阿依姑麗·艾合麥提,王妙穎,彭禛菲,馮雅麗,王小燕,古扎麗努爾·艾尼
(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052)
高脂血癥是常見的心血管疾病,是動(dòng)脈粥樣硬化等心腦血管疾病形成的一個(gè)主要危險(xiǎn)因子[1-2]。據(jù)報(bào)道,全球每年死于心腦血管疾病的患者大約有1 200萬 人。有研究表明,我國成年人中血脂異?;颊咭堰_(dá)1.6億 人,患病率為18.6%[3],對(duì)脂質(zhì)代謝紊亂性疾病的預(yù)防和治療能夠改善外周動(dòng)脈的病變和心腦血管疾病的發(fā)生[4]。因此,對(duì)高脂血癥的早期預(yù)防和將血脂控制于正常范圍就顯得十分重要。由于目前有效控制血脂的藥物大多為化學(xué)藥品,其有不同程度的副作用[5],而以植物為基礎(chǔ)的非藥物飲食療法相對(duì)安全[6];因此其越來越受到重視。
新疆的伊犁和哈密地區(qū)分布著豐富的野山杏資源,因其具有良好的防風(fēng)固沙作用,加上國家的相關(guān)政策扶持,其種植栽培面積不斷擴(kuò)大[7],目前已超過26萬 km2;因此,對(duì)新疆野山杏這一特色資源的開發(fā)和利用具有重要的意義。對(duì)于野山杏果肉前期研究的結(jié)果表明,野山杏含有大量的膳食纖維、黃酮類[8-10]和豐富的有機(jī)酸類成分[11],野山杏果肉總黃酮和膳食纖維具有良好的降血脂、抗氧化和保肝作用[9-10],野山杏的總有機(jī)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)14.50%~27.77%,相比總黃酮(5.39%)高很多[12],并且在臨床上應(yīng)用野山杏果肉的水煎液治療脂肪肝可以使病情得到一定程度的改善(可以減輕或改善76.19%的脂肪肝)[13],這些研究結(jié)果提示野山杏果肉中的總有機(jī)酸是其重要的活性成分。通過研究發(fā)現(xiàn)野山杏果肉總有機(jī)酸(total organic acids from wild apricot,TOAWA)在體外呈現(xiàn)一定的抑制過氧化脂質(zhì)活性[14]以及降低高脂血癥小鼠的血脂濃度和保護(hù)肝臟的作用[15]。本研究通過考察TOAWA對(duì)高脂血癥大鼠血脂濃度、血清載脂蛋白(apoprotein,Apo)質(zhì)量濃度及肝臟中與脂質(zhì)代謝相關(guān)基因表達(dá)量的影響,探明TOAWA的降血脂機(jī)理,旨在為將TOAWA開發(fā)為降血脂的保健食品功能因子,將野山杏開發(fā)為降血脂的功能性食品原料提供科學(xué)依據(jù)。
總膽固醇(total cholesterol,TC)試劑盒、甘油三酯(triglycerides,TG)試劑盒、低密度脂蛋白膽固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)試劑盒、高密度脂蛋白膽固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)試劑盒、ApoA-I試劑盒、Apo-B試劑盒 南京建成生物工程研究所;血脂康膠囊 成都地奧九泓制藥廠;717陰離子交換樹脂、水合氯醛、羧甲基纖維素鈉、膽固醇、膽酸鹽、丙基硫氧嘧啶、1,2-丙二醇、吐溫-80、無水乙醇(分析純) 上海山浦化工有限公司;Prime Script II 1st Strand cDNA反轉(zhuǎn)錄酶試劑盒、SYBR Green Real Time PCR Master mix、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR)引物 寶生物工程大連有限公司;Trizol、AL2000 DNA Marker南京鐘鼎生物技術(shù)有限公司;焦碳酸二乙酯 美國Sigma公司。
野山杏(Prunus armeniaca L.)產(chǎn)自新疆哈密伊吾縣葦子峽鄉(xiāng)。健康雌雄各半的SD大鼠,體質(zhì)量(150±20)g,由新疆醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,許可證號(hào):SCXK(新)2016-0003。
