程美玲,黃 鑫,安曈昕,范江平,李建賓,希從芳
(1.云南農(nóng)業(yè)大學 動物醫(yī)學院,云南 昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學與生物技術(shù)學院,云南 昆明 650201;3.云南農(nóng)業(yè)大學 食品科學技術(shù)學院,云南 昆明 650201)
隨著社會的發(fā)展,人們對健康長壽的需求日益增長,因此,研發(fā)抗氧化、抗疲勞食品及保健品等已成為國內(nèi)外的研究熱點[1-2]?;ㄇ嗨厥且活惙植荚谧匀唤缰械母呱仡慄S酮,是一種天然強抗氧化劑,它除了可以賦予鮮花、水果和蔬菜紅色、紫色和藍色外,還可以促進機體健康[3]。已有研究表明:紫山藥花青素具有抗腫瘤活性[4],黑豆皮[5]和紫薯[6]花青素具有降血脂及抗氧化效果,黑枸杞花青素具有抗疲勞功能[7-8],野葛花[9]、藍莓[10]和葡萄籽[11]花青素對小鼠具有抗疲勞及體內(nèi)抗氧化作用,藍莓花青素還可誘導細胞凋亡[12-13]。
玫瑰(Rosa rugosa),又稱刺玫花、刺客、穿心玫瑰,為薔薇科薔薇屬多年生灌木。云南氣候溫和,適宜藥用玫瑰生長發(fā)育,其產(chǎn)量高、品質(zhì)好、花期長,已成為中國藥用玫瑰主產(chǎn)區(qū)。玫瑰花瓣中不僅富含維生素C和維生素E等多種維生素以及檸檬酸和蘋果酸等有機酸,而且還富含花青素,但鮮有關(guān)于藥用玫瑰花青素的研究報道。鑒于此,本研究通過給小鼠灌服玫瑰花青素提取物后,測定小鼠負重游泳時間及抗疲勞和抗氧化相關(guān)指標,探討玫瑰花青素抗疲勞和抗氧化的功效,旨在為云南藥用玫瑰花青素功效的深入研究及系列產(chǎn)品的研發(fā)和應用提供一定的科學依據(jù)。
玫瑰花青素:由云南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與生物技術(shù)學院實驗室自制。試驗動物:SPF級,健康雄性昆明種小白鼠40只,體質(zhì)量 (20±2) g,購自昆明醫(yī)科大學實驗動物學部,許可證號:SCXK (滇)K2015-0002。
尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、血乳酸(blood lactic acid,BLA)、乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase,LDH)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、總超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase,T-SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxide dismutase,GSH-Px)和總抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)測定試劑盒均購自南京建成生物工程研究所。
1.3.1 試驗動物分組及灌胃
將適應7 d后的40只健康雄性昆明小鼠隨機分為4組,每組10只,即對照組(蒸餾水,20 mL/kg)、玫瑰花青素低劑量組(100 mg/kg)、中劑量組(150 mg/kg)和高劑量組(200 mg/kg)。每天定時灌胃1次,連續(xù)灌胃30 d。小鼠飼養(yǎng)環(huán)境:溫度20~22 ℃,相對濕度50%~60%。試驗期間小鼠自由采食和飲水。
1.3.2 負重游泳時間測定
末次給予玫瑰花青素灌胃30 min 后,小鼠尾根負荷5%體質(zhì)量的鉛皮,然后置小鼠于游泳箱中,水溫(25±0.5) ℃,水深大于25 cm,記錄小鼠從開始游泳至沉于水面下10 s后不能浮出水面的時間,即為力竭時間[14],以客觀地反映其運動疲勞的程度[15]。
1.3.3 抗疲勞和抗氧化生化指標測定
在小鼠負重游泳休息30 min后,摘除眼球采血。血液在4 ℃下3 000 r/min離心20 min,分離血清,-80 ℃以下保存?zhèn)溆?;將采血后的小鼠立即處死,摘取肝臟,用冰生理鹽水將肝臟制成10%的勻漿,在4 ℃下5 000 r/min離心10 min,收集上清液,-80 ℃以下保存?zhèn)溆谩0凑崭髟噭┖姓f明書測定BUN、BLA和MDA的含量、LDH、T-SOD和GSH-Px的活性以及T-AOC等指標。
1.3.4 抗氧化與抗疲勞的相關(guān)性分析
