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        狗棗獼猴桃壓縮餅干醇提物的抗輻射功能研究

        2019-06-03 03:36:06左麗麗任婷婷勾文哲富校軼王舒然
        食品與機(jī)械 2019年4期
        關(guān)鍵詞:獼猴桃肝細(xì)胞誘導(dǎo)

        左麗麗 任婷婷 勾文哲 富校軼 王舒然

        (吉林醫(yī)藥學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院,吉林 吉林 132013)

        21世紀(jì),輻射已經(jīng)滲透到人們生活的各個領(lǐng)域,誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生一系列疾病[1-2],加強(qiáng)對輻射損傷的防護(hù),減輕放射性疾病已經(jīng)成為當(dāng)今社會亟待解決的重要課題[3-4]。人工合成輻射防護(hù)劑大都存在價格昂貴、毒副作用強(qiáng),不能長期服用等一系列缺點(diǎn),因此開發(fā)安全、健康、高效、無毒或低毒的天然抗輻射制劑或食品越來越受到關(guān)注[5-7]。狗棗獼猴桃是東北地區(qū)的野生漿果,含有豐富的多酚、黃酮、維生素等多種天然活性成分[8-10],表現(xiàn)出很好的抗氧化和抗輻射活性[11-12]。因此開發(fā)狗棗獼猴桃抗輻射制劑或產(chǎn)品對于接觸輻射的人群具有重要意義。有研究[13-15]顯示水果、蔬菜中多酚、黃酮、多糖等活性成分都表現(xiàn)出很好的抗輻射活性,但是這些活性成分的分離純化及制備工藝復(fù)雜,成本高,應(yīng)用于市場有一定的局限性,因此,開發(fā)天然、健康的狗棗獼猴桃抗輻射產(chǎn)品勢在必行。而狗棗獼猴桃壓縮餅干具有營養(yǎng)成分豐富、體積小,便于攜帶、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),因此,研究其抗輻射功能,對于接觸輻射的普通人群,尤其對于航天、軍隊以及醫(yī)用工作者具有重要的意義,同時也為狗棗獼猴桃產(chǎn)品的進(jìn)一步開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        狗棗獼猴桃壓縮餅干:吉林醫(yī)藥學(xué)院食品工藝實(shí)驗(yàn)室制備;

        RPMI Medium 1640:500 mL,美國Hyclone公司;

        胰酶:酶活≥180 U/mg,?;锟萍加邢薰荆?/p>

        噻唑藍(lán)MTT:分析純,北京索萊寶科技有限公司;

        二甲基亞礬DMSO:分析純,天津市富宇精細(xì)化工有限公司;

        青霉素—鏈霉素雙抗溶液(100×):?;锟萍加邢薰?;

        RNaseA:酶活≥50 U/mg,北京索萊寶科技有限公司;

        碘化丙啶PI:純度≥95%,北京索萊寶科技有限公司;

        胎牛血清:優(yōu)級,無支原體,浙江天杭生物科技有限公司;

        乙醇:分析純,天津奧普升化工有限公司;

        細(xì)胞凋亡試劑盒(100rxn):諾唯贊生物科技有限公司。

        1.2 儀器及設(shè)備

        超聲波清洗儀:KQ500B型,上海越眾儀器設(shè)備;

        旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:RE-300型,上海亞榮生化儀器廠;

        水浴鍋:DK-98-IIA+型,天津市泰斯特儀器公司;

        CO2培養(yǎng)箱:CLASS100型,賽默飛世爾科技(中國)有限公司;

        酶標(biāo)儀:Epoch型,美國伯騰儀器有限公司;

        流式細(xì)胞儀:C6型,美國BD公司;

        超凈臺:SW-CJ-2G型,上海市索域試驗(yàn)設(shè)備公司;

