蠶蛹多肽提高D-半乳糖致衰老小鼠的抗氧化及免疫能力

盧 楠，毛 愷，廖鮮艷，翁新楚，宋紅生，黃俊逸

（上海大學生命科學學院，上海200444）

自由基衰老學說指出人類衰老主要是由于自由基造成的[1]。D-半乳糖衰老動物模型自1985年提出以來，已應用于模擬自然衰老小鼠或大鼠的腦[2-4]和肝[5-7]氧化損傷模型。D-半乳糖是一種還原性糖，在一定范圍內可以被機體代謝。然而，高濃度的D-半乳糖在半乳糖氧化酶的作用下轉化成醛糖和過氧化氫物，進而導致氧自由基增多[8]，自由基的氧化積累會損傷細胞內DNA、蛋白質、細胞膜脂質等大分子，致使機體逐漸衰老。此外，D-半乳糖能與氨基酸的氨基反應生成糖基化終產物（AGE），AGE會增加異常的氧化磷酸化，增加氧化應激，而氧化應激的增加將引起線粒體、神經損傷，進一步使得認知能力下降和壽命縮短[9]?？寡趸钚噪氖亲罱粡V泛研究的一類天然活性肽，抗氧化活性肽如小麥胚活性肽[10]、花生抗氧化肽[11]、雞骨膠原蛋白肽[12]等在D-半乳糖衰老動物模型體內都表現出較強的抗氧化活性。研究表明蠶蛹蛋白具有很好的營養(yǎng)價值和生理功效[13]。但是，長期以來，我國的蠶蛹加工利用率極低，除少數經烘干粉碎作為營養(yǎng)添加劑外，多數用作飼料甚至肥料，還有很多被廢棄，造成資源的巨大浪費。已有研究通過飼喂幼鼠實驗表明蠶蛹多肽具有抗腫瘤[14]，降低血清膽固醇作用和抗氧化作用[15]。通過環(huán)磷酰胺造免疫力低下模型表明蠶蛹多肽溶液能提高免疫低下小鼠的免疫器官重量和外周血白細胞數[16]。然而，有關蠶蛹多肽對D-半乳糖衰老小鼠的抗氧化生理功效未見有報道。本實驗通過研究經堿性蛋白酶Alcalase 2.4L酶解脫脂蠶蛹制得的蠶蛹多肽對D-半乳糖衰老模型小鼠抗氧化作用，以期為蠶蛹多肽在理論及實踐上的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

干蠶蛹 安徽省霍山縣絲綢廠；昆明種小鼠90只，雌雄各半，重量30～32g，1月齡 上海斯萊克實驗動物有限公司；堿性蛋白酶Alcalase 2.4 L FG（根據SB/T 10317-1999測得酶活為124000U/mL）諾維信（中國）投資有限公司；D-半乳糖（D-gal）中國醫(yī)藥集團上?；瘜W試劑公司；過氧化氫酶（CAT）試劑盒、超氧化物歧化酶（SOD）試劑盒、丙二醛（MDA）試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）試劑盒、考馬斯亮藍測定蛋白質試劑盒 南京建成生物工程中心；谷胱甘肽（GSH）沃凱有限公司；百福美魚膠原蛋白粉 海南華研生物科技公司；其他試劑 均為分析純，國藥集團上?；瘜W試劑公司。

MP200B型電子分析天平 上海億測電子設備有限公司；KX-21N型血常規(guī)分析儀 希森美康醫(yī)用電子有限公司；灌胃針、手術剪、手術鑷 上海艾研生物科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 蠶蛹多肽的制備 干蠶蛹索氏抽提油脂得蠶蛹蛋白（蛋白含量94%），蠶蛹蛋白的酶解條件為底物濃度5%，pH8.30，Alcalase 2.4L堿性蛋白酶加酶量190200U/L，溫度50.47℃，時間2.45h，經過甲醛滴定法測得水解度DH為18.5%，冷凍干燥即得蠶蛹多肽。

