杜金梁,曹麗萍,賈 睿,顧?quán)嶇?勤,徐 跑,,JENEY Galina,馬玉忠,殷國(guó)俊,,*
(1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 淡水漁業(yè)研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 無(wú)錫 214081; 2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院 淡水漁業(yè)研究中心/魚(yú)類免疫藥理學(xué)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,江蘇 無(wú)錫 214081; 3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,河北 保定 071001; 4.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214081; 5.匈牙利水產(chǎn)與漁業(yè)研究所 國(guó)家農(nóng)業(yè)研究中心,匈牙利 索爾沃什 5440)
脂肪肝損傷在羅非魚(yú)(Oreochromisniloticus)養(yǎng)殖過(guò)程中頻繁發(fā)生,是一種常見(jiàn)多發(fā)性疾病。羅非魚(yú)患此病后機(jī)體通常會(huì)表現(xiàn)為免疫力下降、增重緩慢、肉質(zhì)差、抗應(yīng)激能力降低,若此病發(fā)生在夏季,患病羅非魚(yú)更容易受到細(xì)菌病、病毒病的侵襲,造成魚(yú)類大面積死亡,給養(yǎng)殖戶造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重阻礙羅非魚(yú)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。研究表明,魚(yú)類脂肪肝損傷主要受以下幾種因素影響:飼料配方配比不合理、養(yǎng)殖密度過(guò)大、養(yǎng)殖環(huán)境差等[1-3]。關(guān)于魚(yú)類脂肪肝的發(fā)病機(jī)理,有學(xué)者認(rèn)為是由于肝內(nèi)脂肪合成和代謝發(fā)生紊亂,使得肝內(nèi)脂質(zhì)合成和脂質(zhì)氧化之間失衡所致[4-5]。也有學(xué)者認(rèn)為氧化應(yīng)激反應(yīng)是造成脂肪肝損傷的誘因[6-7],到目前為止,關(guān)于魚(yú)類脂肪肝具體發(fā)病機(jī)制依然沒(méi)有定論。養(yǎng)殖過(guò)程中多采用在飼料中添加抗脂肪因子、肉堿等西藥防治魚(yú)類脂肪肝損傷,雖然取得了一定療效,但治療效果并不理想,且過(guò)多使用容易造成魚(yú)體內(nèi)藥物殘留,導(dǎo)致養(yǎng)殖環(huán)境污染,進(jìn)而影響人類健康。因此,急需研發(fā)綠色無(wú)殘留的抗脂肪肝藥物。目前,關(guān)于抗魚(yú)類脂肪肝損傷藥物篩選的報(bào)道還較少,學(xué)者們主要圍繞草魚(yú)和斑馬魚(yú)開(kāi)展了少量研究,如飼料中添加L-肉毒堿、膽汁酸等可以有效降低草魚(yú)的體脂含量和肝脂含量[8-9];制首烏醇提取物對(duì)斑馬魚(yú)非酒精性脂肪肝具有較好的治療效果[10];垂盆草提取物對(duì)于草魚(yú)脂肪性肝損傷具有良好治療作用[11]。當(dāng)前大部分治療脂肪肝藥物篩選研究主要集中在哺乳動(dòng)物,二苯乙烯苷、大麻二酚、歐芹根總黃酮等藥物對(duì)大鼠非酒精性脂肪肝損傷具有較好的治療作用[12-14],治療羅非魚(yú)脂肪肝損傷藥物的篩選還鮮有報(bào)道。
隨著人類生活水平的不斷提高,魚(yú)作為餐桌上的必備食材,其安全性越來(lái)越受到重視,綠色健康養(yǎng)殖就顯得尤為重要。中草藥具有綠色無(wú)公害、無(wú)毒副作用、無(wú)藥物殘留等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于治療疾病,具有很好的應(yīng)用前景。甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)是臨床上應(yīng)用較廣的一種中草藥,其具有抗炎殺菌、保肝護(hù)肝等功效。甘草總黃酮(Glycyrrhizatotal flavones)是甘草提取物有效成分之一,關(guān)于甘草總黃酮治療哺乳動(dòng)物脂肪肝的報(bào)道較多。