霍嘉穎,孫寶國(guó),鄭福平,孫金沅,孫嘯濤,李賀賀,羅雪蓮,黃明泉,*
(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院,食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康北京高精尖創(chuàng)新中心,中國(guó)輕工業(yè)酒類品質(zhì)與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100048;2.中國(guó)疾病預(yù)防控制中心傳染病預(yù)防控制所,北京 102206)
活性氧(reactive oxygen species,ROS)是超氧化合物陰離子自由基、羥自由基、過氧化氫、單線態(tài)氧、過氧化脂質(zhì)和次氯酸鹽等物質(zhì)的總稱。低濃度的ROS在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)和防御病原體方面起著不可或缺的作用,而較高濃度的ROS會(huì)導(dǎo)致一些普遍的疾病和病癥,包括心血管疾病、關(guān)節(jié)炎、癌癥、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、局部缺血、免疫力和內(nèi)分泌功能障礙等[1-4]。為了防止機(jī)體的氧化損傷,可以通過機(jī)體內(nèi)酶抗氧化系統(tǒng)(谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT))和非酶抗氧化系統(tǒng)(VC、VE、谷胱甘肽(glutathione,GSH)、類胡蘿卜素等還原性物質(zhì))有效清除ROS[5-6]。除了細(xì)胞自身調(diào)節(jié)之外,來(lái)自食物中的一些抗氧化活性物質(zhì)也可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)這兩種抗氧化系統(tǒng)或者抑制自由基的產(chǎn)生起到防止ROS積聚或?qū)⑵鋸南到y(tǒng)中消除的作用[7]。
許多動(dòng)物和植物都富含天然存在的一些抗氧化劑,而目前動(dòng)物蛋白作為抗氧化活性肽的重要來(lái)源已經(jīng)被廣泛研究,例如在鵝蛋[8]、草魚[9]、泥鰍[10]等動(dòng)物性蛋白來(lái)源中已發(fā)現(xiàn)了具有抗氧化活性的多肽。在天然植物中也存在許多具有抗氧化活性的物質(zhì),包括類黃酮、α-生育酚、VE、VC、甘露醇及GSH等,這些物質(zhì)既可直接與ROS反應(yīng)而將其還原,又可作為酶的底物在ROS的清除中發(fā)揮重要作用[11-12]。另外,在酒類飲料中也有很多關(guān)于抗氧化活性肽的研究。例如,2015年王正元等[13]以黍米黃酒為研究對(duì)象,分離純化得到了氨基酸序列為Cys-Gly-Ser-Pro的四肽,該四肽具有自由基清除功能,可以起到一定的抗氧化作用。2007年,Alcaide-Hidalgo等[14]從葡萄酒中分離出的酵母多肽,并對(duì)酵母多肽的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制活性和抗氧化活性(氧化自由基吸收能力法)進(jìn)行了考察。但是,關(guān)于白酒中多肽的研究很少。2014年,Zhang Rong等[15]采用高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)分離結(jié)合四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(quadrupole-time-of-flight mass spectrometer,Q-TOF-MS)與核磁共振檢測(cè)技術(shù),分析鑒定出白酒體系中非揮發(fā)性特征成分地衣素,并剖析了地衣素影響小分子香氣化合物揮發(fā)性的作用機(jī)制。2016年,吳繼紅等[16]在白酒中發(fā)現(xiàn)一種多肽,具有明顯的抑制血管緊張素轉(zhuǎn)換酶活性的作用。而關(guān)于白酒中的抗氧化肽,目前僅有少量文獻(xiàn)有所報(bào)道,有研究發(fā)現(xiàn)來(lái)自芝麻香型白酒中的一種四肽具有細(xì)胞內(nèi)抗氧化活性,可以對(duì)2,2’-偶氮雙(2-甲基丙脒)二鹽酸鹽(2,2’-azobis(2-methylpropanimidamidine) dihydrochloride,AAPH)誘導(dǎo)的人體肝癌HepG2細(xì)胞的氧化損傷起防護(hù)作用[17]。
