绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织氧化损伤的保护作用

郝长敏，田维娜，姜微波（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）



绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织氧化损伤的保护作用

郝长敏，田维娜，姜微波*
（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）

摘要：研究绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织氧化损伤的作用。将28只雄性SD大鼠分为4组：空白对照组、染铝组（111.9 mg/kg b.wt/d）、绿豆清汤干预组（300 g/L绿豆清汤）、绿豆清汤阳性对照组。饲料染铝，绿豆清汤通过饮水进行干预，连续处理4周。实验结束取全脑测定铝元素、丙二醛（MDA）以及原型谷胱甘肽（GSH）含量，并对超氧化物歧化酶（SOD），谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和谷胱甘肽转移酶（GST）的活性进行测定。绿豆清汤干预组大鼠脑铝、丙二醛含量低于染铝组（P<0.01），GSH含量、SOD、GSH-Px、的活力高于染铝组（P<0.05，P<0.01，P<0.05）。铝会引起大鼠脑组织氧化损伤，绿豆清汤对铝暴露导致的大鼠脑组织氧化损伤具有保护作用。

关键词：绿豆清汤；铝；氧化损伤；抗氧化

铝是地壳中含量最丰富的金属元素。铝盐被广泛的应用于食品、药品以及饮用水处理等领域[1]，从而引起了铝在人体内的蓄积[2]。脑组织是铝蓄积的主要靶组织之一，Yokel等人指出脑毛细血管中的转铁蛋白受体能够促进与转铁蛋白结合的铝通过血脑屏障从而沉积到脑组织[3]。脑组织中的铝元素会激活由铁离子诱导的脂质过氧化反应，铝元素与细胞膜上的某些位点结合，会导致细胞膜更易被自由基攻击，从而产生大量自由基，引起氧化应激[4]。脑组织中铝元素所产生的自由基会导致一些神经退行性疾病的发生，研究证实，铝是引起神经退行性疾病的环境致病因素[5]。

绿豆汤是我国传统的消夏饮品，传统中医理论认为绿豆味甘、性（皮）寒，具有清热、祛暑、解毒的功效。绿豆种皮是其生物活性的来源，绿豆种皮中富含多酚、黄酮、鞣质等多种生物活性物质能有效的清除DPPH、ABTS+自由基[6-8]。此外，水质对绿豆汤抗氧化性能也有影响，研究表明去离子水煮制的绿豆清汤抗氧化性显著高于自来水煮制的绿豆汤[9]。本研究拟在开展染铝对大鼠脑组织氧化损伤的基础上，研究绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织氧化损伤的作用，推测绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织氧化损伤可能的机理。该研究结果将为绿豆清汤在大鼠脑组织中的抗氧化能力提供新的理论参考，为改善铝暴露对大鼠脑组织的氧化损伤提供理论参考。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1仪器与试剂

真空包装绿豆：吉林省白城；超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPx）、谷胱甘肽转移酶（GST）、丙二醛（MDA）、乙酰胆碱酯酶（AchE）测试试剂盒：南京建成生物工程研究所；三氯化铝、乙醚、乙醇等试剂均为分析纯。

TGL-16G-A型高速冷冻离心机：上海安亭科学仪器厂；AR1140/C型电子精密天平：上海奥豪斯公司；UV-VisT6型分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；QL-901型旋涡混合器：海门市其林贝尔仪器制造有限公司；SK8200H型超声波清洗仪器：北京东南仪诚公司；Agilent 7500A电感耦合等离子体质谱仪：美国Agilent公司。

1.1.2实验动物

雄性SD大鼠28只，体质量220 g～260 g，实验动物许可证：SCXK-（军2007-004），2月龄，由解放军军事医学科学院院动物实验中心提供。

1.2方法

1.2.1动物分组及给药

28只清洁级健康雄性SD大鼠，环境温度控制在（20±2）℃，湿度45 %～60 %。在实验环境下喂饲大鼠基础饲料适应1周后，按照体质量随机分为4组，分别为对照组（Control）、染铝组（Al）、绿豆清汤干预组（MBCS+Al）、绿豆清汤阳性对照组（MBCS）。对照组：基础饲料，饮用蒸馏水；染铝组：基础饲料的基础上添加三氯化铝，饮用蒸馏水；绿豆清汤干预组：基础饲料的基础上添加三氯化铝，饮用30%绿豆清汤；绿豆清汤阳性对照组：饮用30%绿豆清汤。每组7只大鼠，饲养4周。

