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      比較巖藻黃素?靈芝孢子粉和黑枸杞對小鼠酒精性脂肪肝的影響

      2017-05-30 01:10:47臧瑾何釗
      安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年16期

      臧瑾 何釗

      摘要[目的]探討巖藻黃素、靈芝孢子粉和黑枸杞對小鼠酒精性脂肪肝的作用。[方法]建立NIAAA小鼠酒精肝模型。將10周齡C57BL/6小鼠按照隨機分配原則平均分為5組,對照組喂食正常液體飼料,模型組和試驗組喂食5%酒精液體飼料,試驗組在飼料中分別添加100 mg/(kg·d)巖藻黃素、500 mg/(kg·d)靈芝孢子粉和500 mg/(kg·d)黑枸杞。取肝臟組織稱重,比較各組小鼠的肝臟系數(shù),取部分肝臟組織進行病理組織切片觀察形態(tài),采用商業(yè)試劑盒對小鼠血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、甘油三酯(TG)、膽固醇(TC)和肝臟中TG含量進行檢測。[結(jié)果]與模型組相比,巖藻黃素抑制了酒精造成的脂肪變性,降低了血清中ALT、AST、TG和肝臟中TG含量;靈芝孢子粉有效地緩解了血清中ALT、AST含量的升高,但沒有有效抑制酒精造成的脂肪變性;而黑枸杞減輕了酒精造成的脂肪變性,但沒有顯著緩解血清中ALT、AST的升高。[結(jié)論]相較于靈芝孢子粉和黑枸杞,巖藻黃素可以對酒精造成的肝損傷和脂肪變性起到更好的保護作用。

      關(guān)鍵詞酒精性脂肪肝;巖藻黃素;靈芝孢子粉;黑枸杞

      中圖分類號S865.1文獻標識碼A文章編號0517-6611(2017)16-0097-05

      Comparison of the Effects of Fucoxanthin, Ganoderma lucidum Spore Powder and Lycium ruthenicum on Alcoholic Fatty Liver in Mice

      ZANG Jin,HE Zhao*

      (School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi,Jiangsu 214122)

      Abstract[Objective] The research aimed to discuss the effects of fucoidan, Ganoderma lucidum spore powder and Lycium ruthenicum on alcoholic fatty liver in mice.[Method] NIAAA mouse alcohol liver model was established. 10 weekold male C57BL/6 mice were randomly divided into control group, model group,100 mg/(kg·d) fucoxanthin group,500 mg/(kg·d) Ganoderma lucidum spore powder group and 500 mg/(kg·d) Lycium ruthenicum group.At the end of experiments,liver tissue was weighed,liver index of each group was compared, and some liver tissues were taken for histopathological observation.The contents of serum alanine transaminase (ALT), aspartate transaminase(AST), triglyceride (TG), cholesterol (TC), liver triglyceride (TG) were measured by the commercial kit.[Result] Compared with the model group, fucoxanthin inhibited the alcoholinduced steatosis and reduced the contents of serum ALT, AST, TG and liver TG. Ganoderma lucidum spore powder to effectively relieve the serum ALT, AST content increased, but did not effectively inhibit the alcoholinduced steatosis.While Lycium ruthenicum suppressed alcoholinduced steatosis,but did not significantly alleviate the serum ALT, AST increased.[Conclusion]Compared with Ganoderma lucidum spore powder and Lycium ruthenicum, fucoidin can cause alcohol damage and steatosis to play a better protective effect.

      Key wordsAlcoholic fatty liver;Fucoxanthin;Ganoderma lucidum spore powder;Lycium ruthenicum

      基金項目國家自然科學(xué)基金項目(31471321)。

      作者簡介臧瑾(1991—),女,河南鄭州人,碩士研究生,研究方向:食品與健康。*通訊作者,教授,博士,博士生導(dǎo)師,從事食品營養(yǎng)與代謝疾病研究。