抗氧化活性物質(zhì)的評(píng)價(jià)方法目前主要有細(xì)胞模型法、體內(nèi)法和體外法3 種:體外法是一種常用的方法,具有實(shí)驗(yàn)周期短、成本低、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),但不能反映細(xì)胞內(nèi)真實(shí)的生理?xiàng)l件[18];體內(nèi)法(動(dòng)物模型和臨床研究)是評(píng)估樣品抗氧化作用較好的方法,但其樣品用量大、成本高、實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng);而采用細(xì)胞模型法評(píng)價(jià)物質(zhì)的抗氧化活性,既可以符合機(jī)體真實(shí)的生理?xiàng)l件,同時(shí)也克服了動(dòng)物模型成本高、實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn),使得研究更經(jīng)濟(jì)、快捷[7,19]。
本研究主要通過HPLC-Q-TOF-MS鑒定了從芝麻香型白酒中分離出來(lái)的一種三肽,同時(shí)利用AAPH誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞氧化損傷模型探究其細(xì)胞內(nèi)抗氧化活性,為中國(guó)白酒的健康發(fā)展提供理論支持,也為今后健康白酒的研發(fā)提供一定參考。
芝麻香型白酒原漿酒(乙醇體積分?jǐn)?shù)65%) 山東扳倒井股份有限公司;HepG2細(xì)胞 中國(guó)疾病預(yù)防控制中心;Arg-Asn-His(RNH)合成肽標(biāo)準(zhǔn)品(純度大于95%)吉爾生化(上海)有限公司;乙腈(色譜純,純度大于99%)賽默飛世爾(中國(guó))公司;甲酸(色譜純,純度大于99%)北京迪科馬科技有限公司;胎牛血清(fetal bovine serum,F(xiàn)BS)、抗生素、AAPH 美國(guó)Sigma-Aldrich公司;微量丙二醛(malondialdehyde,MDA)、SOD、CAT、GSH-Px和總蛋白檢測(cè)試劑盒 南京建成生物技術(shù)研究所;ROS、GSH測(cè)定試劑盒 碧云天生物技術(shù)研究所;細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒(CCK-8) 日本Dojindo公司;Dulbecco’s modified Eagle medium(DMEM)培養(yǎng)基 美國(guó)Corning公司;磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline,PBS) 上海源葉生物科技有限公司;無(wú)菌去離子水 北京索萊寶科技有限公司;胰蛋白酶美國(guó)Gibco公司;RIPA細(xì)胞溶解緩沖液 北京康為世紀(jì)生物科技有限公司;其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。
HPLC-Q-TOF-MS(HPLC型號(hào)為1290,Q-TOF型號(hào)為6530)、ZORBAX SB-C18反相色譜柱(150 mm×4.6 mm,5 μm)、100 μL自動(dòng)進(jìn)樣針、2.0 mL進(jìn)樣瓶 美國(guó)Agilent公司;CCL-170B-8細(xì)胞培養(yǎng)箱 新加坡ESCO科技有限公司;SpectraMax M2e多功能酶標(biāo)儀 美國(guó)Molecular Devices公司;TGL-20B-C高速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;熒光顯微鏡日本Nikon公司;SHB-III循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司;DKB-501A超級(jí)恒溫水槽 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 上海亞榮生化儀器廠;FD-1B-80型冷凍干燥機(jī) 南京普森儀器設(shè)備有限公司;漩渦混合器 北京大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;SL-N電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司;1.0 mL和200、100、10 μL移液槍 北京吉爾森科技有限公司;50~300 μL電動(dòng)排槍 德國(guó)Eppendorf公司;Costa 96 孔板 美國(guó)Corning公司。
1.3.1 白酒前處理
量取5 L酒樣,采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在50 ℃、-0.1 MPa條件下濃縮至50 mL,殘留物用重蒸的乙酸乙酯萃取3 次,每次50 mL,將萃取后的水相凍干后用1.0 mL超純水復(fù)溶,置于-20 ℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.2 白酒中多肽的定性方法
