赤霉素GA3对小鼠机体氧化-抗氧化系统平衡的影响

史玉琴， 牛翠娇， 殷志萍， 赵 文

(河北农业大学 食品科技学院， 河北 保定 071001)

赤霉素是一种广谱性、双萜类植物生长调节剂，几乎在植物生长、发育的各个阶段都起着调节作用，尤其对蔬菜、水果等有着显著的增产、增效作用，以赤霉素(GA3) 最普遍、最重要. 美国、日本等规定水果蔬菜中赤霉素最高残留限量为0.2 mg/kg[1]. 而我国目前还未出台相应的农产品限量标准. 由于一些种植者盲目追求高产及利润,过度使用赤霉素,导致果实膨大,并使产品提前上市,提高了经济效益,但有研究表明赤霉素具有一定的生殖毒性、生长发育毒性和遗传毒性，在埃及蟾蜍试验中发现赤霉素(GA3)可以诱导肝癌和肝脏水样变性[2]；另外赤霉素可影响机体的内分泌系统, 受试动物的甲状腺、卵巢、肾上腺等内分泌腺重量明显增加,使得动物某些激素水平发生改变, 影响动物的生长发育[3-5], 甚至发生癌变[6-8]. 说明赤霉素可能对机体具有一定的损伤作用. 但有关毒性机制研究报导较少，本研究拟从氧化损伤角度来探讨赤霉素(GA3)对机体的毒作用机制.

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1受试物

赤霉素纯度>99%，上海蓝季科技发展有限公司. 以体积分数为24%的乙醇溶液为溶剂，配制为赤霉素溶液，现用现配.

1.1.2动物材料

昆明种小鼠雌雄各半,二级,体重18～22 g,由河北医科大学实验动物学部提供. 许可证号:SCXK(冀)2008-1-003.

1.1.3试剂

SOD(superoxide dismutase，超氧化物歧化酶)、MDA(malondialdehyde，丙二醛)和GSH-Px(glutathione peroxidase，谷胱苷肽过氧化物酶)试剂盒均购于南京建成生物工程研究所，无菌生理盐水.

1.1.4仪器

ΜV-2802H型紫外可见分光光度计，尤尼柯(上海)仪器有限公司产品；FS-300超声波处理器，上海生析超声仪器有限公司；TDL-5型离心机，上海安亭科学仪器厂；SK-1型快速混匀器，江苏金檀医疗仪器厂.

1.2 试验方法

1.2.1动物分组及剂量设计

昆明种小鼠50只(雌雄各半),18～22 g，随机分为5组,每组10只. 其中包括3个赤霉素(GA3)剂量组(197，394和788 mg/kg)，1个溶剂对照组(24%乙醇溶液)和一个空白组.

1.2.2试验步骤

采用等体积灌胃法(0.2 mL/10 g),每天定时灌胃小鼠,连续21 d，随时观察生长情况.

染毒结束后小鼠禁食24 h，称重. 采用颈椎脱臼的方法处死小鼠,立即摘取脾脏、肝脏和心脏洗净、称重后，按照试剂盒要求采用低温超声破碎法将肝脏、脾脏和心脏用生理盐水做成不同浓度的匀浆液，分别测定各组织中的SOD(使用黄嘌呤氧化酶法)、MDA(使用TBA法)和GSH-Px(使用DTNB法).

1.2.3统计学方法

2 结果分析

2.1 赤霉素对小鼠脾细胞的氧化应激作用

以MDA含量的变化及GSH-px和SOD的活力变化来表明赤霉素对小鼠脾细胞的氧化应激作用，见表1. 结果表明，溶剂对照组的各项指标与空白对照比较均无显著性差异. 各染毒组小鼠的MDA含量与对照组相比在脾脏中明显增加，SOD和GSH-Px活力均低于对照组，且随赤霉素剂量的增加呈下降趋势，MDA含量均高于对照组. 中、高剂量处理组的脾脏SOD、GSH-Px活性与对照组相比，分别降低了21.01%,29.02%和23.36%,35.03%，与对照组相比差异显著(P<0.05,P<0.01)；同时中、高剂量处理组脾脏MDA升高了19.06%，23.61%，与对照组相比差异显著(P<0.05,P<0.01).

表1 赤霉素对小鼠脾脏MDA、SOD和GSH-Px的影响Tab.1 Effects of Gibberellic acid (GA3)on the activity of SOD,GSH-Px and the content of MDA in the spleen of mice

2.2 赤霉素对小鼠肝细胞的氧化应激作用

以MDA含量的变化及GSH-px和SOD的活力变化来表明赤霉素对小鼠肝细胞的氧化应激作用，见表2. 结果表明，溶剂对照组的各项指标与空白对照比较均无显著性差异. 各染毒组小鼠的MDA含量与对照组相比在肝脏中明显增加，SOD和GSH-Px活力均低于对照组，且随赤霉素剂量的增加呈下降趋势，MDA含量均高于对照组. 中、高剂量处理组的肝脏SOD、GSH-Px活性分别降低了9.01%，13.05%和12.81%，16.17%，与对照组相比差异显著(P<0.05,P<0.01)；同时中、高剂量处理组肝脏MDA升高了22.33%，26.39%，与对照组相比差异显著(P<0.05,P<0.01).