      收稿日期2017-03-31

      過度飲酒是當(dāng)今世界范圍內(nèi)面臨的一個重要難題,它不僅危害家庭和社會,且對嗜酒者的身體健康造成了極大的威脅。酒精在人體內(nèi)的代謝主要依賴于肝臟,而過度飲酒易導(dǎo)致肝臟損傷[1]。酒精性肝病(Alcoholic liver disease,ALD)是臨床中比較常見的現(xiàn)象,其主要形成原因有脂肪變性、氧化應(yīng)激、炎性因子增加及線粒體功能障礙等[2]。目前,酒精性肝病的致病機制尚未闡明,研究認為酒精代謝過程中產(chǎn)生的有害代謝產(chǎn)物和氧化應(yīng)激反應(yīng)在誘發(fā)酒精性肝病的形成中起重要作用[3]。現(xiàn)有臨床治療僅停留于對ALD病情的緩解和營養(yǎng)補充層次,因此對酒精性肝損傷的預(yù)防顯得尤為重要。

      巖藻黃素(Fucoxanthin)是一種脂溶性的天然類胡蘿卜素,具有很長的共軛雙鍵,并含有丙二烯、乙酰基和環(huán)氧烷的特殊分子結(jié)構(gòu)[4]。巖藻黃素可以調(diào)節(jié)UCP1在脂肪組織中的表達,促進脂肪分解,從而達到肥胖模型小鼠減肥的效果[5]。Woo等[6]研究顯示,巖藻黃素可以減少高脂癥小鼠肝臟中脂肪的含量。

      靈芝孢子粉(Ganoderma lucidum spore powder)具有靈芝的全部遺傳活性物質(zhì),主要有效成分除多糖類、三蔽類、肽類外,還含有比靈芝更豐富的多糖肽、腺嘌呤核苷、蛋白質(zhì)、酶類、硒元素等特殊成分[7]。研究證實,靈芝對四氯化碳誘導(dǎo)的肝損傷[8]、半乳糖胺誘導(dǎo)的肝臟毒性[9]、黃疸誘發(fā)的肝臟損傷[10]、硫代乙酰胺誘發(fā)的肝纖維化[11]均有不同程度的保護作用。黑枸杞(Lycium ruthenicum)是一種珍貴的藥食兩用植物,含有大量的原花青素、花青素、多糖等[12]。已有研究證明,黑枸杞具有抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、清除自由基等作用[13]。因此,該研究從抗氧化和炎癥機理以及脂質(zhì)代謝等方面,探討巖藻黃素、靈芝孢子粉和黑枸杞對于酒精性脂肪肝是否具有保護作用,旨在為酒精性脂肪肝這種慢性疾病篩選出有效的飲食。

      1材料與方法

      1.1材料

      1.1.1主要試材。

      黑枸杞(青海諾藍杞生物科技發(fā)展有限公司,中國);破壁靈芝孢子粉(貴州吉仁堂藥業(yè)有限公司,中國);巖藻黃素(武漢大華偉業(yè)醫(yī)藥化工有限公司,中國);99%藥用酒精(上海阿拉丁生化科技有限公司,中國);油紅O(Sigma,美國);H&E染料(南昌雨露甘霖醫(yī)療耗材,中國);甘油三酯(TG)試劑盒(K614-100)(BioVision,美國);組織切片所需耗材,如載玻片、蓋玻片等(南通海之星實驗器材有限公司,中國);Lieber-DeCarli液體飼料喂養(yǎng)瓶(南通特洛菲飼料科技有限公司,中國)。其他常規(guī)試劑或耗材均購自江南大學(xué)后勤集團設(shè)備耗材試劑庫。

      1.1.2主要儀器。

      EL-204型電子分析天平(METTER TOLEDO,美國);1510 Multiscan Go 全波長酶標儀(Thermo Scientific,美國);恒溫振蕩儀(Eppendorf,德國);恒溫水浴鍋(Thermo Scientific,美國);XD-202倒置顯微鏡(南京掘宇精密儀器有限公司,中國);1150H型萊卡石蠟包埋機(Leica,德國);PM2245型萊卡手動輪轉(zhuǎn)切片機(Leica,德國);Pannoramic MIDI數(shù)字切片掃描儀(3DHistech,匈牙利);SCIENTZ-48高通量組織研磨機(新芝,中國);ST40R臺式冷凍離心機(Thermo Scientific,美國);SX-500型滅菌鍋(Tomy Seiko,日本);全自動生化分析儀 P800(羅氏診斷,瑞士);Leica CM1950 冷凍切片機(Leica,德國)。

