番茄红素对反式脂肪酸致小鼠肾脏损伤的修复作用

丁 旭，谢 羡，刘 娟，姚明颜，朱乐玫

（长沙医学院公共卫生学院，长沙 410219）

番茄红素对反式脂肪酸致小鼠肾脏损伤的修复作用

丁 旭，谢 羡，刘 娟，姚明颜，朱乐玫

（长沙医学院公共卫生学院，长沙 410219）

目的：探讨番茄红素（Lycopene，LP）对反式脂肪酸（Trans fatty acid，TFA）染毒小鼠肾脏损伤的修复作用及其机制。方法：40只健康SPF级小鼠随机分为正常对照、TFA染毒、TFA染毒+低剂量LP保护、TFA染毒+中剂量LP保护和TFA染毒+高剂量LP保护5个组，每组8只（雌雄各半）。统一在上午对对照组用生理盐水对小鼠进行灌胃，除外各组分别灌胃TFA 50mg/kg.bw；在下午对各剂量LP保护组分别灌胃LP 5mg/kg.bw、10mg/kg.bw、20mg/kg.bw，隔天灌胃一次。8周后，观察小鼠生长情况，取其肾脏标本做病理形态学观察；取血，进行血清尿素（UREA）、肌酐（CREA）、尿酸（UA）、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、高密度脂蛋白（HDL-C）、低密度脂蛋白（LDL-C）含量的检测和肾组织丙二醛（MDA）含量及肾脏超氧化物岐化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性的测定。结果：较对照组，TFA染毒组小鼠体重、肾脏脏器系数、血清中UREA、CREA、TG、TC、LDL-C及MDA含量增加，差异间均有统计学意义；UA、HDL-C含量减少及SOD、GSH-Px活性下降，差异间均有统计学意义；且肾组织可见形态病变。较TFA染毒组，TFA染毒+低、中、高LP保护组体重、肝脏脏器系数、血清中UREA、CREA、TG、TC、LDL-C及MDA含量减少差异间均有统计学意义；UA、HDL-C含量增加及SOD、GSH-Px活性有升高，差异间均有统计学意义；且随着LP剂量的升高，肾组织结构趋于正常，病理变化明显改善。结论：番茄红素可修复由反式脂肪酸导致的肾脏损伤，对肾功能有保护作用。

番茄红素；反式脂肪酸；肾脏损伤；修复作用

反式脂肪酸（trans fatty acid，TFA）是一种不饱和脂肪酸，含有一个或多个非共轭反式双键，它作为油脂的一种，逐渐作为食品安全领域的焦点，引起了大家的广泛关注［1］。反式脂肪酸由人体摄入后可以以正常脂类的吸收代谢途径进入人体体内，干扰正常脂类的代谢；已有大量研究证明，随食品摄入过量的反式脂肪酸会导致机体心血管系统疾病、婴儿发育、糖尿病、老年痴呆等危害，且人类脂酶对TFA无效，使其易于在动脉沉积，对肝肾系统造成损伤［2］。番茄红素（Lycopene，LP）是成熟番茄中的主要色素，也是常见的类胡萝卜素之一，广泛的存在于番茄、番茄制品及葡萄柚等多类水果中，且对单线态氧的猝灭活性最高。番茄红素具有极强的抗氧化活性和清除自由基的功效，使自由基的产生和清除处于平衡，消退线粒体中的大部分活性氧（Reactive oxygen species，ROS）。此外，番茄红素还具有预防肿瘤、调节炎症相关因子、降低血脂及心血管疾病的发生等生物学作用［3］。本研究通过随机对照试验，探讨番茄红素对反式脂肪酸致小鼠肾脏损伤的修复作用，为改善反式脂肪酸导致的肾脏损伤及其作用机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物40只健康SPF级小鼠（雌雄各半），体重18～22g。由长沙市天勤生物技术提供，许可证号：SCXK［湘］ 2014-0011。动物在实验专用饲养房标准条件下饲养，室温250C左右，相对湿度50%～70%，光照吋间12 h/12 h明暗交替，动物自由进食饮水。