酶標(biāo)儀 美國BIO-RAD公司;紫外-可見分光光度計(jì)日本島津公司;渦漩混合器 海門市其林貝爾儀器制造有限公司;熒光定量PCR儀 德國Roche公司;臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 美國BECKMAN公司;紫外透射儀、恒溫水浴鍋 美國Amersham Pharmacia公司;雪花狀制冰機(jī)日本SANYO公司;超聲波藥物處理機(jī) 濟(jì)寧新百特工程機(jī)械有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;真空抽濾泵 北京萊伯泰科儀器有限公司;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;0~4 000 r/min離心沉淀器 金壇市醫(yī)療器械廠;電子天平 梅勒特托利多儀器(上海)有限公司。
1.3.1 TOAWA的制備
野山杏果肉干粉用蒸餾水80 ℃回流提取兩次,合并提取液,減壓濃縮,濃縮液用717型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂作為吸附柱,稀HCl溶液作洗脫液進(jìn)行分離純化,再用正丁醇萃取分離,減壓回收正丁醇,殘?jiān)稍锛吹玫厣目傆袡C(jī)酸純品,采用電位滴定法[16]測(cè)定其含量為845.4 mg/g。
1.3.2 高脂乳劑及樣品溶液的制備
按文獻(xiàn)[17]制備高脂乳劑,將總有機(jī)酸和血脂康分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%羧甲基纖維素鈉溶液配成相應(yīng)的質(zhì)量濃度。
1.3.3 動(dòng)物分組、造模與給藥
SD大鼠60 只,隨機(jī)分為6 組,每組10 只,雌雄各半,分為空白組、模型組、陽性組以及TOAWA低、中、高劑量組??瞻捉M灌胃0.5%羧甲基纖維素鈉溶液(10 mL/(kg·d)),其余5 組均于每天上午灌胃高脂乳劑(10 mL/(kg·d)),其中陽性組和3 個(gè)不同劑量TOAWA組均于下午在灌胃高脂乳劑的基礎(chǔ)上,分別灌胃血脂康(0.2 g/(kg·d))和低、中、高3 個(gè)劑量(0.1、0.2、0.4 g/(kg·d))的TOAWA,實(shí)驗(yàn)周期60 d,為及時(shí)調(diào)整給藥劑量,大鼠每5 d稱體質(zhì)量一次,于末次給藥后禁食12 h,腹腔注射10%水合氯醛麻醉,心臟采血,分離血清用于血清生化指標(biāo)的測(cè)定,脫臼處死,摘取肝臟稱質(zhì)量,并按下式計(jì)算肝臟指數(shù);同時(shí)快速分離肝右小葉供制作組織切片使用,剩余的肝臟剪下1.0~1.5 g迅速用4 ℃生理鹽水洗凈置于液氮中,用于提取肝臟DNA。
1.3.4 血清生化指標(biāo)測(cè)定
取1.3.3節(jié)制備的血清,按照試劑盒方法測(cè)定TC、TG、HDL-C、LDL-C濃度以及ApoA-I、Apo-B質(zhì)量濃度,并計(jì)算ApoA-I/Apo-B,考察TOAWA對(duì)實(shí)驗(yàn)大鼠血脂濃度及Apo質(zhì)量濃度的影響。
1.3.5 肝臟組織切片的制作和組織學(xué)檢查
取1.3.3節(jié)中分離的肝右小葉用生理鹽水洗凈,用體積分?jǐn)?shù)10%中性甲醛溶液固定,制作病理切片并進(jìn)行蘇木精-伊紅染色,生物顯微鏡(400×)觀察各組肝組織切片病理學(xué)變化。
1.3.6 肝臟組織總RNA提取及反轉(zhuǎn)錄合成cDNA
取1.3.3節(jié)肝臟組織,采用Trizol法提取和純化肝臟組織中的總RNA[18-19],使用GelStain染色,采用瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)檢測(cè)RNA的完整性。取RNA樣本,采用Prime Script II 1st Strand cDNA反轉(zhuǎn)錄酶試劑盒反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。合成的目標(biāo)產(chǎn)物cDNA置于-70 ℃保存。
1.3.7 實(shí)時(shí)熒光定量PCR測(cè)定肝臟組織中與脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的mRNA表達(dá)
取1.3.6節(jié)中反轉(zhuǎn)錄合成的cDNA樣本,根據(jù)基因序列設(shè)計(jì)特異性引物,通過實(shí)時(shí)熒光定量PCR,采用SYBR GREEN染料法,以β-actin為內(nèi)參基因作定量檢測(cè),并用2-△△Ct法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。實(shí)時(shí)熒光定量PCR采用兩步法,程序?yàn)椋?5 ℃ 30 s;95 ℃ 5 s,60 ℃ 20 s,循環(huán)40 次;72 ℃單點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)。溶解曲線:95 ℃ 0 s;65 ℃ 15 s;95 ℃ 0 s,連續(xù)檢測(cè)信號(hào)。大鼠肝臟過氧化物酶體增殖物激活受體α(peroxisome proliferator-activated receptor-α,PPAR-α)和低密度脂蛋白受體(low-density lipoprotein receptor,LDL-R)引物的設(shè)計(jì)見表1。