      1.1.3試驗動物。

      10周齡健康雄性 C57BL/6小鼠40只,體重 20~22 g,購自上海市斯萊克實驗動物有限公司。

      1.1.4試驗動物飼料。

      Lieber-DeCarli酒精液體模型飼料和對照組液體飼料購自于南通特洛菲飼料科技有限公司。酒精液體模型飼料熱量包括酒精熱量36%、脂肪36%、蛋白質(zhì)15%、碳水化合物13%。對照組液體飼料熱量包括酒精熱量0、脂肪36%、蛋白質(zhì)15%、碳水化合物49%。

      1.2方法

      1.2.1動物模型的建立與分組。

      小鼠飼養(yǎng)于12 h光照/12 h黑暗、相對濕度40%~60%,室溫(23±2)℃的標準化動物房內(nèi),自由采食和飲水,動物適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d后進行試驗。采用

      美國國立酒精濫用與酒精中毒研究所(National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism,NIAAA)模型進行試驗[14]。將小鼠隨機分為5組:正常對照組(a)、酒精肝造模組(b)、巖藻黃素組(c)、靈芝孢子粉組(d)、黑枸杞組(e),每組8只。造模方法如下:按照飼料配方每天配制新鮮飼料置于液體飼料喂養(yǎng)瓶中,每只小鼠準備20 mL,每天17∶00—18∶00進行換食。首先,a~e組采用Lieber-DeCarli對照液體飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)5 d,之后,a組喂食Lieber-DeCarli對照液體飼料,b組喂食5%酒精含量Lieber-DeCarli酒精液體飼料,c組喂食Lieber-DeCarli酒精液體飼料+100 mg/(kg·d)巖藻黃素,d組喂食Lieber-DeCarli酒精液體飼料+500 mg/(kg·d)靈芝孢子粉,e組喂食Lieber-DeCarli酒精液體飼料+500 mg/(kg·d)黑枸杞。喂養(yǎng)10 d,每天更換飼料,防止酒精過度揮發(fā)。第16天07∶00—09∶00,正常對照組灌胃45.0%(m/V)麥芽糖溶液,劑量為20 μL/(g·只),剩余5組灌胃31.5%(V/V)酒精溶液,劑量同上。12 h后處死小鼠,收集肝臟和血清。

      1.2.2肝臟系數(shù)的測定。

      將摘取的新鮮肝臟用生理鹽水漂洗,并用濾紙吸干水分后稱重,肝臟系數(shù)按下式計算:肝臟系數(shù)= 肝重(g)/ 體重(g)×100%。

      1.2.3血清指標測定。

      將血液用3 000 r/min轉(zhuǎn)速離心15 min,吸取血清用于測定。血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)活力和總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)含量采用羅氏生化指標檢測儀測定。

      1.2.4肝臟中TG測定。

      取100 mg小鼠肝臟組織放入EP管,加入1 mL含5%NP-40的水溶液,用組織勻漿機研磨2次,每次40 s,然后在80~100 ℃的水浴中加熱2~5 min,取出冷卻至室溫,重復(fù)加熱1次后,高速離心2 min,取上清用dH2O稀釋10倍用于測定。測定原理為甘油三酯轉(zhuǎn)換為自由脂肪酸和甘油,甘油被氧化進而與探針產(chǎn)生顏色反應(yīng),最后通過與標準品和空白品的吸光值對比算出樣品中TG含量。

      1.2.5組織處理。

      1.2.5.1H&E染色。取表面無明顯破損的新鮮肝組織樣品,經(jīng)4%多聚甲醛固定、脫水、石蠟包埋后,制成5 μm厚的組織切片,經(jīng)烤片,脫水后對切片進行染色。切片先于蘇木精中染色10 min,洗滌后再經(jīng)0.5%伊紅染色5 min。再次洗滌后,將切片依次置于70%、 96%、 100%的乙醇及二甲苯中進行脫水和透明。固封后的切片即可置于顯微鏡下進行觀察,隨機選取每張切片中的不同視野對肝臟組織脂肪堆積和肝損傷情況進行評價。

      1.2.5.2

      油紅O染色。取表面無明顯破損的新鮮肝組織樣品修改到合適體積,在液氮中速凍,用OCT膠包埋固定在定制托盤上,采用冰凍切片機在-20 ℃制成15 μm厚的冰凍切片,冰凍切片附貼于載玻片后置于4%多聚甲醛固定、沖洗、油紅O異丙醇飽和溶液染色、沖洗、封片。固封后的切片即可置于顯微鏡下進行觀察,隨機選取每張切片中的不同視野對肝臟組織中脂滴狀況進行評價。

