葉黃素對高脂膳食大鼠尿酸代謝及腎臟功能的影響

宋春蕾，王　玲，趙永芳，何　偉

(1.鄭州大學公共衛(wèi)生學院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生教研室,河南鄭州 450001;2.河南省人民醫(yī)院,河南鄭州 450003;3.河南省(鄭州大學)醫(yī)藥科學研究院營養(yǎng)食品教研室,河南鄭州 450052)

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葉黃素對高脂膳食大鼠尿酸代謝及腎臟功能的影響

宋春蕾1，王玲1，趙永芳2，何偉3,*

(1.鄭州大學公共衛(wèi)生學院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生教研室,河南鄭州 450001;2.河南省人民醫(yī)院,河南鄭州 450003;3.河南省(鄭州大學)醫(yī)藥科學研究院營養(yǎng)食品教研室,河南鄭州 450052)

目的:探討葉黃素對高脂膳食大鼠尿酸代謝及腎臟功能的影響。方法:將SD雄鼠隨機分為正常對照組和高脂組,分別飼以基礎飼料和高脂飼料,4周后,高脂組(HFD)隨機分為高脂模型組和葉黃素低、中、高劑量組,以12.5、25.0、50.0 mg/kg·d-1劑量的葉黃素分別對低、中、高劑量組大鼠灌胃4周,測定血尿酸(SUA)、尿素氮(BUN)、肌酐(SCr)水平,同時測定血清和肝組織勻漿中黃嘌呤氧化酶(XOD)和腺苷脫氨酶(ADA)活性,腎臟組織切片經(jīng)過蘇木精-伊紅(HE)染色后進行組織病理學觀察。結果:葉黃素灌胃4周后,與高脂模型組比較,中、高劑量葉黃素處理組血清SUA水平均顯著降低(p<0.05,p<0.01),高劑量組大鼠肝組織勻漿XOD和ADA活性均顯著降低(p<0.05),同時各劑量組大鼠血清BUN也顯著降低(p<0.05)。組織病理學觀察表明,葉黃素各劑量組腎小球病理改變較高脂模型組明顯減輕。結論:適宜劑量的葉黃素可降低高脂膳食大鼠血尿酸水平,并對其腎臟有保護作用。

葉黃素,高脂膳食,SD大鼠,尿酸,腎臟

近年來,人們的膳食結構隨著生活水平的提高而發(fā)生改變,人群中高能量飲食攝入者及脂肪占總能量攝入比例偏高者較為常見,加上膳食纖維攝入量不足以及運動量偏低等因素,導致血脂紊亂者眾多,由此引發(fā)高血壓、動脈粥樣硬化性心腦血管疾病、糖尿病等疾病發(fā)病率明顯增高,而血脂紊亂和高尿酸血癥之前常被作為獨立的疾病區(qū)分對待。目前,多項研究表明血脂紊亂與高尿酸血癥存在明顯的相關性[1-2]。高尿酸血癥不僅是心血管疾病的獨立危險因子,還可引起慢性間質性腎炎和腎結石,對腎臟造成損害。

葉黃素又名植物黃體素,廣泛存在于深綠色蔬菜、萬壽菊及金盞花等植物中。動物實驗證實,葉黃素可緩解肝臟氧化應激損害,可能是通過降低組織中的活性氧含量、提高Na+-K+-ATP酶活性、阻斷線粒體鈣超載等途徑實現(xiàn)[3]。因此,近年來對于葉黃素的研究多集中在其對氧化應激的影響,有文獻報道葉黃素可通過抗氧化作用減輕順鉑誘導的大鼠急性腎損傷[4],但關于葉黃素對高脂血癥模型中尿酸代謝紊亂所致腎功能障礙的研究則鮮有報道。本研究的目的是探討葉黃素對高脂血癥模型血尿酸代謝的影響及對大鼠腎損傷的保護作用,并初步探討其作用機制。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