將1.3.1節(jié)中處理的酒樣過0.45 μm濾膜后,置于1.5 mL進(jìn)樣瓶中,采用HPLC-Q-TOF-MS鑒定該樣品中的多肽,多肽的氨基酸序列通過從頭測(cè)序算法(De novo)進(jìn)行解析。
1.3.2.1 色譜條件
流動(dòng)相A:超純水(含體積分?jǐn)?shù)0.1%甲酸溶液),流動(dòng)相B:乙腈(含體積分?jǐn)?shù)0.1%甲酸溶液);洗脫程序:0~3 min,92%流動(dòng)相A;3~15 min,92%~20%流動(dòng)相A;15~20 min,20%~8%流動(dòng)相A;20~25 min,8%~92%流動(dòng)相A;25~30 min,92%流動(dòng)相A;流速:0.5 mL/min;檢測(cè)波長(zhǎng):214 nm;柱溫:室溫(25 ℃);進(jìn)樣量:10 μL。
1.3.2.2 MS條件
TOF模式:離子源:電噴霧離子源(electron spray ionization,ESI);掃描模式:正離子模式;干燥氣溫度:300 ℃;流量:8 L/min;噴霧器壓力:241.32 kPa;毛細(xì)管電壓:4 000 V;離子掃描范圍:m/z 100~1 000;采集速率:4 張質(zhì)譜圖/s;裂解電壓:120 V;碰撞池電壓:0 V。
MS模式:離子源:ESI;掃描模式:正離子模式;干燥氣溫度:300 ℃,流量:8 L/min;鞘氣溫度:350 ℃,流量:12 L/min;噴霧器壓力:241.32 kPa;毛細(xì)管電壓:4 000 V;裂解電壓:120 V;碰撞池電壓:18 V;MS掃描范圍:m/z 50~1 000;采集速率:2 張質(zhì)譜圖/s。
1.3.3 白酒中多肽的定量分析
采用外標(biāo)曲線法對(duì)多肽進(jìn)行定量分析,方法如下:用超純水配制質(zhì)量濃度分別為0.01、0.10、1.00、5.00、10.00、25.00 mg/L的RNH標(biāo)準(zhǔn)品溶液,HPLC-Q-TOF-MS分析條件同1.3.2節(jié)。將經(jīng)過前處理的酒樣同不同質(zhì)量濃度的RNH標(biāo)準(zhǔn)品溶液在同等條件下采用MS掃描模式對(duì)目標(biāo)母離子進(jìn)行掃描,對(duì)積分峰面積與標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算多肽的質(zhì)量濃度。
1.3.4 多肽的細(xì)胞內(nèi)抗氧化活性測(cè)定
1.3.4.1 細(xì)胞培養(yǎng)
HepG2細(xì)胞采用含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5% FBS和50 μg/mL抗生素(慶大霉素、青霉素和鏈霉素)的DMEM培養(yǎng)基,在5% CO2、95%空氣、37 ℃的濕潤(rùn)培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每2 d更換一次培養(yǎng)基,待細(xì)胞融合度達(dá)到80%~90%時(shí),使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%胰蛋白酶和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.02%乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)溶液進(jìn)行分離。為了避免FBS的干擾,在測(cè)定之前將平板更換為無(wú)FBS培養(yǎng)基。取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
1.3.4.2 多肽對(duì)HepG2細(xì)胞毒性的影響
為避免多肽對(duì)細(xì)胞存活率產(chǎn)生的影響,確定適合后續(xù)實(shí)驗(yàn)的樣品濃度,將密度為1×105個(gè)/mL的細(xì)胞接種到Costa 96 孔板中,每孔加入100 μL細(xì)胞懸液,于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中貼壁培養(yǎng)24 h后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分為2 組,分別為樣品組和對(duì)照組,每組設(shè)置4 個(gè)孔。樣品組中加入10 μL質(zhì)量濃度分別為12.00、8.00、4.00、2.00、1.00、0.500、0.250、0.125 mg/mL的多肽,對(duì)照組加入等體積的無(wú)FBS培養(yǎng)基,繼續(xù)培養(yǎng)24 h;之后各組每孔加入10 μL CCK-8,放置4 h后用酶標(biāo)儀檢測(cè)波長(zhǎng)450 nm處的OD值,并按照下式計(jì)算細(xì)胞存活率。
