袁傳勛,王成成,吳月,單 琴,金日生
(合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 合肥 230601)
油茶(Camellia oleifera Abel)是山茶科山茶屬常綠灌木或中喬木,為中國(guó)特有木本油料樹(shù)種,與油橄欖、油棕、椰子并稱(chēng)為世界四大木本油料植物[1]。茶油是由油茶籽加工提煉得到的一種顏色透明、色澤較淺、氣味芳香的植物油,是一種優(yōu)質(zhì)的食用油。茶油的脂肪酸組成與橄欖油相似,也是唯一能與橄欖油媲美的植物油,素有“東方橄欖油”之稱(chēng)[2]。茶油具有多種藥理活性和食療價(jià)值,可以調(diào)節(jié)血脂,降低膽固醇含量,高含量的不飽和脂肪酸可以起到清除組織中自由基的作用,對(duì)紫外線具有較強(qiáng)的吸收能力,可以減少色素沉積,起到抗衰老的功效[3-4]。DHA 是大腦皮質(zhì)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和視網(wǎng)膜的重要構(gòu)成成分,在體內(nèi)水平的高、低直接影響腦細(xì)胞的增殖、神經(jīng)傳導(dǎo)、突觸的生長(zhǎng)和發(fā)育,它可以防治心腦血管疾病,并具有提高智力及保護(hù)視網(wǎng)膜的作用[5-6]。近年來(lái),國(guó)家大力發(fā)展油茶種植產(chǎn)業(yè),茶油的綜合利用得到人們的關(guān)注,然而,目前主要作為食用油,深度加工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)利用不足,產(chǎn)品形式單一。本文采用茶油為基礎(chǔ)原料,通過(guò)添加DHA 藻油研發(fā)一種茶油配方,以無(wú)特定病原體(Specific Pathogen Free,SPF)級(jí)初斷乳昆明小鼠為試驗(yàn)對(duì)象,研究含不同劑量DHA 藻油的茶油對(duì)小鼠空間和學(xué)習(xí)記憶能力、組織發(fā)育和腦組織生化指標(biāo)的影響,為DHA 藻油在茶油中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
茶油,六安市山美生物科技有限公司;DHA藻油(DHA 含量為40%),嘉必優(yōu)生物技術(shù)股份有限公司;4%多聚甲醛,賽維爾生物科技有限公司;魚(yú)油軟膠囊(DHA 含量為15%),湯臣倍健股份有限公司;生理鹽水,上??祵幩帢I(yè)有限公司;MDA(丙二醛)試劑盒、T-AOC(總抗氧化能力)試劑盒、CAT(過(guò)氧化氫酶)試劑盒、A-ChE(乙酰膽堿酯酶)試劑盒、TP(總蛋白)試劑盒,南京建成生物技術(shù)有限公司。
SPF 級(jí)雄性初斷乳昆明小鼠,體重(18.62±1.23)g,購(gòu)自安徽醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。實(shí)驗(yàn)室室溫控制在(24±2)℃,相對(duì)濕度50%~60%,光照12/24 h,適應(yīng)性飼養(yǎng)1 周后用于試驗(yàn)。其中,每天將1 粒魚(yú)油軟膠囊取出內(nèi)容物于10 mL 離心管中,準(zhǔn)確添加1.5 mL 蒸餾水超聲成乳液用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。含DHA 藻油的茶油制備工藝:在40 ℃條件下,將不同劑量的DHA 藻油與茶油混合置于燒杯中,于200 r/min 均勻攪拌10 min,取樣進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。分組與飼食配方如表1所示。
表1 小鼠試驗(yàn)分組及飼食配方Table 1 Groups and formulas of mice experiments