葉黃素由北京禹光生物科學研究中心有限公司提供,純度90%;基礎飼料河南省實驗動物中心;高脂飼料配方:73.5%基礎飼料、20%豬油、1%膽固醇、0.5%膽酸鈉、5%蛋黃粉;水合氯醛天津市科密歐化學試劑有限公司;羥甲基纖維素鈉國藥集團化學試劑有限公司;總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、尿素氮(BUN)、肌酐(SCr)測定試劑盒中生北控生物科技有限公司;尿酸(UA)試劑盒(磷鎢酸法)、黃嘌呤氧化酶(XOD)試劑盒、腺苷脫氨酶(ADA)試劑盒南京建成生物工程研究所。

卓越360全自動生化分析儀上?？迫A生物工程股份有限公司;V-5800PC可見分光光度計上海元析儀器有限公司;5424R臺式高速冷凍離心機艾本德中國有限公司;SCIENTZ-2D超聲波細胞破碎儀寧波新芝生物科技股份有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1實驗動物及分組處理SPF級4～6周齡SD雄鼠40只,體重(66.91±10.32)g,由河南省動物實驗中心提供,實驗動物生產(chǎn)許可證:SCXK(豫)2010-0002。喂養(yǎng)期間,飼養(yǎng)室溫度(23±2) ℃,相對濕度50%～60%,12 h光照/黑暗交替,動物自由飲水和攝食。適應性喂養(yǎng)7 d后,大鼠按照體重隨機分為正常對照組(8只)和高脂組(32只)分別飼以基礎飼料(30%玉米,25%豆粕,10%麥麩,10%魚粉,8.5%標準粉,5%黃豆,5%高粱,2.5%骨粉,2.5%酵母,1%豆油,0.5%鹽)和高脂飼料(73.5%基礎飼料、20%豬油、1%膽固醇、0.5%膽酸鈉、5%蛋黃粉)。第4周末,禁食12 h后斷尾采血用于測定血脂,與正常對照組比較,將造模成功大鼠作為高脂組。高脂組大鼠按體重再隨機分為4組,每組8只,分別為高脂模型組及葉黃素低、中、高劑量組。其中高脂模型組及葉黃素各劑量組均飼以高脂飼料,正常組仍飼以基礎飼料。葉黃素低、中、高劑量組分別以12.5、25.0、50.0 mg/kg·d-1劑量的葉黃素于下午4時定時灌胃,灌胃溶劑為0.4%羥甲基纖維素鈉(CMC-Na)溶液,干預期間正常對照組及高脂模型組大鼠以0.4% CMC-Na溶液7 mL/kg·d-1灌胃,共持續(xù)4周。

1.2.2稱量體重及測定血脂每周稱量大鼠體重,飼養(yǎng)4周后,禁食12 h,斷尾采血1.5 mL,3000 r/min、4 ℃離心15 min分離血清,測定血清TG、TC,用于判斷高脂血癥動物造模是否成功。

1.2.3測定葉黃素干預后的血尿酸水平葉黃素灌胃干預4周后,各組大鼠按0.3 mL/100 g體重以10%水合氯醛溶液腹腔注射,麻醉后腹腔靜脈采血約5 mL,3000 r/min、4 ℃離心15 min分離出血清,測定UA,測定方法采用試劑盒測定。

1.2.4測定血清尿素氮、肌酐、黃嘌呤氧化酶及腺苷脫氨酶活性葉黃素灌胃第4周末,麻醉后腹腔靜脈采血,分離血清測定尿素氮、肌酐、黃嘌呤氧化酶及腺苷脫氨酶。以上所有指標的測定均嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.2.5測定肝組織勻漿黃嘌呤氧化酶及腺苷脫氨酶活性采血后摘取肝臟和腎臟,稱取1 g左右肝組織加入9倍體積的預冷生理鹽水中,冰水浴條件下用眼科剪剪碎組織。小心移至15 mL離心管中,用超聲細胞破碎儀制備成10%的肝組織勻漿,3000 r/min、4 ℃離心15 min,取上清液,移至EP管中,測定黃嘌呤氧化酶及腺苷脫氨酶的活性。