        低速離心機(jī):SC-3612型,安徽中科中佳科技公司。

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 狗棗獼猴桃壓縮餅干的制備 通過正交試驗(yàn)獲得狗棗獼猴桃壓縮餅干的制備工藝:狗棗獼猴桃4 g,低筋面粉28 g,奶粉3.5 g,白砂糖15 g,食用油7 g,飲用水7 g。充分混勻調(diào)配,壓塊,上火180 ℃,下火190 ℃,烤制7 min,冷卻至室溫。

        1.3.2 樣品前處理 稱取一定量的狗棗獼猴桃壓縮餅干以及空白對照餅干(即不加狗棗獼猴桃粉制作的壓縮餅干),將其粉碎,以1∶10(g/L)的料液比加入60%的乙醇,混勻后在超聲波清洗儀上進(jìn)行提取(50 ℃,30 min),過濾,濾渣按照上述方法重復(fù)提取2次,合并濾液,50 ℃條件下通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將其濃縮至一定體積,即得加藥組和藥物空白組提取物,分裝后置于-20 ℃冰箱備用。

        1.3.3 建立紫外輻射誘導(dǎo)的氧化損傷模型 選擇生長狀況良好的肝細(xì)胞HL-7702,胰酶消化制成細(xì)胞懸浮液,利用血球計數(shù)板計數(shù),達(dá)到2.5×105個/mL即可鋪入96孔板,每孔100 μL,于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng),待細(xì)胞貼壁后使用紫外燈進(jìn)行梯度照射(0,5,10,15,20,25,30,35,40,45 min),輻射后立即放入培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)結(jié)束后每孔加入10 μL MTT溶液,于37 ℃ 繼續(xù)孵育4 h終止培養(yǎng)。小心吸棄孔內(nèi)溶液,然后每孔加入150 μL的DMSO,振蕩使沉淀溶解,使用酶標(biāo)儀檢測吸光度[16-18],計算各組相對于輻射對照組的細(xì)胞損傷情況,確定輻射模型的時間。

        1.3.4 狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞增殖能力的影響

        (1)防護(hù)組:選擇生長狀況良好的肝細(xì)胞HL-7702,胰酶消化制成細(xì)胞懸浮液,細(xì)胞數(shù)量達(dá)到2.5×105個/mL即可鋪入96孔板,待細(xì)胞貼壁生長后加入不同濃度的狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分(0,10,20,30,40,50,60,70,80 mg/mL),繼續(xù)培養(yǎng)2 h,根據(jù)輻射模型時間進(jìn)行紫外燈照射,繼續(xù)培養(yǎng)48 h,培養(yǎng)結(jié)束后按照上述方法用酶標(biāo)儀測定吸光度,計算各組相對于輻射對照組的細(xì)胞損傷[19-20]。

        (2)修復(fù)組:在同樣條件下,待細(xì)胞貼壁后進(jìn)行紫外燈的照射,培養(yǎng)一段時間后加入不同濃度的狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分,繼續(xù)培養(yǎng),之后同防護(hù)組。

        1.3.5 狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞周期的影響

        (1)防護(hù)組:選擇生長狀況良好的肝細(xì)胞HL-7702,胰酶消化制成細(xì)胞懸浮液,達(dá)到2.5×105個/mL即可鋪入6孔板,每孔2 mL,設(shè)置模型組、加藥組、藥物空白組和空白組,每組3個平行,于37 ℃,5% CO2條件下培養(yǎng),待細(xì)胞貼壁后根據(jù)輻射模型時間對模型組、加藥組、藥物空白組進(jìn)行紫外燈照射,繼續(xù)培養(yǎng)2 h,加藥組每孔加入不同濃度的狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分(低、中、高3個劑量),藥物空白組以低劑量形式加入6孔板中,繼續(xù)培養(yǎng)48 h。分別收集各組的細(xì)胞,用PBS溶液洗滌2次,加入預(yù)冷的75%乙醇固定,4 ℃過夜。固定后的細(xì)胞用PBS洗滌2次,加入終濃度為100 μg/mL的RNA酶和PI染色液,4 ℃條件下避光染色60 min,用200目篩網(wǎng)對其進(jìn)行過濾,流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞周期分布情況,ModFit LT軟件分析細(xì)胞周期[21-22]。