在喂養(yǎng)時(shí)間為4 周時(shí),通過(guò)隨機(jī)數(shù)字法從每組中隨機(jī)選擇5 只小鼠,進(jìn)行Morris 水迷宮行為學(xué)測(cè)試。
JAG135 電子天平,梅特勒-托利多儀器上海有限公司;3K15 低溫冷凍離心機(jī),美國(guó)Sigma 公司;BSG-26 電熱恒溫水浴鍋,上海一恒科學(xué)儀器有限公司;BCD-221L 超低溫冰箱,江蘇美菱冰箱有限公司;C2201 超聲波清洗器,上海杰理科技有限公司;UV-1600 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),北京瑞利分析儀器公司;Leica EG1150H 石蠟包埋機(jī)、Leica RM2235 組織切片機(jī),德國(guó)徠卡公司。
1.3.1 Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn) Morris 水迷宮(Morris water maze MWM)實(shí)驗(yàn)是用來(lái)研究小鼠空間記憶能力和學(xué)習(xí)能力的裝置,由英國(guó)心理學(xué)家Morris在20世紀(jì)80年代初進(jìn)行設(shè)計(jì)[7]。包括圓形水池、自動(dòng)錄像記錄系統(tǒng)、圖像采集和分析軟件4 個(gè)部分。池壁標(biāo)注4 個(gè)入水點(diǎn)并將其均分為4 個(gè)象限,隨機(jī)選擇1 個(gè)象限中央作為平臺(tái)放置點(diǎn)。利用嚙齒動(dòng)物在水中逃避的行為表現(xiàn)一種學(xué)習(xí)能力,通過(guò)向水中平臺(tái)游往的行為體現(xiàn)空間記憶能力。試驗(yàn)總歷時(shí)6 d,共兩個(gè)階段[8]:
1)定位航行實(shí)驗(yàn) (Place navigation) 訓(xùn)練開(kāi)始時(shí)將平臺(tái)放置在一個(gè)固定象限,再將小鼠依次從池壁4 個(gè)象限的起始點(diǎn)面對(duì)池壁放入水池,從剛?cè)胨畷r(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí),到找到平臺(tái)的這段時(shí)間被稱(chēng)為逃避潛伏期(Escape lateney)。當(dāng)小鼠爬上平臺(tái),使其停留15 s,若在100 s 時(shí)間內(nèi)沒(méi)有找到平臺(tái),那么試驗(yàn)者就將其引導(dǎo)到平臺(tái)上,逃避潛伏期記錄為100 s,記錄4 次訓(xùn)練的平均值作為當(dāng)天逃避潛伏期。匯總數(shù)據(jù)后將第5 天的逃避潛伏期作為最終成績(jī)研究小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。
2)空間探索實(shí)驗(yàn) (Spastial probe) 在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的第6 天移開(kāi)平臺(tái),將小鼠從距離原先平臺(tái)位置對(duì)立象限的池壁處放入水中,開(kāi)始進(jìn)行空間探索實(shí)驗(yàn)。記錄小鼠在100 s 內(nèi)穿過(guò)原先平臺(tái)位置的次數(shù),用來(lái)考查小鼠的空間記憶能力。
1.3.2 腦組織蘇木精-伊紅 (Hematoxylin-eosin HE)染色 在解剖的過(guò)程中,即刻提取各組別小鼠的大腦組織,用4%多聚甲醛固定,放在冰箱保存?zhèn)溆肹9]。操作步驟如下:
1)石蠟切片脫蠟至水 依次將切片放入二甲苯Ⅰ20 min-二甲苯Ⅱ20 min-無(wú)水乙醇Ⅰ5 min-無(wú)水乙醇Ⅱ5 min-75%酒精5 min,自來(lái)水洗。