1.2.6觀察腎組織切片剪去部分腎臟組織塊置于4%多聚甲醛溶液中浸泡固定過夜。次日開始脫水、透明、浸蠟、包埋、切片及蘇木精-伊紅染色。用光學顯微鏡對大鼠腎臟組織切片進行觀察,每只動物觀察3張組織切片,每張切片高倍鏡(×100倍)進行觀察,各選取10個視野,觀察腎臟腎小球及腎小管形態(tài)及大小,采用Image-Pro Plus 6.0軟件進行圖像處理及分析。

1.3統(tǒng)計學處理

2　結果與分析

2.1高脂血癥大鼠模型的建立

表3　葉黃素對大鼠血清和肝組織勻漿XOD、ADA活性的影響±s)

由表1可知,喂養(yǎng)4周后,高脂組大鼠體重高于正常對照組(p<0.05),血清TC與TG水平均顯著高于正常對照組(p<0.01),提示高脂血癥大鼠模型建立成功。

2.2葉黃素對大鼠血尿酸水平的影響

由表2可知,葉黃素灌胃干預4周之后,高脂模型組血尿酸水平顯著高于正常對照組(p<0.01)。葉黃素中、高劑量組大鼠血尿酸含量均低于高脂模型組(p<0.01,p<0.05)。灌胃期間,由于操作不當,葉黃素中劑量組一只大鼠意外死亡。

Table 1Body weight and serum levels of TC,

組別n體重(g)TC(mmol/L)TG(mmol/L)正常對照組8306.78±15.451.43±0.130.63±0.11高脂組32322.84±20.60*2.44±0.24**0.92±0.14**

注:與正常對照組相比,*p<0.05,**p<0.01。

Table 2Effects of lutein on the serum uric acid

組別nSUA(μmol/L)正常對照組8102.21±14.13高脂模型組8145.55±18.94**葉黃素低劑量組8131.78±13.15葉黃素中劑量組7119.71±14.32##葉黃素高劑量組8126.02±18.52#

注:與正常對照組相比,*p<0.05,**p<0.01。與高脂模型組相比,#p<0.05,##p<0.01,表3、表4同。

2.3葉黃素對大鼠血清和肝組織XOD和ADA活性的影響

高脂模型組血清XOD活性顯著高于正常對照組(p<0.01)。與高脂模型組相比,葉黃素高劑量組血清XOD活性降低(p<0.05)。葉黃素各劑量組血清ADA活性低于高脂模型組,但差異無統(tǒng)計學意義(p>0.05)。高脂模型組肝組織XOD活性顯著高于正常對照組(p<0.01)。與高脂模型組相比,葉黃素各劑量組肝組織XOD活性均顯著降低(p<0.01)。葉黃素低劑量組肝臟XOD的活性高于正常對照組(p<0.05),中劑量組、高劑量組與正常對照組相比無顯著差異(p>0.05)。葉黃素各劑量組血清ADA活性低于高脂模型組,但差異無統(tǒng)計學意義(p>0.05),葉黃素高劑量組肝組織ADA活性顯著低于高脂模型組(p<0.01)。這些結果提示葉黃素可干預高脂血癥大鼠嘌呤的異常代謝。

2.4各組大鼠血清SCr和BUN的測定結果

由表4可知,在SCr水平上,高脂模型組與正常對照組雖無統(tǒng)計學差異(p>0.05),但有升高趨勢,高脂模型組血清BUN顯著高于正常對照組(p<0.01),表明高脂膳食會降低大鼠的腎臟功能。葉黃素各劑量組血清BUN水平均低于高脂模型組(p<0.05,p<0.01),此結果顯示葉黃素能降低高脂血癥大鼠尿素氮水平,改善腎功能。