      1.3統(tǒng)計與分析

      所有數(shù)據(jù)均用統(tǒng)計軟件SPSS 16.0進行統(tǒng)計學(xué)處理,以O(shè)neway ANOVA進行顯著性檢驗。

      2結(jié)果與分析

      2.1小鼠體重、肝重及肝臟系數(shù)

      肝臟系數(shù)在一定程度上反映了肝臟的健康與否,當(dāng)發(fā)生病變時往往會引起器官的萎縮或腫脹,從而導(dǎo)致肝臟系數(shù)也隨之發(fā)生變化。從圖1可以看出,模型組小鼠體重與對照組、試驗組各組之間沒有明顯差異;但模型組小鼠的肝重與肝臟系數(shù)較空白組顯著增加,說明酒精的攝入會引起肝臟腫脹、變大。相比于酒精模型組小鼠,巖藻黃素和靈芝孢子粉干預(yù)組肝臟系數(shù)明顯降低,說明巖藻黃素和靈芝孢子粉緩解了酒精造成的肝臟腫脹;而黑枸杞對此沒有顯著的改善作用。

      2.2血清中ALT、AST含量

      ALT和AST作為肝細胞內(nèi)2種重要的酶,是診斷肝細胞受損程度最敏感的指標。正常情況下,血清中這2種酶的活性很低。當(dāng)肝細胞受損時,膜通透性增加,這2種酶大量滲入血液,使血清中的酶活性顯著增加,從而反映出肝細胞的損傷程度。由圖2可知,與正常對照組比較,酒精肝損傷模型組小鼠血清中ALT、AST含量均極顯著上升,說明酒精肝損傷模型建模成功。與酒精肝損傷模型組比較,巖藻黃素組小鼠血清中ALT、AST含量明顯降低,具有顯著性差異;靈芝孢子粉組血清中ALT含量有顯著下降,而AST含量沒有明顯下降趨勢;黑枸杞組血清中ALT、AST含量沒有明顯變化。

      2.3血脂水平

      TG濃度反映了肝細胞內(nèi)脂肪變性的情況,TG含量越高,表明肝細胞中由于氧化應(yīng)激和脂質(zhì)代謝紊亂引起的脂肪變性越嚴重。由圖3可知,模型組小鼠血清中TG含量相對于對照組明顯升高,巖藻黃素和黑枸杞的干預(yù)

      顯著改善了這一現(xiàn)象,靈芝孢子粉對于酒精造成的小鼠血清中TG含量升高有一定緩解作用,但沒有顯著性差異。而相比于對照組,模型組和試驗組小鼠的血清中TC含量均沒有顯著變化。

      2.4肝臟中TG含量

      為了進一步探究酒精對于小鼠肝臟脂質(zhì)變性的影響,在此檢測小鼠肝臟中TG的含量。由圖4可知,在酒精性脂肪肝試驗中,與對照組相比,模型組肝組織勻漿液中的TG含量顯著升高。在飼料中添加巖藻黃素,TG含量明顯下降至接近正常水平;飼料中添加黑枸杞的結(jié)果與添加巖藻黃素相似;而在飼料中添加靈芝孢子粉,沒有顯著降低模型組小鼠肝臟中TG含量。

      45卷16期臧 瑾等比較巖藻黃素·靈芝孢子粉和黑枸杞對小鼠酒精性脂肪肝的影響

      2.5小鼠肝組織病理變化

      對肝組織切片進行H&E染色,結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖5),對照組肝細胞索結(jié)構(gòu)完整,呈放射狀,肝小葉結(jié)構(gòu)清晰,肝細胞有明顯的界線且胞漿均勻,無脂肪空洞和炎性浸潤;模型組脂肪變性明顯,有大片的脂肪空洞,肝細胞腫脹變形、胞質(zhì)渾濁,有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),少數(shù)核固縮,出現(xiàn)炎癥性細胞浸潤;相對于模型組,巖藻黃素組和黑枸杞組脂肪空洞減少,肝細胞腫脹有所緩解,但相對于對照組,依然存在少量脂肪空洞現(xiàn)象;靈芝孢子粉相較于模型組,脂肪空洞現(xiàn)象有輕微減少,脂肪變性相較于對照組更為明顯。另外,對小鼠肝臟組織進行冰凍切片和油紅O染色,結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖 6),模型組肝臟脂滴大且明顯,巖藻黃素和黑枸杞的干預(yù)顯著緩解了這一現(xiàn)象,靈芝孢子粉的干預(yù)降低了脂滴大小,但脂滴數(shù)量和大小相對于對照組有顯著的增多。