        (2)修復(fù)組:在同樣條件下,待細(xì)胞貼壁后進(jìn)行紫外燈的照射,培養(yǎng)一段時間后加入不同濃度的狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分,同時進(jìn)行藥物空白組試驗(yàn),繼續(xù)培養(yǎng),之后同于防護(hù)組。

        1.3.6 狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡的影響

        (1)防護(hù)組:選擇生長狀況良好的肝細(xì)胞,利用血球計數(shù)板計數(shù),達(dá)到2.5×105個/mL即可鋪入6孔板,每孔2 mL,設(shè)置模型組、加藥組、藥物空白組和空白組,加藥組根據(jù)確定的最佳加入量設(shè)計低、中、高3個劑量加入到6孔板中,藥物空白組以低劑量形式加入6孔板中,培養(yǎng)2 h 后模型組、加藥組、藥物空白組紫外照射20 min,繼續(xù)培養(yǎng)48 h。用胰酶(不含EDTA)消化收集各組細(xì)胞,用預(yù)冷的PBS洗滌2次,棄上清后,首先在3個空白樣品中各加入100 μL的1×Binding Buffer重懸細(xì)胞,其中2個空白樣中1個加入5 μL的Annexin V-FITC,另1個加入5 μL 的PI,避光,室溫反應(yīng)10 min后各加入400 μL的1×Binding Buffer,混勻后用200 目的絹布過濾,用流式細(xì)胞儀檢測。其他樣品中分別加入100 μL的1×Binding Buffer重懸細(xì)胞,再加入Annexin V-FITC和PI溶液各5 μL,室溫下避光反應(yīng)10 min后加入400 μL的1×Binding Buffer混勻,用200目的絹布過濾,通過流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞凋亡的情況[23-25]。

        (2)修復(fù)組:在同樣條件下,待細(xì)胞貼壁后進(jìn)行紫外燈的照射,培養(yǎng)2 h后加入不同濃度的狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分,同時進(jìn)行藥物空白組試驗(yàn),繼續(xù)培養(yǎng)48 h,用胰酶(不含EDTA)消化收集各組細(xì)胞,之后同防護(hù)組。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        試驗(yàn)中測定結(jié)果進(jìn)行3次平行試驗(yàn),最后結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)方差表示。結(jié)果采用統(tǒng)計分析軟件SPSS、Origin 8.5進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析,P<0.05具有顯著性差異,P<0.01具有極顯著性差異。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 輻射誘導(dǎo)的氧化損傷模型

        如圖1所示,隨著輻射時間的延長肝細(xì)胞的增殖率逐漸降低,當(dāng)輻射時間為20 min時,細(xì)胞增殖率下降到50%以下,表明紫外輻射誘導(dǎo)的氧化損傷模型建立成功。因此,確定20 min 為后期輻射損傷時間。

        圖1 輻射誘導(dǎo)的氧化損傷模型Figure 1 Radiation induced oxidative damage model

        2.2 MTT試驗(yàn)

        2.2.1 防護(hù)組 如圖2所示,隨著加藥量的增加,HL-7702肝細(xì)胞的增殖率也逐漸增加,表明防護(hù)作用在逐漸加強(qiáng),加藥量達(dá)到70 mg/mL時,增殖率達(dá)到64.8%,效果最佳,繼續(xù)增大加藥量,細(xì)胞增殖率變化不大,故確定70 mg/mL為預(yù)防作用的最佳加藥量。

        2.2.2 修復(fù)組 如圖3所示,隨著加藥量的增加,治療作用逐漸增強(qiáng),當(dāng)加藥量達(dá)到60 mg/mL時,增殖率達(dá)到113.98%,效果最佳,繼續(xù)增大加藥量,細(xì)胞增殖率出現(xiàn)下降趨勢,故確定60 mg/mL為治療作用的最佳加藥量。