表2 赤霉素对小鼠肝脏MDA、SOD和GSH-Px的影响Tab.2 Effects of Gibberellic acid (GA3)on the activity of SOD,GSH-Px and the content of MDA in the liver of mice

2.3 赤霉素对肾脏细胞的氧化应激作用

以MDA含量的变化及GSH-px和SOD的活力变化来表明赤霉素对小鼠肾脏细胞的氧化应激作用，见表3. 结果表明，溶剂对照组的各项指标与空白对照比较均无显著性差异. 各染毒组小鼠的MDA含量与对照组相比在肾脏中明显减少，SOD和GSH-Px活力均高于对照组，且随赤霉素剂量的增加呈上升趋势，MDA含量均低于对照组. 中、高剂量处理组的肝脏SOD、GSH-Px活性分别升高了22.34%和40.20%，与对照组相比差异显著(P<0.05,P<0.01)；同时中、高剂量处理组肝脏MDA下降了35.93%和30.05%，与对照组相比差异显著(P<0.05,P<0.01).

表3 赤霉素对小鼠肾脏MDA、SOD和GSH-Px的影响Tab.3 Effects of Gibberellic acid (GA3) on the activity of SOD,GSH-Px and the content of MDA in the kidney of mice

2.4 赤霉素对小鼠心脏脂质过氧化物和抗氧化防御系统功能的影响

以MDA含量的变化及GSH-px和SOD的活力变化来表明赤霉素对小鼠心脏脂质过氧化物和抗氧化防御系统功能的影响，见表4. 结果表明，溶剂对照组的各项指标与空白对照比较均无显著性差异(P>0.05). MDA含量在3个剂量处理组中分别为26.80，26.6和25.23 μmol/g pro，与对照组相比无明显变化，差异不显著(P>0.05)；SOD活力在3个剂量处理组中分别为76.42，77.53和73.18 U/mg pro，与对照组相比无明显变化，差异不显著(P>0.05)；GSH-Px活力在3个剂量处理组中分别为25.45，25.18和26.19 U/mg pro，与对照组相比无明显变化，差异不显著(P>0.05).

表4 赤霉素对小鼠心脏MDA、SOD和GSH-Px的影响Tab.4 Effects of Gibberellic acid (GA3) on the activity of SOD,GSH-Px and the content of MDA in the heart of mice

3 讨论与结论

自由基是机体正常代谢产物. 正常情况下，机体存在着完善的自由基清除系统，使体内自由基的产生与清除处于动态平衡中. 若自由基不能被及时清除，化学性质活泼的自由基与游离或结合状态的不饱和脂肪酸作用，不但改变膜的结构与功能，还能诱发脂质过氧化反应产物增多[9]. 人体内过量的过氧化脂质及其代谢产物丙二醛和共轭二烯等代谢产物具有较强的毒副作用,可猛烈攻击生物体内DNA、蛋白质、酶蛋白、多不饱和脂肪酸和细胞生物膜等,导致脂质过氧化损伤而诱发和加剧各种疾病的发生[10].

SOD和GSH-Px是机体内重要的抗氧化酶系之一，能有效清除体内的自由基. 降低脂质过氧化产物(MDA)生成，起到保护细胞膜结构和功能完整的作用. 其活性高低可间接反映机体清除氧自由基的能力. 机体氧化应激会影响防护酶的活性，随染毒周期的不同，这种影响呈动态变化.

本试验结果显示，溶剂对照组的各项指标与空白对照比较均无显著性差异. 赤霉素GA3在197～788 mg/kg剂量条件下，导致小鼠脾脏和肝脏的SOD、GSH-Px活性明显降低，而MDA含量则明显增加,表明赤霉素可引起脾脏和肝脏发生脂质过氧化反应，且随剂量的增加，作用程度加剧，原因可能是赤霉素诱导肝、脾细胞产生过多的活性氧自由基，损伤酶蛋白及生物膜结构，使得肝、脾细胞合成GSH的前体供应不足，或者在清除自由基时致使机体抗氧化酶SOD和GSH-Px过量消耗，进而引起细胞功能异常；另外，赤霉素GA3对心脏作用不明显；但在肾脏中SOD、GSH-Px却明显增加，MDA含量明显减少，可能是因为赤霉素GA3通过mRNA的转录机制激活组织中的酶活性；也可能是因为其在不同组织中的灌注速率不同，因而分布量也就会不同，所以不同组织中的防御系统受到的影响就会存在差异.