表1 基因引物序列Table1 Primer sequences of the genes
圖1 實(shí)驗(yàn)大鼠的體質(zhì)量增長曲線Fig.1 Growth curve of experimental rats
圖2 TOAWA對(duì)實(shí)驗(yàn)大鼠肝臟指數(shù)的影響Fig.2 Effect of TOAWA on liver index of experimental rats
圖1 顯示各組實(shí)驗(yàn)大鼠的體質(zhì)量之間無明顯差異。圖2顯示,與空白組相比,模型組大鼠的肝臟指數(shù)極顯著升高(P<0.01),說明高脂乳劑使得肝臟被脂肪浸潤,損傷肝臟;與模型組比較,TOAWA低、中、高劑量組和陽性組均可極顯著降低肝臟指數(shù)(P<0.01),說明TOAWA能夠明顯減輕肝臟的脂肪浸潤,改善肝功能。
圖3顯示,與空白組相比,模型組TG、TC和LDL-C濃度極顯著升高(P<0.01),HDL-C濃度極顯著降低(P<0.01),表明成功誘導(dǎo)構(gòu)建大鼠高脂血癥模型。與模型組比較,TOAWA低、中、高劑量組與陽性組均可顯著降低TC、TG和LDL-C濃度,明顯升高HDL-C濃度,提示TOAWA能調(diào)節(jié)高脂血癥大鼠血脂濃度,高劑量組的作用效果更為明顯。
圖3 TOAWA對(duì)高血脂大鼠血清中血脂濃度的影響Fig.3 Effect of TOAWA on serum lipid level of hyperlipidemic rats
圖4 TOAWA對(duì)高血脂癥大鼠血清Apo質(zhì)量濃度的影響Fig.4 Effect of TOAWA on serum apolipoprotein level of hyperlipidemic rats
圖4 顯示,與空白組相比,模型組ApoA-I質(zhì)量濃度和ApoA-I/Apo-B極顯著降低(P<0.01),Apo-B質(zhì)量濃度極顯著升高(P<0.01),表明模型組大鼠血清Apo的質(zhì)量濃度異常。與模型組比較,TOAWA高劑量組與陽性組可極顯著升高ApoA-I質(zhì)量濃度和ApoA-I/Apo-B(P<0.01),顯著降低Apo-B質(zhì)量濃度,低、中劑量TOAWA能夠不同程度地升高ApoA-I質(zhì)量濃度和ApoA-I/Apo-B,降低Apo-B質(zhì)量濃度,提示TOAWA通過調(diào)節(jié)高脂血癥大鼠血清Apo質(zhì)量濃度而影響血脂濃度,高劑量組的作用效果更為明顯。
圖5 TOAWA對(duì)大鼠肝臟組織病理學(xué)變化的影響(×400)Fig.5 Effect of TOAWA on pathological changes of liver tissue in rats (× 400)
圖5 顯示空白組肝細(xì)胞以中央靜脈為中心呈放射狀且排列規(guī)律、整齊、肝竇正常,周邊肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)正常,未見細(xì)胞膨脹及病理形態(tài)變化;與空白組相比,模型組可見肝臟體積變大,肝細(xì)胞索結(jié)構(gòu)紊亂,肝細(xì)胞之間連接松散,含有較多的白色脂肪油滴,形成了空泡,細(xì)胞核被擠向一側(cè),呈現(xiàn)明顯的脂肪性病變;給予不同質(zhì)量濃度TOAWA和血脂康灌胃后,TOAWA低、中、高劑量組的脂肪變性有不同程度的改善,細(xì)胞形態(tài)開始恢復(fù),其中高劑量組的脂肪病變減少更為顯著,大部分細(xì)胞恢復(fù)到接近正常形態(tài);陽性組肝索和肝竇結(jié)構(gòu)清晰,中央靜脈周圍肝細(xì)胞恢復(fù)放射狀且排列整齊,脂肪油滴明顯減少,肝臟切片基本恢復(fù)到正常狀態(tài)。
圖6 大鼠肝臟組織的RNA電泳檢測(cè)結(jié)果Fig.6 Electrophoretic detection of RNA extracted from rat liver tissue