1.3.4.3 多肽對(duì)AAPH誘導(dǎo)氧化損傷的HepG2細(xì)胞中ROS的影響
實(shí)驗(yàn)分為4 組,分別為樣品組、AAPH對(duì)照組、陽(yáng)性對(duì)照組和空白組,每組設(shè)置4 個(gè)孔。樣品組加入100 μL質(zhì)量濃度分別為1.00、2.00、4.00 mg/mL的多肽,以及含10 μmol/L 2’,7’-二氯熒光黃雙乙酸鹽(2’,7’-dichlor odihydrofluorescein diacetate,DCFH-DA)的無(wú)FBS培養(yǎng)基,對(duì)照組和空白組分別加入100 μL不含樣品、含10 μmol/L DCFH-DA的無(wú)FBS培養(yǎng)基,在37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)20 min后取出,棄去培養(yǎng)液后用無(wú)FBS培養(yǎng)基小心清洗細(xì)胞3 次。向樣品組和AAPH對(duì)照組加入100 μL濃度為200 μmol/L的AAPH溶液,向空白組加入等體積無(wú)FBS培養(yǎng)基,放入培養(yǎng)箱中繼續(xù)孵育3 h后取出,用熒光顯微鏡拍照,并使用熒光酶標(biāo)儀測(cè)定熒光強(qiáng)度,激發(fā)波長(zhǎng)488 nm、發(fā)射波長(zhǎng)525 nm[17]。陽(yáng)性對(duì)照組加入100 μL按體積比1∶1 000稀釋后的Rosup,放入培養(yǎng)箱中繼續(xù)孵育0.5 h后取出測(cè)定其熒光強(qiáng)度,測(cè)定條件同空白組。
1.3.4.4 細(xì)胞內(nèi)MDA含量和抗氧化酶(GSH-Px、SOD、CAT)活力的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)分為3 組,分別為空白組、AAPH對(duì)照組和樣品組,每組設(shè)置4 個(gè)孔。將HepG2細(xì)胞以1×105個(gè)/mL的密度接種在Costa 24 孔板中,每孔加入1 mL細(xì)胞懸液,于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中貼壁培養(yǎng)24 h后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。棄去培養(yǎng)液,樣品組每孔細(xì)胞加入600 μL質(zhì)量濃度分別為1.00、2.00、4.00 mg/mL的多肽,AAPH對(duì)照組和空白組加入等體積無(wú)FBS培養(yǎng)基,在細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育2 h,然后將細(xì)胞用PBS清洗兩次。為了誘導(dǎo)氧化應(yīng)激,樣品組和AAPH對(duì)照組每孔均加入600 μL 200 μmol/L AAPH溶液,空白組加入等體積無(wú)FBS培養(yǎng)基,在細(xì)胞培養(yǎng)箱中孵育3 h后將細(xì)胞用PBS清洗3 次。用含有1 mmol/L苯基甲烷磺酰氟的RIPA裂解液在4 ℃裂解10 min,收集裂解后的細(xì)胞,在10 000×g條件下離心5 min獲得上清液。測(cè)定上清液中的MDA含量以及GSH-Px、SOD和CAT活力,以牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)品定量測(cè)定細(xì)胞溶質(zhì)中的蛋白質(zhì)量濃度,按試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行操作。
1.3.4.5 細(xì)胞內(nèi)GSH濃度的測(cè)定
將HepG2細(xì)胞以1×105個(gè)/mL的密度接種在Costa 24 孔板中,每孔加入1.0 mL細(xì)胞懸液,于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中貼壁培養(yǎng)24 h后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過1.3.4.4節(jié)方法處理細(xì)胞。將加入600 μL 200 μmol/L AAPH溶液孵育3 h之后的細(xì)胞用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.25%胰蛋白酶-EDTA溶液在37 ℃消化5 min,然后用PBS清洗2 次。加入含F(xiàn)BS的培養(yǎng)基終止消化,并將混合物在4 ℃下以10 000×g離心10 min,收集細(xì)胞碎片沉淀物。用蛋白去除試劑去除細(xì)胞碎片沉淀物中的細(xì)胞內(nèi)蛋白,再將細(xì)胞碎片沉淀在-80~37 ℃之間快速循環(huán)兩次,然后將細(xì)胞碎片沉淀物在4 ℃保持5 min,以10 000×g離心10 min后獲得上清液。使用試劑盒測(cè)定細(xì)胞上清液中的GSH濃度。
