSH对氢化氧化物的还原反应,而消除细胞内有害垢过氧化代谢产物,以阻断脂质过氧化连锁反应,从而对保护细胞代谢的正常进行起到重要作用。随着机体CCl4的摄入,体内自由基水平的不断增多,GSH-Px的活性会降低8, 9。本实验结果表明,与模型组比较,虾青素各剂量组小鼠血清与肝脏组织中GSH-Px活性均明显增强,提示虾青素可抑制CCl4所致急性化学肝损伤模型小鼠GSH-Px活性的降低。

综上所述,虾青素可以降低血清ALT、AST活性和肝脏组织中MDA含量,升高血清与肝组织中SOD、GSH-Px活性,并降低肝细胞脂化堆积,有效缓解CCl4对肝脏组织的损伤影响。

参考文献
[1] 惠伯棣. 类胡萝卜素化学与生物化学[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2005: 156-168.
[2] 裴凌鹏, 董福慧, 惠伯棣. 虾青素对D-半乳糖老龄大鼠骨质影响[J]. 中国公共卫生, 2007, 23(3) : 297–299.
[3] 张忠泉, 孙慧玲, 张昀. 柳叶提取液对实验性动物肝损伤的作用[J]. 中国公共卫生, 2004, 20(1) : 70–71.
[4] 裴凌鹏, 惠伯棣, 董福慧. 虾青素改善D-半乳糖致衰大鼠抗氧化功能的研究[J]. 国外医学:老年医学分册, 2006, 27(6) : 283–285.
[5] 唐云安, 刘玉清, 王国钦. 肝损伤动物模型研究进展[J]. 卫生毒理学, 2002, 16(4) : 236–238.
[6] 赵敏, 黄俊明, 杨杏芬, 等. 四氯化碳肝损伤与酒精性肝损伤模型的比较[J]. 中国公共卫生, 2004, 20(11) : 1343–1345.
[7] 徐淑云, 卞如濂, 陈修. 药理学实验方法学[M].3版. 北京: 人民卫生出版社, 2002: 34-61.
[8] 裴凌鹏, 金宗濂. 葛根黄酮改善小鼠抗氧化功能的研究[J]. 营养学报, 2005, 26(6) : 505–506.
[9] 潘洪志, 张玲玲, 吴伟慎, 等. 番茄红素对急性肝损伤大鼠抗氧化酶的影响[J]. 中国公共卫生, 2005, 21(3) : 365–366.