1.1.2 主要仪器与试剂7170A全自动生化分析仪（日本Hatachi公司），CK40光学显微镜（日本OLYMPUS公司），RM2245型石蜡切片机（德国Leica公司），AB204-N型电子分析天平（METTLER公司），80-2型台式低速离心机（上海手术器械厂）

番茄红素（Lycopene，LP）粉剂（纯度＞90%，上海思域化工科技有限公司）；反式脂肪酸（Trans Fatty Acids，TFA）油剂（纯度＞95%，上海锐聪科技发展有限公司）；小鼠超氧化物岐化酶（Superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSH-Px）、丙二醛（Malonaldehyde，MDA）试剂盒（南京建成生物有限公司）

1.2 方法

1.2.1 动物的分组将40只健康SPF级小鼠随机分为正常对照组、TFA染毒组、TFA染毒+低剂量LP保护组、TFA染毒+中剂量LP保护组、TFA染毒+高剂量LP保护组5个组，每组8只（雌雄各半）。统一在上午对对照组用生理盐水对小鼠进行灌胃，除外各组分别灌胃TFA 50mg/kg.bw；在下午对低、中、高剂量番茄红素保护组分别灌胃LP 5mg/kg.bw、10mg/kg.bw、20mg/ kg.bw，隔天灌胃一次。

1.2.2 血液、肾组织的采集及相关指标的测定末次灌胃后，动物禁食12h，不禁水，分别测定各组动物的体重；在实验8周后，观察小鼠生长情况，眼周取血后处死，并进行迅速解剖，取其肾脏组织做病理形态学观察；并做常规病理学切片，HE染色观察肾脏病理形态学变化。

1.3 观察指标及检测方法

1.3.1 动物一般生长情况的观察实验期间，观察各组动物的皮肤、毛发和生理功能变化等特征，记录小鼠的进食量与饮水量，每周记录一次体重变化。

1.3.2脏脏器系数测定用生理盐水漂洗小鼠肾组织，滤纸吸干后准确称取肾脏脏器重量，计算其脏器系数。

1.3.3 病理学观察鼠均摘取左肾脏，将其置于10%福尔马林中固定，常规石蜡包埋，连续切片，常规HE染色，于显微镜下观察其形态学变化。

以上肾脏病理学染色、切片、拍照和读片均在长沙医学院病理学教研室老师指导下完成。

1.3.4 生化指标检测取出已保存的血清（-800C），静置至室温。在日本7170A全自动生化分析仪的帮助下检测各组小鼠血清肾功能指标：UREA、CREA、 UA，血脂指标：TG、TC、HDL-C、LDL-C。

上指标均在湖南省疾控中心生化检验科测定完成。

1.3.5 肾组织中SOD、GSH-Px活性及MDA含量的检测每鼠均摘取右肾下半部（髓质皮质兼用），制备肾均浆液，离心后取上清。采用考马斯亮兰法测定肾组织蛋白含量：硫代巴比妥酸法（TBA法）测定MDA含量，采用二硫代双硝基苯甲酸法（DTNB法）测定GSH-Px活性，黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性，均严格按试剂盒说明书方法进行操作。

1.3.6 统计学方法本次实验数据均采用SPSS19.0统计软件分析处理，实验数据以均数±标准差（±s）表示，多组间比较采用单因素方差分析进行显著性检验（LSD-t法）。显著性检验水准α取值0.05，以P＜0.05为差异间具有统计学意义。用Excel软件作图。

2 结果

2.1 番茄红素对TFA染毒小鼠生长的影响

番茄红素对反式脂肪酸染毒小鼠体重的变化，见表1。

表1 LP对TFA染毒小鼠体重变化的影响（n=8）

由表1所示，各组小鼠初试体重较为接近，均无显著性差别，无统计意义（P＜0.05）；TFA染毒组及低剂量LP保护组小鼠终试体重增长高于对照组（P＜0.05），对比组间差异有统计学意义；经各剂量LP保护的TFA染毒组小鼠体重增长均低于TFA染毒组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。实验期间除TFA染毒组小鼠体重增长快，皮下脂肪增厚，后期出现毛发蓬松，色泽暗淡、精神状态差外，其余各组活动均正常，皮毛清洁，无竖毛、腺体分泌等异常改变，无动物死亡的现象。