Table 4Effects of lutein on the serum levels of

組別nSCr(μmol/L)BUN(mmol/L)正常對照組853.26±14.356.97±0.79高脂模型組858.77±16.448.20±0.81**葉黃素低劑量組853.76±11.177.19±1.08#葉黃素中劑量組755.55±11.765.43±0.60**##葉黃素高劑量組852.07±10.325.43±0.81**##

2.5腎臟組織病理學檢查結果

各組大鼠腎臟組織切片蘇木精-伊紅(hematoxylin-eosin,H-E)染色結果顯示:正常對照組腎小球結構清晰,未發(fā)現(xiàn)毛細血管球分葉,無系膜區(qū)增寬。高脂模型組腎小球體積增大,腎小球毛細血管球呈分葉狀,系膜區(qū)增寬,基質增多,腎小管細胞腫脹。與高脂模型組相比,葉黃素各劑量組腎小球病理改變得到明顯改善(圖1)。

圖1　8周時各組大鼠腎臟病理改變(HE×100)Fig.1　The pathological changes of renal tissues in each group at the end of the 8th week(HE×100)注:A:正常對照組;B:高脂模型組;C:葉黃素低劑量組;D:葉黃素中劑量組;E:葉黃素高劑量組。

3　討論

多項研究表明,高尿酸血癥與高脂血癥密切相關。動物實驗研究發(fā)現(xiàn)高脂膳食喂養(yǎng)SD大鼠可導致其血尿酸升高[5]。目前,高脂血癥合并高尿酸血癥的機制尚不明確,可能由于高脂血癥合并高尿酸血癥時往往出現(xiàn)胰島素抵抗,其體內(nèi)產(chǎn)生的酮體阻礙了尿酸排泄,使血尿酸水平增高[6]。另外,高脂膳食導致能量攝入增加,嘌呤合成增加從而使尿酸產(chǎn)生增加。也有研究報道,高水平的瘦素導致腎功能損傷,瘦素水平與殘存腎功能呈負相關[7],腎功能受損時,尿酸排泄受阻,可能是高脂血癥常伴有高尿酸血癥的原因之一。別嘌醇作為目前我國臨床使用治療高尿酸血癥的一線藥物,雖然療效確切,但應用后病人可有發(fā)熱、過敏性皮疹、腹痛、腹瀉,甚至肝功能損害等副作用[8]。因此尋找替代的降尿酸藥物或藥食同源的食物就顯得尤為迫切。在本實驗中,葉黃素能明顯降低高脂血癥大鼠的血尿酸水平,同時葉黃素干預組大鼠肝組織勻漿ADA、XOD的活性也有不同程度降低。ADA和XOD是尿酸代謝的關鍵酶,直接調(diào)控體內(nèi)尿酸水平的變化。由此可推測葉黃素降低高脂血癥大鼠血尿酸水平,可能與其影響ADA及XOD的活性有關,尤其是影響XOD的活性。