2)蘇木素染色 切片入蘇木素染液染3~5 min,自來(lái)水洗,分化液分化,自來(lái)水洗,返藍(lán)液返藍(lán),流水沖洗。
3)伊紅染色 切片依次入85%、95%的梯度酒精脫水各5 min,入伊紅染液中染色5 min。
4)脫水封片 切片依次放入無(wú)水乙醇I 5 min-無(wú)水乙醇II 5 min-無(wú)水乙醇Ⅲ5 min-二甲Ⅰ5 min-二甲苯Ⅱ5 min 透明,中性樹(shù)膠封片。
5)顯微鏡鏡檢,圖像采集分析 細(xì)胞核呈藍(lán)色,細(xì)胞質(zhì)呈紅色。
1.3.3 海馬組織尼氏染色 水迷宮實(shí)驗(yàn)后,各組小鼠麻醉后解剖,取出各組別小鼠的大腦組織,用4%多聚甲醛固定,將冠狀面切片[10]。具體操作步驟如下:
1)石蠟切片脫蠟至水 依次將切片放入二甲苯Ⅰ20 min-二甲苯Ⅱ20 min-無(wú)水乙醇Ⅰ5 min-無(wú)水乙醇Ⅱ5 min-75%酒精5 min,自來(lái)水洗。
2)甲苯胺藍(lán)染色 組織切片入染液 2~5 min,水洗,0.1%的冰醋酸稍分化,自來(lái)水洗終止反應(yīng),顯微鏡下控制分化程度,自來(lái)水洗后,將切片置于烤箱烤干。
3)透明封片 切片入干凈的二甲苯透明10 min,中性樹(shù)膠封片。
4)顯微鏡鏡檢,圖像采集分析 腦組織尼氏體呈深藍(lán)色,背景淡藍(lán)色。
1.3.4 視網(wǎng)膜過(guò)碘酸-雪夫 (Periodic acid-schiff PAS)染色 在解剖的過(guò)程中,即刻提取小鼠各組的眼睛組織,用4%多聚甲醛固定,放在冰箱保存?zhèn)溆肹11]。具體操作步驟如下:
1)取材 取視神經(jīng)功能正常的小鼠眼球,用4%多聚甲醛固定12 h 以上。
2)剝離 從4%多聚甲醛中取出眼球,用PBS 洗滌除去固定液,再放入盛有PBS 溶液的培養(yǎng)皿中。將眼球取出,用食指和拇指夾住眼球,用針頭扎使房水流出,剪開(kāi)虹膜后輕輕剝出角膜和晶狀體,再浸入PBS 溶液之中漂洗后均勻分成3~4 份,用鑷子剝離出視網(wǎng)膜層后在PBS 溶液中浸洗一段時(shí)間。
3)消化 用粗口玻璃吸管吸出步驟2 中的視網(wǎng)膜,放入裝有胰酶消化液玻璃小瓶中,于37℃烤箱過(guò)夜消化,時(shí)間22~24 h。
4)吹打 采用粗口玻璃吸管,吸出1 瓣視網(wǎng)膜,放入裝滿純水的培養(yǎng)皿中,吹打視網(wǎng)膜幾次,轉(zhuǎn)入裝有熱水的培養(yǎng)皿中,再去除黏附細(xì)胞直至呈現(xiàn)透明狀。
5)鋪片 用玻璃吸管吸取透明的視網(wǎng)膜血管網(wǎng),使血管網(wǎng)完全展開(kāi)在玻片上,自然晾干。
6)PAS 染色 視網(wǎng)膜毛細(xì)血管呈紅色,細(xì)胞核呈藍(lán)色。
1.3.5 腦組織MDA、T-AOC、CAT 和A-ChE 測(cè)定方法 從冰柜中取出腦組織解凍,準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1 g,按1∶9(質(zhì)量體積比)加入生理鹽水,置于高速勻漿機(jī)內(nèi)充分研磨使細(xì)胞破碎,所得勻漿在3 500 r/min 離心10 min,取上清液參照試劑盒上的方法進(jìn)行操作[12]。TP 總蛋白采用考馬斯亮藍(lán)法試劑盒檢測(cè),各組通過(guò)TP 進(jìn)行歸一化處理。
用SPSS22.0 軟件作單因素方差分析,結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,并用origin 9.0 軟件進(jìn)行繪圖。當(dāng)P<0.05 時(shí),差異性顯著,當(dāng)P<0.01,差異性極顯著。