大鼠饲料的制备：采用标准大鼠饲料（GB 14924.3-2010《实验动物配合饲料营养成分》）为基础饲料，按照大鼠体重8 %的进食量将AlCl3·6H2O添加到基础饲料中，添加剂量为111.9 mg/kg b.wt/d[10-11]。

30 %绿豆清汤的制备：取绿豆300 g，加入煮沸的去离子水1 000 mL，沸水浸提5 min，取绿豆清汤加去离子水定容至1 000 mL，冷却备用。

1.2.2大鼠体重变化

实验每周对大鼠体重进行称量，并记录。

1.2.3铝蓄积量的测定

饲养结束，将大鼠禁食不禁水12 h后，脱臼处死大鼠，小心分离大鼠脑组织，取0.200 0 g大鼠脑组织于消化管中消化后，用于脑组织中铝元素的测定。采用四极杆电感耦合等离子质谱仪测定大鼠脑组织及血清消化样品中的铝元素含量。

1.2.4脑组织丙二醛的测定

取部分脑组织准确称量，用眼科剪剪碎后放入匀浆管中，加入组织块9倍体积的预冷生理盐水，冰浴下迅速匀浆。测定大鼠脑组织匀浆中的丙二醛，具体测定方法及步骤按照相应试剂盒说明书进行。

1.2.5脑组织氧化指标测定

测定大鼠脑组织匀浆中的SOD、GSH-Px、GST活性及GSH的浓度，具体测定方法及步骤按照相应试剂盒说明书进行。

1.2.6统计分析

实验数据采用SPSS17.0统计软件包进行方差分析，以Duncan’s多重比较进行检验分析，实验结果以平均值±标准误差（Means±SE）表示，P < 0.05表示差异显著。

2　结果与分析

2.1大鼠体重变化

绿豆清汤对铝暴露大鼠体重的影响见图1。

图1绿豆清汤对铝暴露大鼠体重的影响Fig.1 Effect of MF on body weight of rats exposed to aluminum

实验处理1周后，染铝组大鼠体重显著低于对照组（P<0.01），染铝导致大鼠体重增加迟缓，这与铝降低大鼠饮食量及食物利用率有关。第2、3、4周各组大鼠体重变化趋势同第1周。绿豆清汤对大鼠体重的增加没有影响。

2.2绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织铝蓄积的影响

大鼠脑铝的蓄积见图2。

由图2可知，染铝引起大鼠脑组织中铝元素的含量增加，这是由于铝能够穿过血脑屏障沉积在脑组织中[12-13]。铝暴露大鼠经过绿豆清汤干预后，脑铝含量下降到0.71 μg/g，显著低于染铝组（P < 0.01）。多酚类物质具有与金属离子螯合的作用[14]，绿豆清汤中的酚类物质与铝离子结合减少了机体对铝的吸收，从而降低了铝在脑中的蓄积。

2.3绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织丙二醛的影响

对各组大鼠脑组织丙二醛含量进行测定，结果如图3所示。

图2大鼠脑铝的蓄积（n=7）Fig.2 Aluminum concentrations in brain of rats（n=7）

图3大鼠脑组织丙二醛（n=7）Fig.3 MDA concentrations in brain of rats（n=7）

铝暴露加剧了大鼠脑组织脂质过氧化程度。绿豆清汤干预缓解了脂质过氧化程度，丙二醛含量降低到到4.5 nmol/mg，达到空白组大鼠脑组织丙二醛水平，与染铝组相比差异显著（P < 0.01）。铝暴露引起脑组织产生氧化应激，脂质过氧化程度加剧是造成丙二醛含量升高的原因。绿豆清汤中的多酚、黄酮具有较强的抗氧化能力，能够有效清除铝暴露引起的自由基，终止脂质过氧化反应[7，9]，降低脑组织丙二醛的含量。

2.4绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织谷胱甘肽的影响

绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织还原型谷胱甘肽的影响见图4。

由图4可知，绿豆清汤能够有效提高铝暴露大鼠脑组织中的谷胱甘肽，与染铝组相比差异具有统计学意义（P < 0.05）。GSH是主要的抗氧化物质，在抵抗氧自由基损伤、维持细胞蛋白质结构与功能和维持机体氧化还原平衡等方面发挥着重要的作用，绿豆清汤中富含的多酚类化合物具有较强的抗氧化能力，能够清除自由基，可有效的保护脑组织中的GSH的损失。