        圖2 防護(hù)作用Figure 2 Protetive effect

        圖3 修復(fù)作用Figure 3 Therapeutical effect

        2.3 細(xì)胞周期試驗(yàn)

        2.3.1 狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞周期預(yù)防作用的影響 如表1和圖4所示,對比空白組和模型組,模型組的G2/M期的細(xì)胞比例(21.85±0.48)明顯大于空白組的G2/M期細(xì)胞比例(12.91±0.76),同時模型組的G0/G1期的細(xì)胞比例比空白組有所下降,表明輻射損傷引起肝細(xì)胞阻滯在G2/M期,使其不能進(jìn)入下一階段。同時進(jìn)行藥物空白試驗(yàn),壓縮餅干提取物中一定濃度的大分子物質(zhì)對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞周期有一定的影響,但效果不及狗棗獼猴桃壓縮餅干提取物。加入不同濃度的狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分后G2/M期的細(xì)胞比例存在減小的趨勢,在一定程度上控制了輻射引起的細(xì)胞周期阻滯,防止肝細(xì)胞的輻射損傷,使其逐步恢復(fù)肝細(xì)胞的增殖能力??梢?,狗棗獼猴桃壓縮餅干對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞有一定的預(yù)防作用。

        2.3.2 對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞細(xì)胞周期治療作用的影響

        如表2和圖5所示,與空白對照組(8.70±2.22)相比,模型組G2/M期的細(xì)胞比例(17.36±1.29)顯著增加,表明紫外輻射會引起細(xì)胞阻滯在G2/M期,使其不能進(jìn)入下一階段。與模型組相比,不同濃度的加藥組G2/M期的細(xì)胞比例存在減小的趨勢,一定程度上控制了輻射引起的細(xì)胞周期阻滯,保護(hù)肝細(xì)胞由輻射引起的損傷,使其逐步恢復(fù)肝細(xì)胞增殖能力。同時進(jìn)行藥物空白組試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)壓縮餅干中的大分子物質(zhì)對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞周期有一定的影響,但效果不及狗棗獼猴桃壓縮餅干提取物。

        圖4 餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞周期的預(yù)防作用Figure 4 The protetive effect of biscuit active ingredients on hepatocyte cell cycle induced by radiation

        表1餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)肝細(xì)胞周期的預(yù)防作用?
        Table 1 The protetive effect of biscuit active ingredients on hepatocyte cell cycle induced by radiation

        組別G0/G1SG2/M空白組62.47±0.6924.63±1.4512.91±0.76模型組50.64±1.8227.52±1.3421.85±0.48藥物空白組56.76±1.8426.27±1.4016.97±0.44加藥組(300 mg/mL)56.34±0.0323.93±0.3919.73±0.35加藥組(500 mg/mL)51.06±3.4026.65±1.2222.27±2.14加藥組(700 mg/mL)53.51±0.3726.72±0.6819.78±0.32加藥組(900 mg/mL)53.55±3.5425.78±3.1420.69±0.39

        ? 藥物空白組為不加狗棗獼猴桃粉制作的壓縮餅干提取物。

        表2餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)肝細(xì)胞周期的治療作用?
        Table 2 The repair effect of biscuit active ingredients on hepatocyte cell cycle induced by radiation

        組別G0/G1SG2/M空白組58.02±1.1333.28±3.358.70±2.22模型組61.98±2.0920.64±0.8617.36±1.29藥物空白組61.11±0.9324.07±0.7614.83±0.17加藥組(200 mg/mL)60.97±0.9321.20±1.4117.84±0.47加藥組(400 mg/mL)62.12±1.6420.54±0.2817.35±1.92加藥組(600 mg/mL)63.37±2.8219.82±3.3716.82±0.54加藥組(800 mg/mL)63.23±1.4119.51±0.7017.27±0.72

