新疆灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠抗氧化活性的影响
2017-12-18,,,,,*
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(1.塔里木大学生命科学学院,新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室,新疆阿拉尔 843300;2.新疆兵团南疆化工资源利用工程实验室,新疆阿拉尔 843300;3.塔里木大学植物科学学院,新疆阿拉尔 843300)
新疆灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠抗氧化活性的影响
周新萍1,2,邹玲1,吴翠云3,周润1,白红进1,2,*
(1.塔里木大学生命科学学院,新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室,新疆阿拉尔 843300;2.新疆兵团南疆化工资源利用工程实验室,新疆阿拉尔 843300;3.塔里木大学植物科学学院,新疆阿拉尔 843300)
目的:研究枣叶黄酮对衰老小鼠的心脏、肝、血清抗氧化功能的影响。方法:采用乙醇提取枣叶黄酮,测定灰枣叶总黄酮含量并对其抗氧化活性进行测定;由D-半乳糖连续皮下注射诱导亚急性衰老模型小鼠,以各组小鼠心脏、肝和血清总抗氧化能力,总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶活力(GSH-Px)和丙二醛(MDA)含量为指标,评价枣叶黄酮在小鼠体内的抗氧化能力;做HE染色切片,观察其组织细胞状态。结果:灰枣叶总黄酮含量为(18.60±1.06) mg/g,清除DPPH自由基、羟基自由基、ABTS自由基、超氧阴离子自由基的IC50值分别是0.997、1.035、1.039、0.983 mg/mL,均与阳性对照组具有显著性差异(p<0.05);与空白对照组相比,模型对照组小鼠心脏、肝、脑和血清中T-AOC、SOD、GSH-Px力均有不同程度的降低,MDA含量有不同程度的升高,且空白对照组与模型组差异显著(p<0.05),说明小鼠衰老模型构建成功。与模型对照组相比,枣叶各剂量组能增强模型小鼠心脏、肝、脑和血清中T-AOC、SOD、GSH-Px活力,同时降低MDA值。从病理切片看,枣叶黄酮具有抗氧化能力。结论:枣叶黄酮能够显著增强亚急性衰老小鼠的抗氧化能力,具有延缓衰老的作用。
枣叶黄酮,D-半乳糖,小鼠,抗氧化
枣叶中有丰富的黄酮类、维生素、金属元素、三萜类、糖类、皂苷,具有抗菌、抗氧化、抗癌等生物活性[1-2]。衰老是生命过程中必然出现的极其复杂的生理现象,近年来不少国内外学者纷纷使用D-半乳糖致衰老模型来研究体内抗氧化作用[3-4]。陈洪雨[5]依托抗衰老的自由基学说,通过体内实验对山楂黄烷醇(MF)的延缓衰老活性和作用机制进行了探索,发现不同剂量MF可不同程度的减轻衰老模型小鼠的老化状态,改善其抗氧化水平。戴成国[6]等人研究首乌藤黄酮(FCPM)的体内抗氧化作用,结果表明FCPM可显著降低血清含量,提高小鼠的血清及组织的超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽歧化酶(GSH-PXHE)和过氧化氢酶(CAT)活力,表明FCPM具有显著的体内抗氧化活性。目前对枣叶提取物的抗衰老研究主要是通过体外法测定其对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、超氧阴离子自由基、羟自由基的清除活性,抗脂质过氧化能力以及对金属离子螯合能力等体外抗氧化指标来评价[7]。本实验用枣叶黄酮灌胃由D-半乳糖连续皮下注射诱导的亚急性衰老模型小鼠,测定其血清、肝、心脏组织中MDA含量,SOD、GSH-Px、MAO及总抗氧化能力(T-AOC)活性,较为系统地研究枣叶提取物对D-半乳糖衰老模型小鼠体内抗氧化的影响,为其进一步开发利用提供科学依据。
1.1 材料与方法
1.1 材料与仪器
昆明小鼠 70只,雌雄各半,体重(20±0.2) g;供试材料 塔里木大学园艺实验站内多年生的枣叶,经植物科学学院吴翠云教授鉴定为鼠李科枣属植物灰枣叶片(Zizyphusjujubecv. Huizao),于2015年10月采摘,供试材料经自然阴干后粉碎,密封,室温备用;D-半乳糖 美国Sigma公司;氯化钠注射液(代生理盐水) 石家庄四药有限公司;T-SOD测定试剂盒、SOD测定试剂盒、T-AOC测定试剂盒、MDA测定试剂盒、CAT测定试剂盒、GSH-Px测定试剂盒、MAO测定试剂盒、总蛋白定量试剂盒 南京建成生物工程研究所;乙醇,甲醇、无水乙醇、冰乙酸等其它试剂均为国产分析纯。
电子分析天平 北京赛多利斯科学仪器有限公司;LD500摇摆式中药粉碎机 长沙市岳麓区常宏制药机械设备厂;KQ2200E型超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;电热恒温水浴锅 上海博讯实业有限公司;离心机 上海安亭科学仪器厂;TU-1901双光束紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;德国莱卡冷冻包埋剂,防脱载玻片,中性快干胶,苏木精伊红HE染色剂,塑料载玻片盒 上海源叶生物科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 枣叶黄酮的提取 参考李全国[8]方法测定,略有改动。取1 kg样品置于室温按照料液比为1∶20加入70%乙醇溶液浸泡提取3 d,重复提取三次,过滤,收集上清液,旋转蒸发干燥,备用。