1.2.2 動物分組及喂養(yǎng) 實驗小鼠飼養(yǎng)溫度為18～22℃，自然光照，自由采食和飲水。實驗前將90只小鼠在實驗環(huán)境下給予基礎飼料飼養(yǎng)至3月齡，按體重隨機分成9組，分別是正常對照組（N），模型對照組（Mod），蠶蛹多肽低、中、劑量組（SPP-L、SPP-M、SPP-H），蠶蛹蛋白組（Pro），谷胱甘肽組（GSH），VC組，魚膠原蛋白組（Fish）。除N組外，其余8組腹腔注射600mg/（kg bw·d）D-半乳糖，同時SPP-L、SPP-M、SPP-H組分別按200、600、1000mg/（kg bw·d）的劑量灌胃蠶蛹多肽，Pro組灌胃930mg/（kg bw·d）劑量的蠶蛹蛋白，GSH組灌胃150mg/（kg bw·d）劑量的GSH，VC組灌胃10mg/（kg bw·d）劑量的VC，Fish組灌胃600mg/（kg bw·d）劑量的魚膠原蛋白肽。N組注射等體積生理鹽水，灌胃等體積的蒸餾水，每隔3d稱量一次，調整灌胃量，實驗持續(xù)42d。

1.2.3 抗氧化指標的測定 實驗末日禁食12h后摘眼球采血，頸椎脫臼處死，稱取0.1～0.2g腦組織和肝臟，加入9倍體積的生理鹽水，于勻漿器中制成10%的組織勻漿液，3000r/min離心10min，取上清液備用。腦組織與肝組織中T-AOC、CAT、SOD、GSH-Px活性和MDA含量的測定采用試劑盒進行測定。

1.2.4 免疫能力的測定 將待測各組小鼠脫頸椎處死，稱體重，解剖去胸腺及脾臟，用電子天秤桿精密稱取濕重，計算胸腺指數和脾指數。小鼠胸腺或脾指數=胸腺或脾重量（mg）/體重（g）。小鼠摘眼球取血約1mL，置于含EDTAK2、EDTAK3抗凝劑的血常規(guī)管中，血液分析儀檢測小鼠WBC數目。

1.2.5 統(tǒng)計學處理 數據采用平均數X±標準偏差SD（±SD）以及百分數表示，各組數據均數間用t檢驗判斷其差異顯著性。p＜0.05為顯著性差異，p＜0.01為極顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 SPP對衰老小鼠腦組織和肝組織中CAT、SOD、GSH-Px、T-AOC、MDA含量的影響

由表1和表2可知，與實驗組比較，Mod組腦和肝組織中MDA含量的升高和CAT、SOD、GSH-Px、TAOC活力的降低均呈極顯著（p＜0.01）。而SPP各組腦和肝組織中CAT、SOD、GSH-Px、T-AOC活力與Mod相比均有不同程度地提高，SPP-H組提高顯著（p＜0.01或p＜0.05）。同時腦組織MDA分別從Mod組13.36nmol/mg prot降為SPP-L、SPP-M、SPP-H組13.33、12.65、10.47nmol/mg prot，肝組織中MDA分別從Mod組9.98nmol/mg prot降為SPP-L、SPP-M、SPP-H組9.75、8.64、8.15nmol/mg prot。

其中與衰老模型組相比，SPP-H組顯著降低MDA含量，顯著提高CAT、SOD、GSH-Px和T-AOC活力（p＜0.01或p＜0.05），表明SPP對動物體內脂質過氧化終產物的生成有較強抑制作用，可能是由于SPP中疏水性氨基酸可使抗氧化肽與脂肪酸之間的相互作用增強，提高其對自由基的捕捉能力[17]，或者SPP中存在螯合催化脂質鏈式反應的金屬離子，從而能夠較強地抑制機體內的脂質過氧化，在一定程度上延緩衰老，起到抗氧化的功效[18]。SPP的抗氧化結果與文獻報道的小麥胚活性肽[10]與乳清蛋白肽[11]對D-gal致衰老小鼠的影響效果一致。