對(duì)MS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,提取離子色譜圖,發(fā)現(xiàn)保留時(shí)間為6.794 min處m/z 426.218 4([M+H]+)的組分峰面積最大,而且峰純度高。將m/z 426.218 4的離子作為母離子進(jìn)行MS/MS分析,其離子色譜圖、MS圖及MS/MS圖如圖1所示。
圖1 多肽母離子m/z 426.218 4的離子色譜圖(A)、MS圖(B)和MS/MS圖(C)Fig.1 Extracted ion chromatogram (A), MS (B), and MS/MS (C) of m/z 426.218 4
為了得到多肽的氨基酸序列,根據(jù)文獻(xiàn)[10,17,20-23]報(bào)道的方法,采用從頭測(cè)序算法解析未知多肽的MS/MS碎片信息,確認(rèn)其氨基酸序列。多肽通常在ESI-MS/MS條件下被質(zhì)子化,當(dāng)碰撞能量在10~200 eV時(shí),多肽主要在酰胺鍵處發(fā)生斷裂,而側(cè)鏈的化學(xué)鍵在此低能量下較難發(fā)生斷裂,因此,MS/MS碎片離子主要是b離子和y離子[23]。
如圖1B所示,分析本研究得到的母離子m/z 426.218 4的MS/MS圖,推測(cè)m/z 270.091 9的碎片離子為y2離子,可能是Asn-His;推測(cè)m/z 271.121 3的碎片離子為b2離子,可能是Arg-Asn;推測(cè)m/z 156.093 7的碎片離子為y1離子,可能是His;推測(cè)m/z 157.137 7的碎片離子為b1離子,可能為Arg。綜上所述,確定m/z 426.218 4的多肽氨基酸序列為Arg-Asn-His。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 RNH結(jié)構(gòu)式Fig.2 Structure of RNH
本研究采用外標(biāo)法對(duì)RNH進(jìn)行定量分析,標(biāo)準(zhǔn)曲線的方程為y=142 567x-51 242(R2=0.997 7),計(jì)算出白酒中RNH質(zhì)量濃度為(18.78±0.34)μg/L。
2.3.1 RNH對(duì)HepG2細(xì)胞毒性的影響
圖3 RNH質(zhì)量濃度對(duì)HepG2細(xì)胞存活率的影響Fig.3 Effect of RNH concentration on viability of HepG2 cells
如圖3所示,當(dāng)RNH質(zhì)量濃度在4.00 mg/mL以內(nèi)時(shí),隨著樣品質(zhì)量濃度的增加,細(xì)胞死亡率基本沒有變化;但當(dāng)RNH質(zhì)量濃度達(dá)到4.00 mg/mL時(shí),細(xì)胞死亡率顯著增加(P<0.05),表明在此質(zhì)量濃度下HepG2細(xì)胞已經(jīng)受到損傷,但是存活率依舊在80%以上,可以視為細(xì)胞在此條件下能正常存活。為了考察不同RNH質(zhì)量濃度對(duì)細(xì)胞抗氧化性的影響,選擇3 個(gè)質(zhì)量濃度1.00、2.00、4.00 mg/mL作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的樣品質(zhì)量濃度。
2.3.2 RNH對(duì)AAPH誘導(dǎo)的氧化損傷HepG2細(xì)胞內(nèi)ROS的影響
AAPH是一種偶氮化合物,在37 ℃下可以自發(fā)分解產(chǎn)生自由基。其產(chǎn)生的自由基與氧立即發(fā)生反應(yīng)而引起脂質(zhì)氧化[24]。細(xì)胞膜脂質(zhì)的氧化降解可導(dǎo)致其喪失完整性,同時(shí)導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)制產(chǎn)生缺陷并且增加細(xì)胞膜的滲透性,使得AAPH可滲透細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,引起ROS的產(chǎn)生[25]。因此,用AAPH誘導(dǎo)氧化應(yīng)激,通過細(xì)胞內(nèi)ROS的濃度來(lái)反映HepG2細(xì)胞的氧化損傷是一種有效方式。
本研究利用熒光探針DCFH-DA進(jìn)行ROS檢測(cè)。DCFH-DA本身沒有熒光,可以自由穿過細(xì)胞膜,進(jìn)入細(xì)胞后,可以被細(xì)胞內(nèi)的酯酶水解生成沒有熒光的DCFH,而DCFH不能透過細(xì)胞膜,而且可以被細(xì)胞內(nèi)ROS氧化為具有熒光的7’-二氯熒光素(7’-dichlorofluorescein,DCF),根據(jù)DCF熒光強(qiáng)度即可知細(xì)胞內(nèi)ROS水平[26-27]。