        ? 藥物空白組為不加狗棗獼猴桃粉制作的壓縮餅干提取物。

        圖5 餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞周期的治療作用Figure 5 The repair effect of biscuit active ingredients on hepatocyte cell cycle induced by radiation

        2.4 細(xì)胞凋亡試驗(yàn)

        2.4.1 狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分對肝細(xì)胞凋亡的預(yù)防作用 如表3和圖6所示,與空白對照組(1.25±1.77)相比,輻射模型組細(xì)胞凋亡率(13.42±1.30)顯著上升,表明輻射對肝細(xì)胞造成一定程度的損傷,而加入一定量狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分,隨著濃度的提高,肝細(xì)胞凋亡率逐漸下降,表明了狗棗獼猴桃壓縮餅干對輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡存在顯著的抑制作用。同時進(jìn)行藥物空白組試驗(yàn),結(jié)果表明壓縮餅干中的大分子物質(zhì)對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡有少許的抑制作用,但效果不及狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分。即狗棗獼猴桃壓縮餅干有一定的抗輻射作用。

        2.4.2 狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分對肝細(xì)胞凋亡的修復(fù)作用 如表4和圖7所示,與空白對照組(1.65±0.07)相比,模型組細(xì)胞凋亡率(11.75±1.91)顯著上升,表明輻射對肝細(xì)胞造成一定程度的損傷;隨著加藥濃度的提高,肝細(xì)胞凋亡率逐漸下降,表明狗棗獼猴桃壓縮餅干對輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡存在顯著的抑制作用。同時進(jìn)行藥物空白組試驗(yàn),檢驗(yàn)壓縮餅干中大分子物質(zhì)對輻射的影響,結(jié)果表明其中的大分子物質(zhì)對輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡有少許抑制作用,但作用效果不及狗棗獼猴桃壓縮餅干中的活性成分,即研制的狗棗獼猴桃壓縮餅干具有一定的輻射防護(hù)作用。

        表3餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡率的預(yù)防作用?
        Table 3 The protective effect of biscuit active components on the apoptosis rate of hepatocytes induced by radiation

        %

        ? 藥物空白組為不加狗棗獼猴桃粉制作的壓縮餅干提取物。

        圖6 餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡的預(yù)防作用Figure 6 The protective effect of biscuit active components on radiation-induced hepatocyte apoptosis

        圖7 餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡的治療作用Figure 7 The repair effect of biscuit active components on radiation-induced hepatocyte apoptosis

        表4餅干活性成分對輻射誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡率的治療作用?
        Table 4 The repair of biscuit active components on the apoptosis rate of hepatocytes induced by radiation

        %

        ? 藥物空白組為不加狗棗獼猴桃粉制作的壓縮餅干提取物。

        3 結(jié)論

        本研究通過MTT試驗(yàn)、細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡試驗(yàn),結(jié)果表明狗棗獼猴桃壓縮餅干具有一定的抗輻射功能,對紫外輻射誘導(dǎo)的損傷有一定的預(yù)防和修復(fù)效果,加藥量達(dá)到70 mg/mL時狗棗獼猴桃壓縮餅干預(yù)防作用最佳,而加藥量達(dá)到60 mg/mL時修復(fù)作用較好。一定量的狗棗獼猴桃壓縮餅干活性成分能夠有效抑制輻射引起的細(xì)胞周期阻滯,使其恢復(fù)肝細(xì)胞的增殖能力,同時能夠有效降低輻射引起的細(xì)胞凋亡,保護(hù)細(xì)胞不受損傷。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了狗棗獼猴桃壓縮餅干的抗輻射功能,為航天、軍隊、醫(yī)用工作者以及日常接觸輻射的人群提供了安全保障,同時也為后續(xù)進(jìn)一步深入研究其抗輻射作用機(jī)制提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

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