以低、中、高3個劑量組小鼠血清中的TAOC為橫坐標,分別以LDH活性以及BUN和BLA含量為縱坐標,繪制T-AOC與LDH、BUN、BLA之間的關(guān)系圖,以分析抗氧化與抗疲勞的相關(guān)性。
數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 17.0軟件進行處理分析,結(jié)果均用“平均值±標準差”表示。將3個不同劑量組分別與對照組進行獨立樣本的t檢驗,P<0.05為具有顯著性差異,P<0.01為具有極顯著性差異。
由表1可知:與對照組相比,低、中、高劑量組的小鼠負重游泳時間都極顯著增加(P<0.01);與低劑量組相比,中、高劑量組的小鼠負重游泳時間極顯著增加(P<0.01);與中劑量組相比,高劑量組的小鼠負重游泳時間顯著增加(P<0.05)。說明玫瑰花青素能顯著延長小鼠負重游泳時間,有效緩解運動疲勞;在一定范圍內(nèi),小鼠負重游泳時間與玫瑰花青素攝入量呈劑量依賴關(guān)系。
表1 玫瑰花青素對小鼠負重游泳時間的影響Tab.1 Effects of rose anthocyanin on the swimming time with load in mice
由表2可知:與對照組相比,低、中、高劑量組小鼠血液中BLA含量均極顯著降低(P<0.01),分別降低17.25%、28.11%和41.44%;且隨著玫瑰花青素劑量的增加,BLA含量極顯著降低(P<0.01)。與對照組相比,低、中、高劑量組小鼠血液中的BUN含量分別顯著降低11.84%、21.32%和33.96% (P<0.01或P<0.05);且隨著玫瑰花青素劑量的增加,BUN含量降低。與對照組相比,低、中、高劑量組LDH活性均極顯著升高(P<0.01),分別升高13.24%、42.34%和68.87%;且隨著玫瑰花青素劑量的增加,LDH活性極顯著升高(P<0.01)。表明玫瑰花青素降低了小鼠運動后血液中BLA和BUN含量,增加LDH活性,可有效緩解運動時的疲勞。
表2 玫瑰花青素對小鼠血液中BLA和BUN含量及LDH活性的影響Tab.2 Effects of rose anthocyanin on the contents of BLA and BUN,and the activity of LDH in blood of mice
2.3.1 對小鼠血清中相關(guān)指標的影響
由表3可知:與對照組相比,低、中、高劑量組小鼠血清中的MDA含量分別降低9.67%、15.31%和15.65%,其中,中、高劑量組與對照組差異極顯著(P<0.01);與低劑量組相比,中、高劑量組MDA含量顯著降低(P<0.05)。與對照組相比,低、中劑量組小鼠血清中的T-AOC水平顯著增加(P<0.05),高劑量組T-AOC水平極顯著增加(P<0.01);與低劑量組相比,高劑量組T-AOC水平顯著增加(P<0.05)。與對照組相比,低劑量組小鼠血清中的GSH-Px活性顯著升高(P<0.05),中、高劑量組GSH-Px活性極顯著升高(P<0.01);與低劑量組相比,中、高劑量組GSH-Px活性極顯著升高(P<0.01)。與對照組相比,低、中、高劑量組小鼠血清中的T-SOD活性極顯著升高(P<0.01);與低劑量組相比,中、高劑量組的T-SOD活性極顯著升高(P<0.01)。
2.3.2 對小鼠肝臟中相關(guān)指標的影響
由表3還可知:與對照組相比,低、中、高劑量組小鼠肝臟中的MDA含量均極顯著降低(P<0.01),且高劑量組的MDA含量均極顯著低于低、中劑量組(P<0.01)。與對照組相比,低、中劑量組小鼠肝臟中T-AOC水平顯著升高(P<0.05);且隨著玫瑰花青素劑量的增加,T-AOC水平顯著或極顯著升高(P<0.05或P<0.01)。與對照組相比,低、中劑量組小鼠肝臟中的GSH-Px活性顯著增加(P<0.05),高劑量組的GSH-Px活性極顯著增加(P<0.01);高劑量組的GSH-Px活性顯著高于低、中劑量組(P<0.05);但低、中劑量組的GSH-Px活性無顯著差異(P>0.05)。與對照組相比,低、中、高劑量組小鼠肝臟中T-SOD活性均極顯著增加(P<0.01);且隨著玫瑰花青素劑量的增加,T-SOD活性極顯著升高(P<0.01)。
表3 玫瑰花青素對小鼠血液和肝臟中部分生化指標的影響Tab.3 Effects of rose anthocyanin on some biochemistry indexes in serum and liver of mice
以上結(jié)果說明:玫瑰花青素能有效降低小鼠運動后血清和肝臟中的MDA含量、增加GSHPx和T-SOD活性,總抗氧化力提高,清除過氧化物的能力增強;抗氧化能力與玫瑰花青素灌胃劑量存在依賴關(guān)系。