陽性對照Pro組以酶解得到SPP-M組相同劑量灌胃，與Mod組比較，Pro組能略微提高CAT、SOD和TAOC含量，說明SPP具有比蠶蛹蛋白更高的抗氧化活性，因為蛋白通過水解才能釋放出一些活性肽類，抗氧化肽的抗氧化性與肽中含有的某些可與自由基反應的特殊基團有關，即供氫基團，只有當這些肽在適當分子量時，這些特殊的供氫基團才能得到最大的暴露而與自由基充分作用，表現出較強的抗氧化活性[19]。VC和GSH都是市場上常用的抗氧化保健物質，陽性對照VC和GSH組以與SPP-M組相同體外還原力的劑量灌胃，結果表明SPP組的抗氧化效果與GSH和VC相當。魚膠原蛋白肽是近年市場熱銷的抗氧化產品，通過水解深海魚類膠原蛋白得到純度較高分子量較小的抗氧化肽，具有延緩皮膚衰老、增強記憶力等功效[20]。陽性對照Fish組以與SPP-M組相同劑量灌胃，結果表明，SPP-M、SPP-H組的抗氧化作用高于Fish組。

表1 小鼠腦組織抗氧化能力（X±S）Table 1 The antioxidation function of brain（±S）

表1 小鼠腦組織抗氧化能力（X±S）Table 1 The antioxidation function of brain（±S）

注：#：表示與N組相比較，p<0.05；##：表示與N組相比較，p<0.01；*：表示與Mod組相比較，p<0.05；**表示與Mod組相比較，p<0.01；n=10；表2～表3同。

組別 MDA（nmol/mg prot） CAT（U/mg prot）SOD（U/mg prot）GSH-Px（U）T-AOC（U/mg prot）N組 8.92±1.31 16.43±2.19 153.32±7.31 84.56±7.76 3.31±0.48 Mod組 13.36±2.14## 12.64±1.14## 130.44±10.51## 71.07±7.48## 2.01±0.24##SPP-L組 13.33±2.34 12.13±1.19 127.75±7.29 74.55±7.82* 2.19±1.26 SPP-M組 12.65±3.46 15.67±0.51** 134.41±13.77* 81.43±4.95** 2.31±0.44 SPP-H組 10.47±1.65** 15.99±1.29** 148.65±16.74** 77.38±6.72** 2.98±0.72**Pro組 12.63±3.13 12.36±1.11 129.77±14.69 74.57±6.43* 2.41±0.55 GSH組 10.77±2.22** 16.08±2.75** 144.53±9.27** 78.64±4.63** 2.71±0.40*VC組 11.64±3.15* 16.05±1.56** 145.36±16.49** 74.53±7.67* 2.58±0.62 Fish組 12.06±2.58 14.73±2.40** 130.28±14.64 75.28±8.83** 2.67±0.74

表2 小鼠肝臟抗氧化能力（X±S）Table 2 The antioxidation function of liver（±S）

表2 小鼠肝臟抗氧化能力（X±S）Table 2 The antioxidation function of liver（±S）

組別 MDA（nmol/mg prot） CAT（U/mg prot）SOD（U/mg prot）GSH-Px（U）T-AOC（U/mg prot）N組 7.58±1.10 112.38±8.41 111.28±7.41 92.25±8.57 3.04±0.68 Mod組 9.98±2.05## 64.46±6.61## 82.46±14.12## 80.50±6.44## 1.70±0.74##SPP-L組 9.75±1.06 89.41±9.79* 100.31±5.46* 80.31±7.44 2.54±0.65 SPP-M組 8.64±1.15* 96.36±7.41** 108.38±11.38** 89.32±6.62** 2.51±0.53*SPP-H組 8.15±1.10** 100.94±8.85** 108.54±12.26** 90.28±9.35** 2.60±0.73*Pro組 9.71±0.94 74.51±10.42 90.49±7.47 83.85±7.55* 2.55±0.57*GSH組 8.56±1.12* 101.30±13.78** 106.56±21.94** 85.54±6.38** 2.78±0.88*VC組 8.64±0.95* 94.23±2.13* 101.60±14.29* 87.42±9.45** 2.63±0.95*Fish組 8.77±1.07 92.24±3.44* 107.66±14.54** 82.62±7.65 2.61±0.79*