圖6 顯示,肝臟中RNA提取成功,采用GelStain染色及瓊脂糖凝膠電泳技術(shù)檢測(cè)到RNA完整度好,可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的實(shí)時(shí)熒光定量PCR實(shí)驗(yàn)。
圖7顯示,與空白組相比,模型組的PPAR-α和LDL-R基因表達(dá)量降低,說明高脂模型組的脂質(zhì)代謝能力降低;與模型組相比,TOAWA低、中、高劑量組和陽性組PPAR-α和LDL-R基因表達(dá)量有明顯的升高,特別是高劑量組與空白組幾乎無差異,說明高劑量組大鼠脂質(zhì)代謝能力恢復(fù)到正常水平。
圖7 大鼠肝臟PPAR-α和LDL-R基因mRNA表達(dá)量Fig.7 PPAR-α and LDL-R mRNA expression in liver of rats
隨著人們生活水平的提高,飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,飲食中蛋白和脂肪的比例增加,運(yùn)動(dòng)量相對(duì)減少[20],導(dǎo)致血中脂肪聚積,引起脂質(zhì)代謝紊亂,而脂質(zhì)代謝紊亂誘發(fā)的高脂血癥是導(dǎo)致心腦血管疾病蔓延和惡化的重要風(fēng)險(xiǎn)因素[21]。血清TC、TG、LDL-C濃度等指標(biāo)中一種以上超過正常最高限值,而HDL-C濃度低于正常最低限值是高脂血癥的具體表現(xiàn)。因此,使血清TC、TG及LDL-C濃度降低或HDL-C濃度升高均可使高脂血癥得到一定程度的改善。本研究結(jié)果表明,給予TOAWA干預(yù)能夠使實(shí)驗(yàn)大鼠血清TC、TG、LDL-C濃度降低和HDL-C濃度升高,呈現(xiàn)良好的降血脂作用。
PPAR-α作為重要的脂類代謝調(diào)控因子,主要分布在肝臟中,其能夠促進(jìn)脂肪酸從血漿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白上釋放并被細(xì)胞吸收[22-23],增加了脂肪酸的利用率,減少了TG的合成。肝臟中PPAR-α基因表達(dá)的上調(diào)可使肝臟對(duì)脂質(zhì)的代謝能力增強(qiáng),使TG濃度顯著降低,同時(shí),其能夠增加肝臟脂肪酸的氧化,進(jìn)一步減少TG的合成和分泌,從而降低血脂濃度[24-26]。LDL-R是體內(nèi)清除膽固醇的主要途徑,肝細(xì)胞中的LDL-R在血脂代謝,特別是膽固醇代謝過程中發(fā)揮重要作用,而LDL-R的數(shù)量和活性在分子水平受基因表達(dá)的調(diào)控[27],高脂飲食可抑制肝臟LDL-R基因轉(zhuǎn)錄,使其表達(dá)量降低,從而減少LDL-R的數(shù)量[28]。本研究結(jié)果表明,TOAWA通過上調(diào)肝臟中PPAR-α基因的表達(dá)水平減少TG的合成和分泌,從而降低血清中TG濃度;通過上調(diào)肝臟中LDL-R基因的表達(dá)水平增加肝臟對(duì)膽固醇的降解,從而降低血清TC濃度。
ApoA-I為調(diào)節(jié)HDL-C的主要Apo,能夠清除膽固醇和防止周圍組織脂質(zhì)沉積,參與膽固醇從外周到肝臟的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)過程,呈現(xiàn)抗動(dòng)脈粥樣硬化作用[29-30]。肝臟中的TG除可在線粒體、微粒體等部位進(jìn)行氧化供能外,還可以通過組裝至Apo-B中,形成極低密度脂蛋白(very low density lipoprotein cholesterol,VLDL)分泌入血液,使動(dòng)脈粥樣硬化的風(fēng)險(xiǎn)增加,肝臟VLDL組裝和分泌障礙也可導(dǎo)致脂肪肝的發(fā)生[31-32]。本研究結(jié)果表明,TOAWA通過提高血清ApoA-I的質(zhì)量濃度和ApoA-I/Apo-B使血清中HDL-C濃度升高,增加了膽固醇自外周向肝臟的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)和在肝臟中的降解,清除了血清膽固醇,使得血清膽固醇濃度進(jìn)一步降低;通過降低血清Apo-B質(zhì)量濃度,抑制了VLDL組裝和分泌,從而使得LDL-C的合成減少。
綜上所述,TOAWA通過上調(diào)肝臟中PPAR-α和LDL-R基因、提高血清ApoA-I質(zhì)量濃度和ApoA-I/Apo-B、降低Apo-B質(zhì)量濃度以及改善肝功能等多個(gè)途徑發(fā)揮降血脂的作用,使高脂血癥實(shí)驗(yàn)大鼠血清學(xué)指標(biāo)恢復(fù)到接近正常水平。