由圖1可知:小鼠血液中LDH活性隨T-AOC水平的提升而增加,二者之間成正比關(guān)系 (y=488.02x+1 096.330,R2=0.217);BUN和BLA含量隨T-AOC水平的提升而降低,即成反比關(guān)系 (y=-0.477x+16.020,R2=0.037;y=-0.946x+18.617,R2=0.152)。可見,灌胃玫瑰花青素小鼠血液中T-AOC越強,小鼠運動過程中產(chǎn)生并累積的BUN和BLA越少,說明玫瑰花青素可以有效地緩解運動疲勞。
圖1 T-AOC與LDH活性及BUN和BLA含量的相關(guān)性Fig.1 Correlations between T-AOC and LDH activity,and the content of BUN and BLA
當機體生理過程不能維持或其機能在某一特定的水平不能維持預定的運動強度時即為疲勞??蛊诎ㄑ泳徠诘漠a(chǎn)生和/或加速疲勞的消除[16]。機體運動時,體內(nèi)糖類分解供能加速,供氧不足導致糖無氧酵解產(chǎn)生乳酸,血液中乳酸(BLA)含量升高,使肌肉中H+濃度上升,pH值下降,運動能力下降,產(chǎn)生疲勞[17];機體能量代謝降低時,蛋白質(zhì)及氨基酸的分解代謝加強,尿素生成增多,使血清尿素氮(BUN)含量升高[18],運動耐力下降。本研究通過灌胃玫瑰花青素小鼠負重游泳試驗,發(fā)現(xiàn)玫瑰花青素能延長小鼠游泳時間,提高運動耐力,增強血液中LDH活性,加快乳酸分解,降低血液中BUN和BLA含量,延緩疲勞。劉協(xié)等[11]研究發(fā)現(xiàn):葡萄籽提取物原花青素能降低小鼠運動后產(chǎn)生的乳酸;劉岱琳等[19]發(fā)現(xiàn):復方低聚原花青素能有效減少尿素氮含量;王紫玉等[20]研究發(fā)現(xiàn):藍莓花青素能有效延長小鼠負重游泳時間;傅科其[21]研究發(fā)現(xiàn)原花青素能延長小鼠游泳時間。本試驗結(jié)果與上述研究結(jié)論基本一致,說明玫瑰花青素具有抗疲勞功效。
超氧陰離子自由基產(chǎn)生和血漿脂質(zhì)過氧化物增加是運動性疲勞產(chǎn)生的重要原因[22-23]。運動時體內(nèi)產(chǎn)生過量的自由基會攻擊生物膜上的多不飽和脂肪酸產(chǎn)生丙二醛,并破壞生物膜正常的生理功能,若不及時消除,將會影響物質(zhì)代謝和酶促反應過程[24]。因此,從體外補給具有抗氧化功效的物質(zhì),可以提高機體抗氧化酶的活力,及時清除過量的超氧陰離子自由基,達到抗疲勞的效果。玫瑰花中含有豐富的花青素,不僅具有明顯的清除自由基能力,還對體內(nèi)各種抗氧化酶具有促進和激活作用[25]。本研究表明:灌服玫瑰花青素后,小鼠血清和肝臟中抗氧化酶T-SOD和GSHPx活性增加,MDA含量降低,T-AOC增大,說明玫瑰花青素具有顯著的抗氧化和抗疲勞作用。通過抗氧化性與抗疲勞性相關(guān)性的分析可知:抗氧化能力與抗疲勞效果呈正相關(guān)關(guān)系。姚翠育[26]采用DPPH法測定純化得到的玫瑰花原花青素產(chǎn)品抗氧化活性,表明原花青素的抗氧化能力強于維生素C;李鵬飛[27]提取甘肅苦水玫瑰花抗氧化成分進行體外抗氧化能力分析,表明苦水玫瑰干花瓣抗氧化物質(zhì)具有良好的DPPH·和羥自由基的清除效果,且隨著苦水玫瑰花瓣提取物添加量的增加,豬油自動氧化被逐漸抑制;高璐等[28]研究發(fā)現(xiàn):葡萄籽原花青素提取物對衰老模型小鼠具有抗氧化作用;張卓睿等[10]通過灌胃小鼠藍莓花青素提取物研究其對小鼠抗疲勞及抗氧化功效,結(jié)果表明其抗疲勞和抗氧化作用顯著;羅文娟[29]研究發(fā)現(xiàn):黑果枸杞原花青素能夠抑制紫外照射聯(lián)合皮下注射D-半乳糖對小鼠皮膚的氧化損傷,并下調(diào)半胱氨酸蛋白酶-3和半胱氨酸蛋白酶-9表達,抑制細胞凋亡,延緩皮膚衰老。本研究體內(nèi)抗氧化試驗結(jié)果與上述研究結(jié)果基本一致,但抗氧化和抗疲勞的生理生化機制還有待進一步深入研究。本研究為闡釋玫瑰花青素抗疲勞和抗氧化功效提供理論依據(jù),也為藥用玫瑰花系列產(chǎn)品的開發(fā)和應用提供試驗數(shù)據(jù)支撐。
玫瑰花青素能有效延長小鼠負重游泳時間,使小鼠體內(nèi)的乳酸脫氫酶、總超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性增強,總抗氧化能力提升,使丙二醛、尿素氮和血乳酸的含量降低,具有抗疲勞和抗氧化功效;抗疲勞和抗氧化功效與玫瑰花青素灌胃劑量存在依賴關(guān)系。