在一定時間內連續(xù)給小鼠注射大劑量D-gal后，機體會產生過量的H2O2、·OH和O2－·等自由基，使體內的SOD和GSH-Px等活性降低，從而使機體的抗氧化水平降低，生物膜脂質過氧化，最終引起亞急性衰老，其中腦衰老出現的最早[10]。已有研究表明氧自由基造成神經元壞死從而導致一系列的神經性疾病，如阿爾茨海默病和帕金森病[21]。而抗氧化劑能通過緩解氧化損傷，提高腦部抗氧化防御體系，從而提高學習記憶能力[22]。肝臟是機體最主要的排毒器官，它具有較高的代謝率，自由基的累積會造成肝損傷，肝臟抗氧化防御體系的完整性對健康非常重要[23]?？寡趸瘎┠芡ㄟ^抑制caspase-3活性和增強PI3K/Akt通路來減少肝細胞凋亡[6]。結果表明，通過SPP的攝入，衰老小鼠的腦組織與肝臟均不同程度減緩了氧化損傷，并呈一定劑量依賴性，由此可見，SPP是一種良好的抵抗機體衰老的抗氧化活性物。

2.2 SPP對衰老小鼠免疫器官重量和外周血白細胞數（WBC）的影響

脾臟和胸腺是機體兩大免疫器官，其在機體的免疫調節(jié)和免疫因子分泌上必不可缺。血液白細胞則是機體主要的免疫活性細胞在抵御病原的入侵和對疾病的免疫方面起著重要作用。如表3所示，在調節(jié)衰老小鼠的免疫器官指數和血液免疫細胞數上，與衰老模型組相比，SPP各組免疫器官指數和WBC均有不同程度地提高，SPP-H組提高極顯著（p＜0.01）。與文獻中報道的大豆肽對免疫低下小鼠的作用效果一致[24]。對于衰老模型小鼠，小鼠機體調控系統(tǒng)能夠積極反應起來，緩解小鼠急劇免疫力低下的異常狀況，此時配合SPP的攝入，可以發(fā)現SPP可減輕小鼠的免疫機能衰弱現象，特別是SPP-H組提高免疫能力相當于GSH組，顯著改善小鼠胸腺和脾臟萎縮以及血液白細胞數減少癥，體現出SPP作為提高機體免疫力保健品的開發(fā)價值。

表3 小鼠免疫指標（±S）Table 3 The immune function in different groups（S）

表3 小鼠免疫指標（±S）Table 3 The immune function in different groups（S）

外周白細胞數（×109/L）N組 3.08±0.09 2.17±0.14 7.83±0.28 Mod組 2.30±0.13## 1.67±0.13## 6.41±0.18##SPP-L組 2.70±0.12* 1.98±0.24 7.00±0.21*SPP-M組 2.75±0.13* 2.03±0.13 7.02±0.35*SPP-H組 2.79±0.08** 2.24±0.16** 7.20±0.32**Pro組 2.64±0.12 1.96±0.05 6.64±0.23 GSH組 2.88±0.14** 2.08±0.12* 7.12±0.28**VC組 2.77±0.15* 2.05±0.13* 7.00±0.19**Fish組 2.62±0.17 2.06±0.14* 6.93±0.16*組別 脾臟指數（mg/g）胸腺指數（mg/g）

3 結論

灌胃中、高劑量的SPP后，與Mod組相比，小鼠腦組織和肝臟的MDA的含量顯著降低（p＜0.05或p＜0.01），而CAT、SOD、GSH-Px和T-AOC顯著提高（p＜0.05或p＜0.01）。因而SPP能提高衰老小鼠的抗氧化水平，并呈一定的劑量相關性。

SPP-M、SPP-H組在調節(jié)衰老小鼠的免疫器官指數和血液免疫細胞數上效果顯著（p＜0.05或p＜0.01）。對于衰老模型小鼠，小鼠機體調控系統(tǒng)能夠積極反應起來，緩解小鼠的免疫機能衰弱狀況。

與陽性對照蠶蛹蛋白組和魚膠原蛋白肽組相比，SPP表現更強的減緩小鼠衰老的作用，SPP-H組對小鼠抗衰老作用相當于等體外抗氧化效果的谷胱甘肽組，體現出SPP作為抗氧化保健品的開發(fā)價值。

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