圖 4 RNH對(duì)AAPH誘導(dǎo)的氧化損傷HepG2細(xì)胞內(nèi)ROS的影響Fig.4 Effect of RNH on intracellular ROS in HepG2 cells with AAPH-induced oxidative damage
如圖4A所示,空白組未經(jīng)AAPH處理,顯示出比較弱的熒光,說(shuō)明細(xì)胞沒有受到氧化損傷。相比而言,AAPH對(duì)照組熒光較強(qiáng)。與AAPH對(duì)照組相比,經(jīng)過不同質(zhì)量濃度RNH預(yù)處理的樣品組表現(xiàn)出了較弱的熒光,說(shuō)明多肽在一定程度上降低了細(xì)胞內(nèi)ROS水平。為了避免人眼主觀性的差異,用酶標(biāo)儀對(duì)細(xì)胞內(nèi)熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果如圖4B所示。與AAPH對(duì)照組相比,加入不同質(zhì)量濃度的RNH顯著減少了ROS產(chǎn)生(P<0.05),而且呈濃度依賴性。這表明用RNH處理后的HepG2細(xì)胞受到部分保護(hù),可防止其受到氧化損傷,而且RNH的質(zhì)量濃度越高,保護(hù)效果越好。
2.3.3 多肽對(duì)細(xì)胞內(nèi)MDA含量的影響
細(xì)胞膜降解的一個(gè)重要步驟是ROS與多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)的雙鍵反應(yīng),產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化氫,引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用,并因此形成脂質(zhì)過氧化物[28]。MDA是一種由過氧化PUFA(主要是花生四烯酸)斷裂形成的三碳化合物,是脂質(zhì)過氧化的主要產(chǎn)物之一[29]。因此,MDA含量可以反映機(jī)體內(nèi)過氧化程度,從而間接反映細(xì)胞損傷程度。
圖 5 RNH對(duì)細(xì)胞內(nèi)MDA含量的影響Fig.5 Effect of RNH concentration on intracellular MDA
如圖5所示,與空白組相比,經(jīng)過200 μmol/L AAPH處理3 h后的HepG2細(xì)胞中MDA含量顯著增加(P<0.05)。與AAPH對(duì)照組相比,用不同質(zhì)量濃度RNH預(yù)處理2 h后均對(duì)細(xì)胞內(nèi)MDA含量有所抑制:其中低質(zhì)量濃度(1.00 mg/mL)RNH處理后的HepG2細(xì)胞中MDA含量為1.08 nmol/mg,其對(duì)細(xì)胞內(nèi)MDA的抑制率為45.24%;而高質(zhì)量濃度(4.00 mg/mL)RNH處理后的細(xì)胞內(nèi)MDA含量為0.24 nmol/mg,其抑制率為88.10%,且與正常細(xì)胞相比無(wú)顯著性差異(P>0.05)。以上結(jié)果表明,RNH對(duì)AAPH誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞內(nèi)氧化損傷具有一定的保護(hù)作用,且具有抗氧化活性。
2.3.4 RNH對(duì)AAPH誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞中GSH濃度的影響
GSH是細(xì)胞內(nèi)非常重要的一種非酶系統(tǒng)抗氧化劑,是體內(nèi)清除ROS的一種重要物質(zhì),對(duì)于維持機(jī)體的氧化還原平衡意義重大。GSH濃度的減小表明機(jī)體發(fā)生了強(qiáng)烈的氧化應(yīng)激反應(yīng),因此抗氧化劑保護(hù)細(xì)胞氧化損傷的一種有效途徑就是減少細(xì)胞內(nèi)GSH的消耗[23,30]。
圖 6 RNH對(duì)AAPH誘導(dǎo)的氧化損傷HepG2細(xì)胞內(nèi)GSH濃度的影響Fig.6 Effect of RNH concentration on intracellular GSH
如圖6所示,與空白組相比,加入AAPH之后GSH濃度顯著降低(P<0.05),說(shuō)明AAPH對(duì)細(xì)胞造成了氧化損傷,細(xì)胞為了抵御氧化損傷,導(dǎo)致GSH被消耗。但是,在加入RNH對(duì)細(xì)胞進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)之后,再加入AAPH進(jìn)行氧化損傷,其GSH濃度均顯著高于AAPH對(duì)照組(P<0.05)??梢?,RNH可以提高HepG2細(xì)胞中的GSH濃度,減少AAPH誘導(dǎo)的氧化損傷,具有一定的抗氧化能力。