2.2 番茄红素对TFA染毒小鼠肾脏器系数的影响

番茄红素对反式脂肪酸染毒小鼠脏器系数的变化见表2。

表2 LP对TFA染毒小鼠肾脏脏器系数的影响（n=8）

由表2得知：TFA染毒组及低、中、高剂量LP保护组小鼠肾脏器系数均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；经低、中、高剂量LP保护的各组小鼠肾脏脏器系数均低于TFA染毒组，差异均有统计学意义（P＜0.05）。

2.3 番茄红素对TFA染毒小鼠肾脏病理形态的影响

番茄红素对反式脂肪酸染毒小鼠的肾脏病理形态的变化见图3。

对照组：肾小球和肾小管结构完整，无变性、坏死及炎症细胞浸润等病理变化。

TFA染毒组：肾小球体积增大，系膜细胞增生；肾小管上皮细胞水变性，部分可见内有颗粒管型；肾间质内炎症细胞浸润。

TFA染毒+低剂量LP保护组：肾毛细血管球体积增大，部分肾小管扩张：管腔内有管型形成；肾间质内炎症细胞浸润，呈小灶性坏死。

TFA染毒+中剂量LP保护组：肾间质内炎症细胞浸润，肾间质血管扩张、充血。

TFA染毒+高剂量LP保护组：可见肾小球萎缩，肾小管上皮细胞水变性。

观察情况如下图。

图3 LP对TFA染毒小鼠肾脏病理形态的影响（×10，HE）

2.4 番茄红素对TFA染毒小鼠血清肾功能指标变化的影响

番茄红素对反式脂肪酸染毒小鼠血清肾功能指标的变化见表3。

由表3得知：TFA染毒组及各剂量LP保护组小鼠血清UREA、CREA含量均高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；经LP保护后，各剂量LP保护组小鼠血清中UREA、CREA含量有不同程度的下降，与TFA染毒组相比差异有统计学意义（P＜0.05）。TFA染毒组及低、中剂量LP保护组小鼠血清UA含量低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；经LP保护后的中、高剂量保护组小鼠血清UA含量均有增加，高于TFA染毒组，差异有统计学意义（P＜0.05）。

表3 LP对TFA染毒小鼠UREA、CREA、UA含量的影响（n=8）

2.5 番茄红素对TFA染毒小鼠血清血脂指标变化的影响

番茄红素对反式脂肪酸染毒小鼠血清血脂指标的变化见表4。

表4 LP对TFA染毒小鼠血脂指标的影响（n=8）

由表4得知：TFA染毒组及低、中剂量LP保护组小鼠血清TG、TC含量均高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；但经LP保护后，各剂量LP组TG、TC含量较TFA染毒组相比均呈降低趋势，差异均有统计学意义（P＜0.05）。与对照组相比，TFA染毒组及低、中剂量LP保护组小鼠血清HDL-C含量仍低于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05）；各剂量LP保护组的小鼠血清HDL-C含量与TFA染毒组相比有所升高，差异有统计学意义（P＜0.05）。

与对照组相比，TFA染毒组及低、中、高剂量LP保护组小鼠血清LDL-C含量均升高，差异均有统计学意义（P＜0.05）；各剂量LP保护组的小鼠血清LDL-C含量较TFA染毒组相比均呈降低趋势，差异有统计学意义（P＜0.05）。

2.6番茄红素对TFA染毒小鼠肾脏SOD、GSH-Px活性及MDA含量改变的影响番茄红素对反式脂肪酸染毒小鼠肾脏SOD、GSH-Px活性及MDA含量的变化见表5。

