姜黄素对镉引导的小鼠肝脏损伤的保护作用

2014-06-27道祖佑白晓换陈福欣

陕西科技大学学报 2014年5期

王兰，金赛，龚频，道祖佑，白晓换，陈福欣

(1.陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西西安 710021, China; 2.西安科技大学化学与化工学院，陕西西安 710054)

0 引言

姜黄素是一种由姜科植物姜黄中所提取到的天然色素，大量的研究表明姜黄素具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、清除自由基等作用[1].姜黄素具有明显的抗氧化作用，源于其结构中的酚羟基和B-二酮中间的亚甲基可以提供质子阻断自由基反应, 是主要的抗氧化活性基团，所以其具有优异的清除自由基的能力[2-4].

镉是一种人体非必需的重金属，被广泛应用于工业生产中.生活中的镉主要来自于食品、饮水及香烟燃烧.由于其长半衰期(6.2～18年)且低代谢率，镉一旦进入体内，主要蓄积在肝脏和肾脏中，损伤器官，造成机体功能的紊乱[5-7].

本研究通过构建镉诱导小鼠肝脏损伤模型，测量氧化损伤指标：一氧化氮(NO)、蛋白羰基化(PCO)及抗氧化酶活性：过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)并结合元素分析，进一步研究姜黄素对镉致小鼠肝脏损伤的保护作用及其可能机制，为姜黄素的临床应用及镉损伤造成的氧化损伤提供一定的理论依据.

1 材料

雄性昆明小鼠30只，购买自第四军医大学实验动物中心，体重(20±2) g，实验前适应性饲养3 d，自由取食饮水.姜黄素、甲基纤维素钠购自广州市红星试剂厂，CdCl2购自天津市福晨化学试剂厂、N-(1-萘基)-乙二胺、30%过氧化氢购自天津市河东区红岩试剂厂，对氨基苯磺酸购自阿达玛斯公司，其它试剂均为分析纯.

2 方法

2.1 动物模型的分组及构建

昆明小鼠30只，分别随机分为5组，每组6只，其中空白组腹腔注射生理盐水，损伤组注射2 mg/(kg·d)的氯化镉溶液，喂饲生理盐水，保护组3组，分别喂饲为低、中、高不同浓度的姜黄素混悬液，腹腔注射氯化镉溶液，所有小鼠均自由饮水，进食常规饲料如表1所示，饲养7 d，第八天断颈处死，取出肝脏，一部分制备肝脏匀浆液，测定SOD、CAT、NO、PCO的含量.一部分冷冻保存，用于元素含量的测定.

表1 给药方式及给药剂量

2.2 样品测定方法及指标

将肝脏样品制备成10%的组织匀浆，考马斯亮蓝法测定蛋白，2，4-二硝基苯肼(DNPH) 法测定蛋白羰基化程度，联苯三酚自氧化法测定超氧化物歧化酶(SOD) 活性，钼酸铵显色法测定过氧化氢酶(CAT) 活性，Griess反应测定组织中NO含量.

2.3 元素含量检测

准确称取肝脏的重量，在马弗炉中灰化，灰烬溶于8 mL的3 mol/LHNO3中，使用偏振塞曼原子吸收光谱，采用火焰法测定样品中的Ca2+、Zn2+、Cd2+元素的含量为每克组织中含有ug元素(ug/g wet tissue).

2.4 数据统计学分析

平均值用单向方差分析法( one-way analysis of variance，ANOVA) 和相应的t-检验进行统计学分析.p≥0.05具有显著性差异.

3 结果与分析

3.1 姜黄素对镉致的肝脏的损伤及姜黄素的保护作用

K为空白组，S为损伤组，A、B、C为由低到高的不同浓度姜黄素混悬液的保护组.

图1 姜黄素对肝脏的的保护作用及镉的损伤一氧化氮的测定与空白组相比，*P<0.05；和损伤组相比，#P<0.05

如图1所示，在经过7天2 mg/kg·d的氯化镉给药后，S组小鼠一氧化氮(NO)含量高于K(空白)组，说明镉能够引起小鼠机体一氧化氮含量的升高，而喂饲不同浓度的姜黄素混悬液，能够显著的降低机体内一氧化氮的含量(P<0.05).

图2 姜黄素保护作用及镉损伤肾脏蛋白羰基化检测与空白组相比，*P<0.05；和损伤组相比，#P<0.05

如图2所示，在经过7天2 mg/kg·d的氯化镉给药后,和空白组相比蛋白羰基化程度明显高于空白组，镉可以加速氨基酸侧链氧化损伤成羰基，从而增加羰基产物的积累，而喂饲不同浓度的姜黄素混悬液，可以有效的减少氨基酸侧链的氧化损伤.