2.3.5 RNH對(duì)細(xì)胞內(nèi)GSH-Px、SOD、CAT活力的影響
作為酶促系統(tǒng)中重要的抗氧化劑,細(xì)胞內(nèi)GSH-Px、SOD、CAT 3 種酶主要通過間接清除自由基的方式減少對(duì)GSH的消耗,提高其自身活力從而抑制過氧化反應(yīng)[19]。其中SOD可以清除人體內(nèi)的自由基,催化O2-·形成H2O2和O2,而CAT和GSH-Px可將H2O2轉(zhuǎn)化為H2O,三者都是哺乳動(dòng)物體內(nèi)重要的抗氧化酶,其中SOD被認(rèn)為是防止氧化損傷的關(guān)鍵酶,具有獨(dú)特的生物活性。因此,可以將抗氧化酶活力的變化作為細(xì)胞抗氧化應(yīng)激的生物性標(biāo)志[12,31]。
表 1 RNH對(duì)AAPH誘導(dǎo)的氧化損傷HepG2細(xì)胞內(nèi)CAT、GSH-Px和SOD活力變化的影響Table1 Effect of RNH on GSH-Px, SOD and CAT activities in HepG2 cells with AAPH-induced damage
如表1所示,與空白組相比,使用AAPH處理3 h可顯著抑制GSH-Px、SOD和CAT活力(P<0.05),其抑制率分別為60.00%、47.33%和48.37%,表明AAPH處理增加了HepG2細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激。RNH組與AAPH對(duì)照組相比,GSH-Px、SOD和CAT活力都有所提升,低質(zhì)量濃度組分別增加32.14%、57.79%和27.85%,中質(zhì)量濃度組分別增加96.42%、138.94%和244.30%,高質(zhì)量濃度組分別增加250.00%、280.22%和560.76%。以上結(jié)果表明,多肽對(duì)AAPH誘導(dǎo)的氧化損傷HepG2細(xì)胞氧化應(yīng)激具有保護(hù)作用。Du Yichen[32]和Wang Liying[33]等的研究發(fā)現(xiàn),肽具有抗氧化能力,其可以通過改善細(xì)胞內(nèi)重要抗氧化酶(GSH-Px、SOD和CAT)的活力來(lái)保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的相關(guān)損傷。在本研究中,RNH也通過增加GSH-Px、SOD和CAT 3 種抗氧化酶活力,有效地激發(fā)了HepG2細(xì)胞的抗氧化酶系防御系統(tǒng),減少氧化應(yīng)激損傷。
多肽的抗氧化性主要與其氨基酸組成、排列順序、分子質(zhì)量大小及其空間結(jié)構(gòu)等相關(guān)。由于His結(jié)構(gòu)中含有的咪唑基團(tuán)具有良好的供電子和供氫能力,因此具有良好的自由基清除能力。據(jù)報(bào)道,咪唑基團(tuán)能抑制脂質(zhì)過氧化,如Chen Huaming等[34]從大豆β-伴球蛋白水解產(chǎn)物中鑒定出6 個(gè)肽,其中4 個(gè)含有His,這些肽均能抑制脂質(zhì)過氧化。另外,Escudero等[35]從火腿中鑒定出一系列多肽,發(fā)現(xiàn)含有His的肽段SSAHT和IHSGSVG也都具有一定的抗氧化能力,并指出這是序列中His的貢獻(xiàn)。另外,也有研究表明His能促進(jìn)血紅素的SOD活力[36-37],從而發(fā)揮其抗氧化作用。因此,本研究從白酒中分離鑒定出的多肽RNH的抗氧化性也可能是His的貢獻(xiàn)。
本研究利用HPLC-Q-TOF-MS在芝麻香型白酒中鑒定出一種三肽RNH,通過AAPH誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞氧化損傷模型,發(fā)現(xiàn)該三肽具有一定的細(xì)胞內(nèi)抗氧化活性,不僅可以提高機(jī)體內(nèi)還原性物質(zhì)GSH的濃度,清除細(xì)胞內(nèi)ROS,而且能夠提高細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶(GSH-Px、SOD、CAT)的活力,同時(shí)可以防止MDA含量的增加,降低細(xì)胞中AAPH誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化水平,從而提高細(xì)胞的抗氧化能力。
目前已報(bào)道的白酒中具有生物活性的多肽還很少,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅可以為功能性白酒的研究提供一定的參考,而且可以為食源性生物活性肽在白酒工業(yè)中的應(yīng)用提供一定的依據(jù)。今后將繼續(xù)對(duì)白酒中的各種健康因子進(jìn)行研究,尤其是不同香型白酒的功效將是主要研究目標(biāo)。