由表5得知：与对照组比较，TFA染毒组及低、中、高剂量LP保护组肾脏SOD、GSH-Px活性下降，MDA含量升高，差异有统计学意义（P＜0.05）；经LP保护后的低、中、高LP保护组肾脏SOD、GSH-Px 活性有升高，MDA含量有下降，低于或高于TFA染毒组，差异有统计学意义（P＜0.05），但仍未恢复至正常水平，差异有统计学意义（P＜0.05）。

表5 LP对TFA染毒小鼠肾脏SOD、GSH-Px活性、MDA含量的影响（n=8）

3 讨论

本研究结果显示，TFA染毒组小鼠的体重高于对照组，肾脏器系数在高于对照组的同时肾脏切片可见肾组织形态病变。以此表明摄入过量的反式脂肪酸可以使小鼠体重增加，反式脂肪酸所导致的肾脏器数增加与其病理形态变化具有相关性，与小鼠体重增加具有一致性。原因可能由于过量的反式脂肪酸阻碍了必需脂肪酸在体内的正常代谢，使正常的生理功能出现紊乱，且肾脏为反式脂肪酸主要毒作用的靶器官之一，从而抑制了小鼠肾脏组织的生长发育。而比较各剂量LP保护组与TFA染毒组发现，随着番茄红素剂量的增大，体重和肾脏系数增长逐步减缓，肾脏形态逐步有所改善，可能由于番茄红素加速了体内的代谢，减少了反式脂肪酸在体内的蓄积，说明番茄红素对反式脂肪酸致小鼠肾脏损伤具有修复作用。

肾脏为机体主要的排泄器官，可以维持机体内环境的稳定性，因此检测肾脏功能尿素（UREA）、肌酐（CREA）、尿酸（UA）等是观察肾脏损伤的主要指标。进一步的研究结果表明，TFA染毒组的小鼠血清中，UREA、CREA的含量增高，而血清UA的含量下降；LP保护组中的UREA、CREA含量均有不同程度的下降，而UA含量上升，且其随着番茄红素剂量的增加呈现下降或上升趋势。这说明小鼠的肾脏受到了反式脂肪酸的毒性作用，产生了氧化应激损害反应，而番茄红素对反式脂肪酸致小鼠肾脏损伤有保护和修复作用，其保护作用的大小随着番茄红素剂量的增加或减少呈一定的剂量-效应关系。其次，从小鼠血清血脂含量结果得出，TFA染毒组小鼠血清中的TG、TC、LDL-C含量明显增高，而HDL-C的含量明显下降；LP保护组的小鼠血清中的TG、TC、LDL-C含量较之降低，HDL-C的含量较之升高，表明机体内由于摄入过量的反式脂肪酸导致脂质堆积，影响了血脂中的正常含量［4］，而番茄红素可以改善小鼠血脂水平，对此产生的疾病风险具有修复调节的作用。

氧化作用是生物在有氧呼吸过程中出现的一种生理活动，会产生活性氧（ROS），人体肾脏系统中也会存在一定浓度的活性氧。而MDA是反应机体氧化损伤最具代表性的指标，可以反映细胞的受损伤活动；SOD活力的高低间接反应了机体清除氧自由基的能力；GSHPx可以抑制自由基的生成反应。国内外研究表明，反式脂肪酸可使染毒动物抗氧化酶活性下降，脂质过氧化产物MDA增高，认为反式脂肪酸具有诱导机体产生自由基的能力［5］。本次研究结果显示，TFA染毒组较对照组而言，SOD、GSH-Px活性下降，MDA含量升高；而各剂量LP保护组较TFA染毒组而言，SOD、GSH-Px活性有所升高，MDA含量有所下降，虽低于或高于TFA染毒组，但是仍未恢复至正常含量。说明番茄红素对反式脂肪酸所导致的毒性作用具有保护和修复抗氧化能力，抑制了自由基的生成［6］，减少了反式脂肪酸对小鼠肾脏所带来的氧化损害。

综上所述，摄入过量的反式脂肪酸可引起肾脏系统的损伤，而番茄红素可抑制反式脂肪酸所引起的氧化应激反应，保护肾功能的正常形态，修复肾脏系统产生的损伤，其机制可能与番茄红素能减少或终止肾脏组织中的脂质过氧化反应，具有清除氧自由基的作用有关。此次实验也为番茄红素对反式脂肪酸致肾脏损伤的修复提供了重要的参考依据。

［1］ 毕凌潇. 中国市售食品中反式脂肪酸含量的现状研究［J］. 食品安全导刊.2016.24： 047.