甘草總黃酮對(duì)SD大鼠非酒精性脂肪肝具有干預(yù)作用[15];甘草黃酮提取物能夠調(diào)節(jié)大鼠血糖血脂[16];甘草黃酮分散片可以修復(fù)四氯化碳造成的小鼠肝損傷[17]。目前甘草總黃酮對(duì)羅非魚(yú)脂肪肝損傷是否有治療作用未見(jiàn)報(bào)道。本研究以羅非魚(yú)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,用高脂飼料構(gòu)建羅非魚(yú)脂肪肝損傷模型,探索甘草總黃酮對(duì)高脂條件誘導(dǎo)下羅非魚(yú)肝損傷是否具有保護(hù)作用,為開(kāi)發(fā)羅非魚(yú)綠色保肝藥物提供參考。
羅非魚(yú)購(gòu)于中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)院淡水漁業(yè)研究中心屺亭漁場(chǎng),體表完好、游姿正常,體重為(30±1)g。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前放置于循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中暫養(yǎng)1周,水溫設(shè)定為(30±1)℃,每天上午和下午各投喂1次飼料。
甘草總黃酮購(gòu)于上海源葉生物科技有限公司(貨號(hào):S25400);甘油三酯(triglyceride, TG)、總膽固醇(total cholesterol, TC)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、還原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、總抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)試劑盒購(gòu)自南京建成海浩生物工程有限公司;蛋白水平測(cè)定所需試劑購(gòu)于上海碧云天生物技術(shù)有限公司;熒光定量PCR所需試劑購(gòu)于寶生物工程(大連)有限公司。
1.2.1 飼料組方與試驗(yàn)分組
選取180尾健康、無(wú)傷,體重為(30±1) g的羅非魚(yú),隨機(jī)分為6組,每組30尾魚(yú),分別為空白對(duì)照組、高脂飼料模型組和4個(gè)不同濃度(0.05、0.10、0.50、1.00 g·kg-1)甘草總黃酮藥物處理組。每組設(shè)定3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)10尾魚(yú)。每日飼喂2次,按體重的4%來(lái)確定飼喂量,連續(xù)飼喂90 d??瞻讓?duì)照組:僅飼喂基礎(chǔ)飼料(粗脂肪含量為6%);高脂組:投喂高脂飼料(粗脂肪含量為21%);甘草總黃酮藥物處理組:分別在高脂飼料中添加0.05、0.10、0.50、1.00 g·kg-1甘草總黃酮。各實(shí)驗(yàn)組日糧情況參照實(shí)驗(yàn)室飼料配方改良而成[18],如表1所示。
表1 實(shí)驗(yàn)組日糧組成
1.2.2 樣本采集與處理
連續(xù)飼喂90 d后,采集羅非魚(yú)肝進(jìn)行肝勻漿液制備,并提取肝蛋白質(zhì)。肝勻漿液制備:將羅非魚(yú)肝用0.9% NaCl溶液漂洗,然后用勻漿器制成10%的肝勻漿液,3 500g離心10 min后,取上清液于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩8蔚鞍踪|(zhì)提?。簩⒏斡眉舻都羲?,加入細(xì)胞裂解液提取蛋白質(zhì),以每20 mg肝加入150 μL裂解液為準(zhǔn),充分裂解后,放入離心機(jī)10 000~14 000g離心3~5 min,取上清進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)操作。蛋白質(zhì)濃度的測(cè)定參照蛋白質(zhì)定量測(cè)定試劑盒說(shuō)明書(shū)。
1.2.3 生化指標(biāo)測(cè)定
取肝勻漿上清液按照說(shuō)明書(shū)測(cè)定SOD活性、GSH活性、MDA含量、TG含量、TC含量、T-AOC水平。
1.2.4 核轉(zhuǎn)錄因子-κB C-Rel和κB P 65蛋白表達(dá)水平檢測(cè)