2.5绿豆清汤对三氯化铝损伤大鼠脑组织抗氧化酶的影响

绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织超氧化物歧化酶活性的影响见图5。

图4绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织还原型谷胱甘肽的影响（n=7）Fig.4 Effect of MBCS on the concentrations of GSH in brain of rat exposed to aluminum（n=7）

图5绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织超氧化物歧化酶活性的影响（n=7）Fig.5 Effect of MBCS on the level of SOD in brain of rat exposed to aluminum（n=7）

由图5可知，铝暴露引起脑组织氧化损伤，导致SOD活力降低。绿豆清汤干预能有效保护脑组织SOD的活力高于染铝组（P<0.01）。这是由于绿豆是植物源SOD的良好来源[15]，能够有效清除氧化应激产生的自由基。绿豆清汤中含有的酚类物质对脑组织抗氧化酶的活力也起到了保护作用。

绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织谷胱甘肽过氧化物酶活性的影响见图6。

图6绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织谷胱甘肽过氧化物酶活性的影响（n=7）Fig.6 Effect of MBCS on the level of GSH-Px in brain of rat exposed to aluminum（n=7）

铝暴露会抑制大鼠脑组织中抗氧化酶的活力[16]，这是由于铝暴露使脑组织产生了氧化应激[17]。由图6可知，采用绿豆清汤对铝暴露大鼠进行干预，脑组织中GSH-Px的活力显著高于染铝组（P<0.05），表明绿豆清汤对氧化损伤引起脑组织GSH-Px活力下降具有抑制作用，但是GSH-Px活力仍显著低于空白组。这可能与本实验水煮法提取的抗氧化物质含量较低有关。

绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织谷胱甘肽转移酶活性的影响见图7。

图7绿豆清汤对铝暴露大鼠脑组织谷胱甘肽转移酶活性的影响（n=7）Fig.7 Effect of MBCS on the level of GST in brain of rat exposed to aluminum（n=7）

由图7可知，染铝引起大鼠脑组织谷胱甘肽转移酶活性显著下降，（P <0.01），这与前人研究结果一致[18]。绿豆清汤干预对GST活力的起到了保护作用。GST通过催化谷胱甘肽与亲电物质结合，从而达到抗氧化作用，由于绿豆清汤中酚类物质能够减少了内源抗氧化物质GSH的消耗，从而缓解了GST活力的下降。

3　结论

铝暴露是脑组织产生氧化损伤的重要因素，铝引起经退行性疾病，导致神经损伤[19-21]。本实验通过氯化铝染毒，使用绿豆清汤对铝暴露大鼠进行干预，分别测定大鼠脑组织中铝的蓄积、脑组织脂质过氧化产物MDA及脑组织抗氧化酶的活力，探讨了绿豆清汤对脑组织氧化损伤的保护作用。

1）本实验通过饲料染铝，引起大鼠脑铝含量增加，MDA含量升高，GSH含量降低，抑制了脑组织SOD、GSH-Px、GST活力，造成了大鼠脑组织氧化损伤模型。

2）绿豆清汤干预显著降低铝暴露大鼠脑组织中铝元素的蓄积，有效缓解铝暴露引起的脂质过氧化反应。

3）绿豆清汤干预能，有效提高铝暴露大鼠脑组织SOD、GSH-Px、GST的活力，使脑组织中的GSH维持在正常的水平，提高了大鼠脑组织抗氧化能力，从而有效缓解了因铝暴露引起的脑组织氧化损伤。

参考文献：

[1] Turkez H, Yousef M I, Geyikoglu F. Propolis prevents aluminiuminduced genetic and hepatic damages in rat liver[J]. Food Chem Toxicol, 2010, 48(10): 2741-2746

[2] Yokel R A. The toxicology of aluminum in the brain: a review[J]. Neurotoxicology, 2000, 21(5): 813-828

[3] Yokel R A, McNamara P J. Aluminium toxicokinetics: an updated minireview[J]. Pharmacology and Toxicology, 2001, 88(4):159-167

[4] Exley C. The pro-oxidant activity of aluminium[J]. Free Radical Biol Med, 2004, 36(3): 380-387

[5] Flaten T P. Aluminum is a risk factor in Alzheimer disease, with emphasis on drinking water. Brain Res Bull[J]. 2001, 55(2): 152-167