從圖1可知,含DHA 藻油的茶油低、中、高劑量組小鼠的逃避潛伏期分別從空白組的(26.47±1.6)s 縮短到(14.77±1.94)s(P<0.01)、(12.13±2.17)s(P<0.01)和(14.03±2.05)s(P<0.01),中劑量組相對(duì)于陰性組具有極顯著差異(P<0.01);陽(yáng)性對(duì)照組的逃避潛伏期縮短至(16.99±1.16)s(P<0.01),與陰性組相比具有顯著性差異(P<0.05)。從圖中可知,陰性組相較于空白組,逃避潛伏期縮短,穿越平臺(tái)次數(shù)增加,均具有顯著性(P<0.05)。這是因?yàn)椴栌途哂辛己玫目寡趸芰?,可以清除腦組織中的自由基,長(zhǎng)期食用可以起到保護(hù)腦細(xì)胞的效果,有利于增強(qiáng)記憶力,這與參考文獻(xiàn)[3]中的結(jié)論一致。其中,中劑量組的小鼠跨越平臺(tái)次數(shù)從空白組的(2.87±0.47)增加到(9.67±1.94)(P<0.01),陰性組與空白組相比具有顯著性差異(P<0.05),陽(yáng)性組和茶油低、高劑量組相較于空白組具有極顯著性差異(P<0.01),并且中劑量組相比陰性組具有極顯著性差異(P<0.01)。上述結(jié)果表明,與空白組相比,陽(yáng)性組和茶油各劑量組小鼠的逃避潛伏期均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)(P<0.05,P<0.01),茶油組隨著劑量的增加,逃避潛伏期明顯縮短,穿越平臺(tái)次數(shù)增加。但高劑量組的效果不及中劑量組,說(shuō)明適當(dāng)?shù)腄HA 藻油劑量范圍內(nèi)的茶油攝入可以增強(qiáng)小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力和空間記憶能力,過(guò)量的DHA 藻油的茶油攝入反而不具有良好的效果。
圖1 各組別小鼠逃避潛伏期和穿越平臺(tái)次數(shù)Fig.1 Escape latency and number of crossing platforms in each group of mice
由圖2可知,茶油各劑量組具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、紫色的細(xì)胞核且細(xì)胞質(zhì)分布較為均勻,具有規(guī)則的細(xì)胞形狀,呈現(xiàn)正常的狀態(tài),并且不具有炎癥細(xì)胞感染的癥狀,視野中海馬結(jié)構(gòu)完整,齒狀回(Dentate gyrus DG) 區(qū)可見(jiàn)較多錐體細(xì)胞固縮深染,嗜堿性增強(qiáng);空白組視野中海馬結(jié)構(gòu)完整,CA1 區(qū)及DG 區(qū)可見(jiàn)有錐體細(xì)胞固縮深染,細(xì)胞形狀不規(guī)則(黑色箭頭);陰性組細(xì)胞形態(tài)正常,但零星出現(xiàn)白色斑點(diǎn),是因?yàn)榍衅瑫r(shí)在脫蠟溶劑中停留時(shí)間過(guò)短產(chǎn)生的,并不影響腦組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)整體形態(tài)。陽(yáng)性組細(xì)胞結(jié)構(gòu)較為清晰,細(xì)胞核形狀完整,結(jié)構(gòu)規(guī)則,染色均勻,但局部皮層可見(jiàn)淤血(紅色箭頭)。綜合以上所述,中劑量組具有更加完整的腦組織細(xì)胞結(jié)構(gòu),無(wú)皮層淤血現(xiàn)象,CA1 區(qū)和DG 區(qū)細(xì)胞形狀規(guī)則,嗜堿性增加(腦組織中的核糖體、細(xì)胞核等數(shù)量更多),觀察清晰,更有利于小鼠腦組織的發(fā)育。
圖2 小鼠腦組織HE 染色(40×)Fig.2 HE staining of mice brain tissue (40×)