图3 姜黄素对肝脏的保护作用及镉的损伤过氧化氢酶的测定与空白组相比，*P<0.05；和损伤组相比，#P<0.05

如图3所示，在经过7天2 mg/kg·d的氯化镉给药后，S组小鼠过氧化氢酶(CAT)含量低于空白组和保护组(P<0.05)，同时给予不同浓度的姜黄素(25、50、100 mg/kg·d)后，肝脏中过氧化氢酶的含量明显升高(P<0.05).

图4 姜黄素的保护作用及镉的损伤超氧化物歧化酶的含量与空白组相比，*P<0.05；和损伤组相比，#P<0.05

如图4所示，在经过7天2 mg/kg·d的氯化镉给药后，S组小鼠体内的超氧化物歧化酶(SOD)的含量显著减少，而SOD是一种清除超氧阴离子的重要的抗氧化酶，这种酶含量的减少，可以间接的说明，其抗氧化能力下降，而喂饲不同浓度的姜黄素混悬液后，对SOD含量下降有缓解作用(P<0.05).

3.2 元素分析结果检测

如表2所示，在小鼠肝脏内，损伤组的镉的含量显著增高(*P<0.05)，而喂饲姜黄素的保护组镉的含量有所减少，说明姜黄素可以减少体内镉元素的肝脏的损伤，而镉能够降低小鼠肝脏内锌元素和铜元素的含量(*P<0.05，**P<0.01)，在姜黄素的影响下，锌和铜元素的减少得到了有效的抑制.

表2 镉的毒性对肝脏中金属元素的影响及姜黄素的保护作用

与空白组相比*P<0.05，**P<0.01，和损伤相比#P<0.05

4 讨论与结论

金属镉通过食物链进入机体,被机体吸收后，能在内形成金属硫蛋白，从而选择性的蓄积于机体的各个器官，其中肝脏为主要器官之一. 研究结果表明，镉损伤能够导致肝脏金属硫蛋白及金属硫蛋白mRNA的含量增高且镉损害肝脏细胞具有一定的浓度依赖性[8,9].实验结果表明，镉损伤可以改变抗氧化体系活性，间接诱导氧化应激反应，证实氧化压力可能是镉损伤小鼠肝脏的潜在机制之一.

姜黄素对由于自由基引发的肝脏氧化损伤具有显著的保护作用,能有效的减轻小鼠肝脏炎性反应，也对肝脏过氧化损伤具有明显保护作用[10-12].本实验采用姜黄素作为保护剂，给小鼠喂饲不同浓度的姜黄素混悬液，腹腔注射氯化镉，一周之后，解刨小鼠，取肝脏，测定NO、PCO、CAT、SOD及元素检测等指标，研究镉引起的肝脏损伤的影响及姜黄素对镉损伤小鼠肝脏的保护作用.

镉的毒性作用能够减少损伤组的锌和铜的含量，而姜黄素给药在一定程度上缓解锌和铜含量的减少.锌是机体内一种重要的微量元素，也是一种抗氧化物质，是许多抗氧化酶的重要组成部分，有研究表明锌能够显著的降低肝脏中SOD活性，增加MDA含量的增加，补充锌能显著性的减少内源性MDA的生成[13].而给予小鼠姜黄素混悬液之后，锌在机体内的含量减少得到了显著的抑制.Saari JT[12]喂饲缺铜饲料发现大鼠LPO( 呼出气乙烷) 增强,肝Cu,Zn-SOD 和CAT 活性显著下降,提示缺铜动物易受氧化损伤.张文清等[14]提出补充不同剂量Cu2+后，大鼠的生化、生理、病理学指标均有显著的变化，肝细胞线粒体水肿、肝匀浆和微粒体MDA含量下降，且有构效关系，提出Cu2+在体内亦有抗氧化作用.在本实验中，在喂饲了姜黄素混悬液之后，肝脏内Cd2+的含量显著低于损伤组、而在姜黄素的保护下，能够有效地抑制Zn2+和Cu2+的降低[15].

通过以上研究结果，姜黄素能够有效的抑制由于镉损伤引起的氧化损伤酶NO、MDA含量的增加，缓解抗氧化酶SOD、CAT活性的降低，姜黄素还有效的抑制了抗氧化物质Zn2+和Cu2+含量的流失，表明，姜黄素能够对由于镉损伤的小鼠肝脏起到保护作用，为进一步研究姜黄素的抗氧化作用提供了一些理论基础.

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