[6]汪少芸,叶秀云,饶平凡.绿豆生物活性物质及功能的研究进展[J].中国食品学报, 2004, 1(1):98-102

[7] Li H, Cao D D, Yi J Y, et al. Identification of the flavonoids in mungbean (Phaseolus radiatus L.) soup and their antioxidant activities[J]. Food Chemistry, 2012,135(4): 2942–2946

[8]蔡亭,汪丽萍,刘明,等.浸泡时间对绿豆浸泡液中多酚及抗氧化活性的影响[J].粮油食品科技, 2014, 22(5):9-12

[9]陈然,赵建京,范志红.煮制条件对绿豆清汤颜色及抗氧化性的影响[J].食品科学, 2012, 33(8): 115-120

[10]贾怡昌,钟才云,王颖明,等.铝对大鼠海马氨基酸类神经递质含量的影响[J].中华预防医学杂志, 2001, 35(6): 397-400

[11]程书珍,王晓梅,刘恒,等.铝诱导阿尔茨海默病模型大鼠的发病机制的实验研究[J].中风与神经疾病杂志, 2012, 29(1): 41-43

[12] Nayak P, Chatterjee A K. Effects of aluminium exposure on brain glutamate and GABA systems: an experimental study in rats[J]. Food Chem Toxicol, 2001, 39(12):1285-1289

[13]刘秋芳,靳翠红,唐秋实.亚慢性染铝对断乳大鼠神经行为学的影响[J].中国工业医学杂志, 2009, 22(1): 10-12

[14]鲁晓翔.黄酮类化合物抗氧化作用机制研究进展[J].食品研究与开发与发, 2012, 33(3): 220-224

[15]林宣贤,林华,李维珍.绿豆SOD口服液的研制[J].食品科学, 1997, 18(3): 25-26

[16] Flora S J S, Mehta A, Satsangi K, et al. Aluminum-induced oxidative stress in rat brain: response to combined administration of citric acid and HEDTA[J].CompBiochemPhysiolToxicolPharmacol,2003, 134(3):319-328

[17] Guo C H, Wang C L. Plasma aluminum is a risk factor for oxidative stress and inflammation status in hemodialysis patients[J]. Clin Biochem, 2011, 44(16): 1309-1314

[18] Dua R, Gill K D. Aluminum phosphide exposure: implications on rat brain lipid peroxidation and antioxidant defence system[J]. Pharmacol Toxicol, 2001, 89(6):315-319

[19] Ding R, Yang Y J. Aluminum chloride induced oxidative damage on cells derived from hippocampus and cortex of ICR mice[J]. Brain Research, 2010, 1324(3): 96-102

[20] Kathleen M, Gura P D. Aluminum contamination in products used in parenteral nutrition: Has anything changed?[J]. Nutrition, 2010, 26 (6): 585-594

[21] Sethi P, Jyoti A, Singh R, et al. Aluminium-induced electrophysiological, biochemical and cognitive modifications in the hippocampus of aging rats[J]. Neurotoxicology, 2008, 29(6): 1069-1079

Protective Effect of Mung Bean Clear Soup on Aluminum Induced Oxidative Damaged in Rat Brain

HAO Chang-min，TIAN Wei-na，JIANG Wei-bo*
（College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

Abstract：To assess the effects of mung bean clear soup（MBCS）on oxidative damage in rat brain induced by aluminum. Twenty-eight male Sprague-Dawely rats were assigned to four treatment groups：Control，AlCl3（111.9 mg/kg b.wt/d），AlCl3plus MBCS（300 g/L MBCS），MBCS. AlCl3was administered through diet and MBCS was administered through drinking water for 4 weeks. The whole brains were removed for the measurements：Al concentration，malondialdehyde（MDA），glutathione（GSH），superoxide dismutase （SOD），glutathione peroxidase（GSH-Px），and glutathione-S-transferase（GST）. The concentration of Al and content of MDA in AlCl3+MBCS group were significantly lower than those in AlCl3treated group（P <0.01）. The activity of SOD，GSH-Px，and content of GSH in AlCl3+MBCS-treated group were significantly higher than those in Al- treated group（P<0.05，P<0.01，P<0.05）. AlCl3can induce brain oxidative damage，while MBCS can protect brain against damage.

Key words：mung bean clear soup；aluminum；oxidative damage；antioxidation

收稿日期：2015-09-14

*通信作者

作者简介：郝长敏（1981—），男（汉），博士，主要从事农产品贮藏及加工方向的研究工作。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.012