Western blot參照張燕婉等[19]的方法,肝蛋白樣品經(jīng)過(guò)變性、SDS-PAGE電泳、半干轉(zhuǎn)膜儀轉(zhuǎn)膜、封閉液封閉、一抗孵育、二抗孵育、化學(xué)發(fā)光顯色等步驟后,檢測(cè)羅非魚(yú)肝中核轉(zhuǎn)錄因子-κB C-Rel和κB P 65蛋白表達(dá)情況。
1.2.5 熒光定量PCR
采用Trizol法提取羅非魚(yú)肝中總RNA,具體提取步驟參照Takara RNA提取試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。用全自動(dòng)酶標(biāo)儀測(cè)定總RNAD260/D280值,然后按照Takara反轉(zhuǎn)錄試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。制備好的cDNA樣本將用于熒光定量PCR試驗(yàn)。熒光定量PCR所采用試劑來(lái)自寶生物工程(大連)有限公司,MTTP、ApoB100基因相對(duì)表達(dá)量采用2-ΔΔCt法[20]計(jì)算。qRT-PCR所用引物見(jiàn)表2。
表2 qRT-PCR引物信息
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS19.0軟件包中單因素ANOVA方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。
如圖1所示,投喂高脂飼料90 d,羅非魚(yú)肝中TC、TG含量與對(duì)照組相比極顯著升高(P<0.01)。與高脂組相比,投喂含有不同濃度的甘草總黃酮飼料后,羅非魚(yú)肝中TC、TG含量不同程度降低,1.00 g·kg-1甘草總黃酮組羅非魚(yú)肝中TC含量顯著降低(P<0.05),0.50 g·kg-1甘草總黃酮組羅非魚(yú)肝中TG含量極顯著降低(P<0.01)。說(shuō)明甘草總黃酮對(duì)于高脂飼料造成的羅非魚(yú)肝脂肪沉積有一定的緩解作用。
如圖2所示,投喂高脂飼料后,與對(duì)照組相比,羅非魚(yú)肝中GSH活性極顯著降低(P<0.01);投喂含不同濃度的甘草總黃酮飼料后,0.50 g·kg-1甘草總黃酮組保肝效果較好,肝中GSH活性顯著(P<0.05)高于高脂組,其他藥物組GSH活性與高脂組相比無(wú)顯著差異(P>0.05)。表明甘草總黃酮對(duì)高脂飼料造成的羅非魚(yú)肝抗氧化系統(tǒng)損傷具有一定的保護(hù)作用。
如圖3所示,投喂高脂飼料后,與對(duì)照組相比,羅非魚(yú)肝中SOD活性極顯著(P<0.01)降低;飼料中加入不同濃度甘草總黃酮后,與高脂組相比,0.50 g·kg-1甘草總黃酮組羅非魚(yú)肝中SOD活性顯著升高(P<0.05),這表明甘草總黃酮對(duì)高脂飼料造成的羅非魚(yú)肝氧化損傷具有一定的保護(hù)作用。
如圖4所示,投喂高脂飼料后,羅非魚(yú)肝中T-AOC水平較對(duì)照組極顯著下降(P<0.01);投喂含有不同濃度的甘草總黃酮飼料后,與高脂組相比,0.05 g·kg-1、0.10 g·kg-1和0.50 g·kg-1甘草總黃酮組羅非魚(yú)肝中T-AOC水平均顯著升高(P<0.01或P<0.05),以0.10 g·kg-1甘草總黃酮組升高幅度最大。這表明甘草總黃酮可以提高羅非魚(yú)肝的抗氧化能力,抑制高脂飼料造成的羅非魚(yú)肝損傷。
如圖5所示,與對(duì)照組相比,投喂高脂飼料組羅非魚(yú)肝中MDA含量極顯著升高(P<0.01);投喂含不同濃度的甘草總黃酮飼料后,羅非魚(yú)肝中MDA含量與高脂組無(wú)顯著差異(P>0.05)。
如圖6所示,與對(duì)照組相比,高脂飼料組羅非魚(yú)肝中NF-κB P65蛋白和C-Rel蛋白表達(dá)水平極顯著(P<0.01)增加,這說(shuō)明高脂飼料誘導(dǎo)了NF-κB相關(guān)蛋白的表達(dá);飼料中加入不同濃度甘草總黃酮進(jìn)行干預(yù)后,肝中NF-κB C-rel和NF-κB P 65蛋白表達(dá)水平不同程度降低,與高脂組相比,0.50 g·kg-1甘草總黃酮組降低顯著(P<0.05),說(shuō)明甘草總黃酮可以促進(jìn)肝中脂蛋白的代謝,減輕肝損傷。