［2］ 谢明勇, 谢建华, 杨美艳, 等. 反式脂肪酸研究进展［J］. 中国食品学报.2010.10(4)： 014-026.

［3］ 陈锦瑶. 番茄红素的生物学作用及应用研究进展［J］. 卫生研究. 2013.42(2)： 0336-0342.

［4］ 刘董斌, 王瑞, 刘清国, 等. 不同含量反式脂肪酸饮食对小鼠肝脏氧化应激及PPARγ表达的影响［J］. 营养学报.2013.31(5)：435-439.

［5］ laszezykl, Grueka-MamczarE, KasPerezyk S, et al. Influence of methionine upon the activity of antioxidative enzymes in thekidney of rats exposed to sodium fiuoride［J］. Biol Trace ElemRes.2010.133(l)：60-70.

［6］ 韦莉荔, 陈薇, 陈莲香. 番茄红素抗氧化活性药理作用研究进展.［R］. 中国伤残医学.2014.22(8)： 297-298.

Repaireffect of Lycopeneon trans fatty acidsinduced renal injury in mice

Ding Xu, Xie Xian, Liu Juan, Yao Ming-yan, Zhu Le-mei
(School of Public Health, Changsha 410219, China)

ObjectiveTo discuss the repairing effect of lycopene (LP) on kidney injury of mice caused by Trans fatty acid (TFA).Methods40 healthy SPF mice were randomly divided into the normal control group, TFA exposure group, TFA exposure + low dose LP protection group, TFA exposure + medium dose LP protection group and TFA exposure + high dose LP protection group, with 8 mice in each group (half males and half females). Normal saline was given by gavage in the morning in the control group; other groups were given TFA 50mg/kg. bw by gavage; in the afternoon, LP protection groups of different doses were separately given LP 5mg/kg. bw, 10mg/kg. bw, 20mg/kg. bw by gavage one every other day. After 8 weeks, the growth condition of mice was closely observed and the kidney sample was taken out for pathomorphology observation; blood samples were collected for detections of serum urea (UREA), creatinine (CREA), uric acid (UA), triglycerides (TG), total cholesterol (TC), high-density lipoprotein (HDL - C), low density lipoprotein (LDL-C) and determination of kidney tissue malondialdehyde (MDA) content and kidney superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (gsh-px) activity.Resultscomparing with the control group, the weight, kidney organ coefficient, UREA, CREA, TG, TC, LDL-C and MDA content in the serum of mice of TFA exposure group increased and the differences had statistical significance; UA, HDL-C content decreased and SOD, GSH-Px activity decreasedand the differences had statistical significance; and morphological lesion can be seen in the kidney tissue. Comparing with TFA exposure group, the weight, kidney organ coefficient, UREA, CREA, TG, TC, LDL-C and MDA content in the serum of mice of TFA exposure + low, medium and high LP protection group decreased and the differences had statistical significance; UA, HDL-C content increased and SOD, GSH-Px activity increased and the differences had statistical significance; with theincrease of LP dose, the structure of kidney tissue went back to normal and the pathological change improved evidently.Conclusionlycopene can repair kidney injury caused by Trans fatty acid and has protection effect on kidney function.

lycopene; trans fatty acid; renal injury; repair

R285.5

A

1673-016X（2017）05-0008-05

2017-04-20

2014年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目基金（201410823003）；湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目（543）

朱乐玫，E-mail：zhulemei@qq.com