由圖3可知,小鼠海馬組織尼氏染色結(jié)果顯示,陰性組海馬區(qū)與空白組相比,尼氏體略有增加;陽(yáng)性組相較于空白組,海馬組織細(xì)胞數(shù)量增多,形態(tài)更加完整,排列也更加有序;茶油各劑量組相較于空白組,細(xì)胞數(shù)量并無(wú)減少,神經(jīng)元結(jié)構(gòu)無(wú)變性部分,錐體細(xì)胞、神經(jīng)元和顆粒細(xì)胞連接緊密,排列較為整齊,尼氏體較為明顯。其中尼氏體是海馬神經(jīng)元內(nèi)合成蛋白質(zhì)的重要部位,茶油中、高劑量組尼氏體豐富,形狀、數(shù)量和分布位置合理,說(shuō)明中、高劑量DHA 藻油的茶油具有促進(jìn)腦組織海馬區(qū)細(xì)胞及神經(jīng)元的發(fā)育,而海馬區(qū)是幫助處理學(xué)習(xí)和記憶的區(qū)域,當(dāng)一個(gè)短期記憶被重復(fù)提及后會(huì)被海馬區(qū)轉(zhuǎn)存進(jìn)入大腦皮層[13],所以茶油組小鼠海馬的發(fā)育也說(shuō)明了Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn)中結(jié)果的準(zhǔn)確性。
圖3 小鼠海馬組織尼氏染色(200×)Fig.3 Nissl staining of mice hippocampus (200×)
由圖4可知,空白組小鼠視網(wǎng)膜鋪片染色后結(jié)構(gòu)正常,血管略細(xì),可觀察到細(xì)胞整體形態(tài);陰性組與空白組相比無(wú)明顯差別;其中陽(yáng)性組細(xì)胞結(jié)構(gòu)分層清晰,無(wú)水腫現(xiàn)象,視網(wǎng)膜血管分布均勻,走向規(guī)則,有部分扭曲和聚集的現(xiàn)象,主要是視網(wǎng)膜細(xì)胞數(shù)量增多,枝節(jié)血管增加導(dǎo)致。茶油各劑量組視網(wǎng)膜細(xì)胞間隙正常,無(wú)增大現(xiàn)象,各層細(xì)胞排列整齊,可清晰的觀察到視網(wǎng)膜血管的分布及延伸方向,分支清晰完整,無(wú)斷裂現(xiàn)象發(fā)生。細(xì)胞核可較為清晰的顯示,細(xì)胞整體形態(tài)清晰,血管密度適中。其中中、高劑量組視網(wǎng)膜血管分層清晰,空間分布均勻,具有更規(guī)則的走向[14-15]。說(shuō)明含DHA 藻油的茶油組可以起到促進(jìn)小鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞發(fā)育的效果。
圖4 小鼠視網(wǎng)膜鋪片PAS 染色(200×)Fig.4 PAS staining of mice retina spread (200×)
MDA 是膜脂質(zhì)過(guò)氧化最重要的產(chǎn)物之一,它的產(chǎn)生還可以加劇膜的損傷[16]。由表2可知,與空白組相比,陰性組具有顯著性差異(P<0.05),陽(yáng)性組和茶油各劑量組具有極顯著性差異 (P<0.01);與陰性組相比,茶油各劑量組均具有顯著性差異(P<0.01);與陽(yáng)性組相比,茶油各劑量組均具有顯著性差異 (P<0.01)。隨著茶油中DHA 劑量的增加,小鼠腦組織中MDA 含量呈現(xiàn)先降低而后升高的趨勢(shì),說(shuō)明含DHA 藻油的茶油在一定劑量范圍內(nèi)可以促進(jìn)對(duì)機(jī)體脂質(zhì)的保護(hù),但是當(dāng)不飽和脂肪酸含量增加時(shí),氧化可能性增強(qiáng),這種保護(hù)作用就會(huì)被解除[13]。
表2 各組別對(duì)小鼠腦組織中MDA、T-AOC、CAT 和A-ChE 活性水平的影響Table 2 Effects of each group on the activity levels of MDA,T-AOC,CAT and A-ChE in mice brain tissue