      3結(jié)論與討論

      該研究通過巖藻黃素、靈芝孢子粉和黑枸杞的膳食干預(yù)對小鼠酒精造成的肝損傷和脂肪變性的影響進行探究,得出巖藻黃素對小鼠酒精肝有更好的保護作用。

      酒精攝入是導(dǎo)致肝損傷的危險因素之一,成為全世界范圍內(nèi)肝病的主要原因。從脂肪變性、脂肪性肝炎、纖維化

      到危及生命的肝硬化,酒精性肝?。ˋLD)是一種極為常見的具有高死亡率的疾病[15]。酒精性脂肪肝?。ˋFLD)是ALD的最早表現(xiàn),其病理特征在于肝細胞內(nèi)微泡和大泡脂質(zhì)積累,輕微炎癥反應(yīng)和無肝纖維化[16]。在該試驗中,NIAAA酒精肝模型小鼠表現(xiàn)為血清中ALT、AST這2種診斷肝細胞受損程度最敏感的指標顯著增加,血清和肝臟中TG含量明顯增加,肝臟組織切片表明肝臟脂肪變性明顯,有大片的脂肪空洞。最近的研究表明,酒精攝入直接或間接調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子,刺激肝脂肪生成和抑制肝臟中的脂肪酸氧化[17]。酒精攝入經(jīng)過乙醇脫氫酶、乙酸脫氫酶代謝產(chǎn)生大量活性氧(ROS),肝臟是ROS攻擊的主要器官,氧化應(yīng)激造成了肝臟損失[18]。同時,酒精攝入促進了炎癥因子的增加和線粒體功能紊亂,從而造成肝損傷和脂肪變性[19]。

      巖藻黃素作為一種天然類胡蘿卜素,近年來人們對其抗氧化作用研究越來越廣泛,有研究發(fā)現(xiàn)其具有較強的抗氧化活性,優(yōu)于維生素E和維生素C[20]。Heo等[21]研究表明,巖藻黃素對H2O2誘導(dǎo)的細胞損傷具有一定的保護作用,能夠顯著地減少其過氧化反應(yīng)。任丹丹等[22]研究表明,巖藻黃素不僅具有較強的體外抗氧化活性,對油脂氧化的抑制作用也較為明顯。Kim 等[23]通過研究巖藻黃素對脂多糖誘導(dǎo)小鼠巨噬細胞炎癥反應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)巖藻黃素能夠顯著抑制炎癥細胞活性因子IL-1β、TNF-α以及IL-6的釋放。Maeda 等[24]驗證了巖藻黃素的減脂作用。該試驗發(fā)現(xiàn),巖藻黃素的膳食添加,顯著降低了血清中ALT、AST、TG含量,減輕了肝臟組織的脂肪空洞。巖藻黃素對于酒精性脂肪肝存在保護作用,可能是由于它的抗氧化、抗炎和減脂作用。

      試驗結(jié)果表明,靈芝孢子粉對于酒精造成的血清中ALT、AST含量升高有顯著緩解作用,但對于肝臟中TG含量升高沒有顯著作用,肝臟組織切片也證實了這一點。靈芝孢子粉對于酒精造成的肝損傷的保護作用與之前研究相符,對于四氯化碳、半乳糖胺、黃疸誘發(fā)的肝臟損傷均發(fā)現(xiàn)有不同程度的保護作用。靈芝孢子粉中含有孢子油,這可能是靈芝孢子粉對肝臟脂肪變性沒有保護作用的原因之一。對于黑枸杞的膳食添加,該試驗發(fā)現(xiàn)其改善了酒精造成的肝臟脂肪變性,但對于酒精造成的血清中ALT、AST含量升高沒有顯著的緩解作用。Lin等[25]研究表明,黑枸杞通過增強AMPK通路的活性,從而緩解肥胖小鼠的脂肪肝現(xiàn)象。對于黑枸杞不能改善酒精造成的肝損傷的原因有待于進一步的研究。

      綜上所述,巖藻黃素可以有效地改善酒精造成的肝損傷和肝臟脂肪變性,可以對其機理進行進一步研究,為巖藻黃素膳食添加可能會治療人類酒精性脂肪肝病提供依據(jù)。

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