如圖7-A所示,高脂飼料組羅非魚(yú)肝中MTTPmRNA表達(dá)水平顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,飼料中加入甘草總黃酮干預(yù)后,0.10 g·kg-1、0.50 g·kg-1和1.00 g·kg-1甘草總黃酮組羅非魚(yú)肝中MTTPmRNA表達(dá)水平極顯著(P<0.01)高于高脂組。由圖7-B可知,高脂組羅非魚(yú)肝中ApoB100 mRNA表達(dá)水平極顯著(P<0.01)低于對(duì)照組,飼料中加入甘草總黃酮干預(yù)后,0.50 g·kg-1和1.00 g·kg-1甘草總黃酮組羅非魚(yú)肝中ApoB100 mRNA表達(dá)水平極顯著(P<0.01)高于高脂組。綜上,推測(cè)甘草總黃酮可以促進(jìn)脂肪在肝中轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝,減輕脂肪蓄積造成的肝損傷。
目前,魚(yú)類脂肪肝發(fā)病機(jī)理研究眾多,但是造成魚(yú)類肝損傷的具體發(fā)病機(jī)制尚不清晰,且不同品種魚(yú)類發(fā)病機(jī)制可能存在差異;因此,深入研究魚(yú)類肝損傷的發(fā)病機(jī)理和藥物篩選工作,對(duì)于防治魚(yú)類脂肪肝損傷疾病具有重要意義。本研究主要從生化指標(biāo)、分子生物學(xué)指標(biāo)來(lái)探討高脂飼料對(duì)羅非魚(yú)造成肝損傷的情況,并評(píng)價(jià)飼料中添加甘草總黃酮是否對(duì)高脂飲食造成的羅非魚(yú)肝損傷具有保護(hù)作用。
甘油三脂和總膽固醇是臨床上診斷脂肪肝疾病的常用指標(biāo),脂肪肝患者血清中TG、TC含量通常會(huì)出現(xiàn)升高現(xiàn)象[21-23]。近些年來(lái),隨著研究人員對(duì)魚(yú)類脂肪肝損傷研究的不斷深入,TG、TC這2個(gè)經(jīng)典指標(biāo)被科技工作者們廣泛應(yīng)用到水產(chǎn)動(dòng)物中。有研究指出,患有脂肪肝損傷魚(yú)類的血清或者肝中血脂水平也呈升高趨勢(shì)[24-28]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果類似,羅非魚(yú)飼喂高脂飼料90 d后,肝勻漿中TG、TC含量極顯著升高,這表明在高脂飼料的誘導(dǎo)下,羅非魚(yú)肝中脂肪代謝出現(xiàn)障礙,造成脂肪在肝中蓄積。而飼料中加入甘草總黃酮藥物進(jìn)行干預(yù)后,可以不同程度降低肝中TG、TC的含量,這表明甘草總黃酮對(duì)于促進(jìn)脂肪代謝,減少脂肪在羅非魚(yú)肝中沉積具有一定的效果。已經(jīng)有學(xué)者在小鼠上得出了類似結(jié)果。王晶等[29]、劉國(guó)棟[30]研究表明,甘草總黃酮對(duì)小鼠高脂血癥有較好的干預(yù)作用,這說(shuō)明甘草總黃酮不僅可以促進(jìn)哺乳動(dòng)物機(jī)體脂質(zhì)代謝,對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物也具有較好的治療效果。
抗氧化酶系統(tǒng)在維護(hù)機(jī)體健康方面發(fā)揮著重要作用,外界病原或者微生物侵害機(jī)體時(shí),體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)就會(huì)被激活,保護(hù)機(jī)體免受致病因素?fù)p害[31]。SOD、GSH、T-AOC是評(píng)判機(jī)體抗氧化能力的常用生化指標(biāo)[32-33]。MDA是生物體脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物,脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)也是判定機(jī)體健康與否的重要因素,在致病因素的作用下,機(jī)體中MDA含量會(huì)不斷升高,導(dǎo)致細(xì)胞膜受損傷,細(xì)胞出現(xiàn)代謝功能障礙,繼而引發(fā)一系列病理反應(yīng)[34]。有報(bào)道證實(shí),魚(yú)類肝損傷疾病的發(fā)生與氧化應(yīng)激反應(yīng)密切相關(guān)。Cao等[35]研究發(fā)現(xiàn),甘草提取物對(duì)叔丁基氫過(guò)氧化物(t-BHP)可以導(dǎo)致建鯉肝產(chǎn)生大量自由基,造成肝細(xì)胞損傷。杜金梁等[36]研究發(fā)現(xiàn),甘草提取物抗環(huán)境致毒物二噁英造成的魚(yú)肝損傷也與氧化應(yīng)激存在關(guān)聯(lián)。