BUN是反映腎功能的重要指標,當腎臟發(fā)生病變時,BUN排泄受阻,其在血液中含量升高可作為判斷腎功能是否損傷的指標。本研究發(fā)現(xiàn),高脂飼料喂養(yǎng)組大鼠BUN顯著升高,提示可能出現(xiàn)腎臟功能受損。腎臟組織學的觀察結果顯示,高脂組大鼠腎臟組織中腎單位形態(tài)結構發(fā)生明顯改變,其可能是腎臟功能改變的形態(tài)學基礎。早在1982年,Moorhead便提出“脂質腎毒性”作用,認為高脂血癥可引發(fā)腎損傷。有研究發(fā)現(xiàn)長期的高脂血癥可以通過內(nèi)質網(wǎng)應激CHOP通路的激活而引起腎臟的損傷[9]。持續(xù)的內(nèi)質網(wǎng)應激會引起細胞的凋亡[10],腎實質細胞凋亡在高脂血癥引起的腎臟損傷中起著重要的作用[11]。本實驗中,高脂飼料組大鼠BUN升高的同時,血SUA水平也顯著高于其它各組。一項meta分析認為,高尿酸為腎臟疾病發(fā)生發(fā)展和腎功能惡化的獨立危險因素[12]。高尿酸血癥可以通過激活腎素-血管緊張素(RAAS)系統(tǒng)來損傷腎臟,RAAS系統(tǒng)過度激活時血管緊張素Ⅱ、醛固酮在機體內(nèi)大量聚集,導致血管收縮、血管平滑肌增生、腎小管間質纖維化,從而引發(fā)腎功能不全[13],而隨著腎臟損傷加重,尿酸排謝能力進一步減退,進入惡性循環(huán)。同時,尿酸會激活炎癥反應,促進炎癥細胞釋放白介素6(IL-6),IL-6與腎臟系膜細胞表面IL-6受體結合,通過刺激系膜細胞增生,細胞外基質沉積,炎癥細胞浸潤,最終導致腎小球硬化[14],進一步阻礙了BUN的排泄。在本實驗中,經(jīng)過葉黃素干預后,各劑量組大鼠血清BUN水平均有所下降,腎小球病理改變較高脂模型組明顯減輕,提示葉黃素對高脂膳食引起的腎臟損傷有一定的保護作用,這一結果與章清[15]報道相似。

4　結論

適宜劑量的葉黃素干預能降低高脂飼料喂養(yǎng)的大鼠血尿酸水平,并對其腎臟有保護作用。通過本

研究,為將葉黃素開發(fā)為新的具有降尿酸作用的保健食品提供了實驗依據(jù)。

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Effects of lutein on serum uric acid and renal function in high-fat-diet induced hyperlipidemia rats

SONG Chun-lei1,WANG Ling1,ZHAO Yong-fang2,HE Wei3，*

(1.Department of Nutrition and Food Hygiene,College of Public Health,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China; 2.People’s Hospital of Henan Province,Zhengzhou 450003,China; 3.Nutrition Food Laboratory,Henan Academy of Medical and Pharmaceutical Sciences, Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China)

The aim of this study was to investigate the effects of lutein on serum uric acid and renal function in rats administered by high-fat diet. Methods:The male Sprague-Dawley(SD)rats were randomly divided into control group and high fat diet group,fed with lab chow diet and high fat diet respectively for four weeks. Then,the hyperlipidemia rats in high fat diet group were divided into four groups randomly:hyperlipidemia model group,low dose,medium dose and high dose lutein groups respectively. The rats in lutein groups were given the doses of 12.5,25.0,50.0 mg/kg·d-1lutein by gavage for four weeks. Then the levels of serum uric acid(SUA),serum creatinine(SCr)and blood urea nitrogen(BUN),the activities of xanthine oxidase(XOD)and adenosine deaminase(ADA)both in serum and liver were measured. The histological changes of kidney were checked under light microscope after hematoxylin-eosin staining. Results:After four weeks of gavage,compared with hyperlipidemia model group,the levels of SUA in medium and high dose lutein groups were decreased(p<0.05,p<0.01),the activities of liver XOD and ADA were significantly decreased in high dose lutein group,the serum level of BUN in each dose group was significantly decreased(p<0.05). Conclusion:Lutein may ameliorate hyperuricemia as well as renal dysfunction at a appropriate dosage level in high-fat-diet induced hyperuricemic rats.

lutein;high fat diet;SD rats;uric acid;kidney

2016-03-03

宋春蕾(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：營養(yǎng)與疾病，E-mail：13676932983@163.com。

何偉(1963-)，男，博士，研究員，研究方向：營養(yǎng)與疾病，E-mail：weibho@163.com。

TS201.4

A

1002-0306(2016)17-0344-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.059