T-AOC 是組織中各種抗氧化物質(zhì)和抗氧化酶等總抗氧化能力[17]。與空白組相比,陰性組和低劑量組沒(méi)有顯著性差異(P>0.05),陽(yáng)性組和中、高劑量組具有極顯著性差異(P<0.01),與陽(yáng)性組相比,茶油中劑量組具有顯著性差異(P<0.05)。說(shuō)明相比于茶油,隨著DHA 劑量的增加,活性物質(zhì)含量增高,T-AOC 的活性逐漸增強(qiáng),劑量越高,效果就越明顯,對(duì)腦組織抗氧化活性具有一定的促進(jìn)作用,但是當(dāng)DHA 劑量過(guò)多時(shí),抗氧化能力反而有所下降。
CAT 酶促活性為大腦組織提供了抗氧化防御機(jī)制[18]。與空白組相比,陰性組沒(méi)有顯著性差異(P>0.05),茶油低劑量組具有顯著性差異(P<0.05),陽(yáng)性組和茶油中、高劑量組具有極顯著性差異(P<0.01);與陽(yáng)性組相比,茶油低劑量組沒(méi)有顯著性差異(P>0.05),中劑量組具有極顯著性差異(P<0.01),高劑量組具有顯著性差異(P<0.05)。這說(shuō)明含DHA 藻油的茶油能顯著性的增強(qiáng)小鼠腦組織中的CAT 活性,且隨著劑量的增加,其CAT 活性也呈現(xiàn)先增強(qiáng)后降低的趨勢(shì),這與腦組織中總抗氧化能力的檢測(cè)結(jié)果一致。
A-ChE 在生物神經(jīng)傳導(dǎo)中是一種關(guān)鍵性酶,與動(dòng)物學(xué)習(xí)和記憶能力關(guān)系密切[19]。結(jié)果顯示,與空白組相比,陰性組和低劑量組具有顯著性差異(P<0.05),陽(yáng)性組和中、高劑量組具有極顯著性差異(P<0.01)。中劑量組相對(duì)于陽(yáng)性組具有顯著性差異(P<0.05)。說(shuō)明含DHA 藻油的茶油可以抑制乙酰膽堿酯酶的活性,降低小鼠腦組織分解乙酰膽堿的能力,間接的增加腦部乙酰膽堿的含量,從而有利于神經(jīng)信號(hào)在突觸間的傳遞[20],最終體現(xiàn)為小鼠學(xué)習(xí)能力和空間能力的增強(qiáng),這與水迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合。
通過(guò)Morris 水迷宮實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),茶油各劑量組小鼠的逃避潛伏期均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),穿越平臺(tái)次數(shù)增加,說(shuō)明含DHA 藻油的茶油的攝入可以增強(qiáng)小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力和空間記憶能力。
組織染色結(jié)果顯示茶油組小鼠腦組織中具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、紫色的細(xì)胞核且細(xì)胞質(zhì)分布較為均勻,海馬組織細(xì)胞數(shù)量增多,尼氏體豐富,視網(wǎng)膜血管分布均勻,無(wú)扭曲和聚集的現(xiàn)象,走向規(guī)則,血管密度適中。說(shuō)明含DHA 藻油的茶油攝入可以促進(jìn)小鼠腦部及視網(wǎng)膜的發(fā)育。雖然高劑量組有利于海馬區(qū)神經(jīng)元的發(fā)育,但腦組織中MDA含量相較于中劑量組含量更高,過(guò)多的DHA 攝入會(huì)引起腦組織產(chǎn)生較多的脂質(zhì)過(guò)氧化物。中劑量組具有更完整的腦組織結(jié)構(gòu),綜合水迷宮實(shí)驗(yàn)及組織染色結(jié)果,認(rèn)為中劑量組更有利于小鼠腦部及視網(wǎng)膜的發(fā)育。