在本研究中,投喂高脂飼料90 d后,羅非魚(yú)肝勻漿中GSH活性、SOD活性、T-AOC水平均降低,MDA含量升高,表明高脂飼料誘導(dǎo)羅非魚(yú)肝發(fā)生了氧化應(yīng)激反應(yīng),使羅非魚(yú)機(jī)體氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)出現(xiàn)失衡,導(dǎo)致羅非魚(yú)肝受損傷,肝中各生化指標(biāo)隨之發(fā)生變化。當(dāng)飼料中加入不同濃度甘草總黃酮后,各藥物實(shí)驗(yàn)組羅非魚(yú)肝GSH活性、SOD活性和T-AOC水平均不同程度升高,MDA含量降低。這說(shuō)明甘草總黃酮可以幫助機(jī)體抵抗氧化應(yīng)激造成的損害,減少自由基的產(chǎn)生,維持機(jī)體平衡狀態(tài)。
NF-κB作為核轉(zhuǎn)錄因子,其家族成員眾多,NF-κB P65和C-Rel是學(xué)者們研究比較多的2個(gè)家庭成員。已經(jīng)有大量文獻(xiàn)報(bào)道NF-κB信號(hào)通路與肝疾病的發(fā)生發(fā)展存在關(guān)聯(lián)[37-38],肝受損傷后核轉(zhuǎn)錄因子會(huì)被激活。如郭威等[39]發(fā)現(xiàn),L-谷氨酰胺可以抑制小鼠肝中NF-κB P65蛋白的表達(dá);劉英娟等[40]發(fā)現(xiàn),低濃度的槲皮素可抑制NF-κB P65和C-Rel蛋白表達(dá)。本研究結(jié)果與劉英娟等[40]的報(bào)道類似,高脂飼料顯著誘導(dǎo)了羅非魚(yú)肝中NF-κB P65蛋白和C-Rel蛋白表達(dá),表明高脂飼料引起肝受損后激活了羅非魚(yú)肝中核轉(zhuǎn)錄因子,造成肝內(nèi)蛋白的分泌和合成出現(xiàn)異常。飼料中在加入甘草總黃酮后,NF-κB p65蛋白和C-Rel蛋白表達(dá)不同程度降低,這說(shuō)明甘草總黃酮對(duì)高脂飼料造成的羅非魚(yú)肝核轉(zhuǎn)錄因子蛋白表達(dá)具有一定抑制作用,能促進(jìn)脂蛋白在肝內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝,可以減輕肝損傷。
MTTP和ApoB100基因同屬于卵黃蛋白原家族成員,是肝中脂蛋白分泌和代謝所必需的重要轉(zhuǎn)移蛋白,它們?cè)诰S持肝正常生理功能方面發(fā)揮著重要作用[41]。MTTP基因主要通過(guò)與載脂蛋白B共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)肝中脂質(zhì)蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)肝中MTTP基因表達(dá)水平降低時(shí),載脂蛋白B的合成量也會(huì)隨著降低,肝脂質(zhì)代謝會(huì)出現(xiàn)紊亂,引發(fā)脂肪肝疾病的發(fā)生[42-43]。本研究也出現(xiàn)類似結(jié)果,高脂飼料投喂羅非魚(yú)后,MTTP和ApoB100 mRNA表達(dá)水平均降低,這說(shuō)明高脂飲食造成羅非魚(yú)肝中脂類合成和代謝出現(xiàn)障礙,肝中脂類物質(zhì)不能及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn),造成脂類物質(zhì)在肝中不斷蓄積。在高脂飼料中加入甘草總黃酮干預(yù)后,MTTP和ApoB100 mRNA表達(dá)水平升高,這表明甘草總黃酮可以促進(jìn)脂類物質(zhì)在羅非魚(yú)肝中轉(zhuǎn)運(yùn),緩解脂類物質(zhì)在肝中不斷蓄積所造成的損害。
綜上,長(zhǎng)時(shí)間投喂高脂飼料可以造成羅非魚(yú)肝氧化應(yīng)激損傷,而飼料中添加0.50 g·kg-1甘草總黃酮對(duì)高脂飲食造成的肝損傷有一定的緩解作用,可以促進(jìn)脂類物質(zhì)的快速代謝,避免脂類物質(zhì)的持續(xù)聚集所造成的損害,減輕肝炎癥反應(yīng),增強(qiáng)羅非魚(yú)機(jī)體的抗氧化能力。本研究結(jié)果對(duì)后期開(kāi)發(fā)治療羅非魚(yú)脂肪肝藥物具有一定的指導(dǎo)意義,甘草總黃酮具體藥理作用還需進(jìn)一步研究。
浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)2021年10期