总黄酮含量测定:参照陈晓慧[9]方法测定,得到标准曲线为Y=9.71X+0.1044,相关系数为0.9995。
1.2.2 枣叶总黄酮的抗氧化活性 将1.2.1得到的总黄酮进行抗氧化能力测定,测定DPPH、ABTS、羟基自由基,超氧阴离子自由基的清除能力,方法参考文献[10]测定。
1.2.3 剂量设计与动物处理 将小鼠随机分为7组,依次为溶剂对照组、模型对照组、阳性对照组和低、中、高剂量组,每组10只。除溶剂对照组外,其余6组采用半乳糖皮下注射法制备小鼠亚急性过氧化损伤模型,即每天定时颈背部皮下多点注射500 mg/kg·bw的D-半乳糖(注射量0.1 mL/10 g·bw),溶剂对照组以注射用生理盐水代替,连续42 d。每天观察小鼠体征,每周称量一次体重。
在造模的同时,所有动物通过等体积灌胃方式(灌胃量0.25 mL/10 g·bw)给予受试物,其中低、中、高剂量组分别给予50、100、200 mg/kg·bw,阳性对照组给予VE100 mg/kg·bw,溶剂空白对照组和模型对照组给予蒸馏水[5,11]。
1.2.4 样本采集与制备 实验(造模和给予受试物)42 d后,称量体重,摘眼球取血并用颈椎脱臼法处死。小鼠全血3000 r/min离心10 min,收集上层血清,分装后贮存于-80 ℃冰箱中。解剖小鼠摘取其肝脏、心脏、肾,称量脏器重量后整体贮存于-80 ℃冰箱中待用[12-13]。
取肝脏、心脏、肾放入包埋盒中-80 ℃冷冻,然后用HE染色,中性树胶封片,显微镜下观察并拍照[14-15]。
1.3 数据处理
2 结果与分析
2.1 枣叶总黄酮含量及抗氧化活性
按照1.2.1方法提取灰枣叶黄酮,测得灰枣叶总黄酮含量为(18.60±1.06) mg/g。
由表1可知,体外抗氧化活性实验说明灰枣叶70%乙醇提取物具有一定的抗氧化能力,但是都弱于阳性对照品。
2.2 枣叶黄酮对衰老模型小鼠体征、体重和脏器系数的影响
实验过程中,日常体征行为学观察发现:实验初期各组小鼠精神振奋,进食量大,反抗能力强,难以抓取,随着实验进行,除溶剂组对照组变化较慢外,其余组出现不同衰老特征,实验末期小鼠反应迟缓,活动量减少,四肢无力,抓取时反抗较弱。实验期间小鼠的体重变化见图1。由图1可以看出各组小鼠前期体重增长较快,随后趋于平稳。小鼠的平均体重增长及心、肝、肾存在不同差异,但是无显著性差异(p<0.05)。
表1 提取液抗氧化能力的IC50值(mg/mL)Table 1 Antioxidant activities of the extracts obtained of IC50(mg/mL)
注:DPPH、ABTS、超氧阴离子所用阳性对照品为芦丁,羟基自由基所用为VE,同一列小写字母表示显著差异(p<0.05)。
表3 枣叶黄酮对小鼠组织和血清SOD含量的影响Table 3 Effect of the flavonoids from Jujube leaves on the content SOD in tissue and serum in aging mice
图1 小鼠体重变化Fig.1 Body weight of mice
注:同一列小写字母表示显著差异(p<0.05)。各实验组小鼠脏器系数的情况见表2。
表2 小鼠脏器系数Table 2 Apparatus coefficient of mice
由表2可知,各组的脏器指数之间变化不大。
2.3 枣叶黄酮对衰老模型小鼠组织和血清SOD含量的影响
超氧化物歧化酶(SOD)对机体的抗氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用,此酶能清除超氧阴离子自由基保护细胞免受损伤。枣叶黄酮对小鼠组织和血清中SOD活性的影响见表3。
由表3可知,模型组与溶剂对照组相比,其 SOD活性全部都低于溶剂对照组,且呈现显著性差异(p<0.05),说明从SOD活性的角度来看,成功构建了衰老小鼠模型。与模型组相比,其余几组肝脏、心脏和血清的SOD值均有所升高,且存在显著性差(p<0.05),说明枣叶黄酮能显著性的提高小鼠心脏、肝脏、血清中的SOD活性。其中从对肝脏的SOD活性作用看,中、高、低剂量组都显著高于VE组,但是中剂量组与高剂量组之间没有显著性差异;对心脏的SOD活性作用中,高剂量组与VE组无显著性差异,中、低剂量组有显著性差异且都低于VE组;对血清的SOD活性作用高剂量组与VE组有显著性差异,中、低剂量组与VE无显著性差异。
2.4 枣叶黄酮对衰老模型小鼠组织和血清MDA含量的影响
氧自由基不但通过生物膜中多不饱和脂肪酸的过氧化引起细胞损伤,而且还能通过脂氢过氧化物的分解产物引起细胞损伤。因而测试MDA的量常常可反映机体内脂质过氧化的程度,间接反映出细胞损伤的程度。枣叶黄酮对小鼠组织和血清中MDA活性的影响见表4。
表4 枣叶黄酮对小鼠组织和血清MDA含量的影响Table 4 Effect of flavonoids from Jujube leaves on the content MDA in tissue and serum in aging mice
注:同一列小写字母表示显著差异(p<0.05)。
表5 枣叶黄酮对小鼠组织和血清GSH-Px活性的影响Table 5 Effect of flavonoids from Jujube leaves on the content GSH-Px activity in tissue and serum in aging mice
注:同一列小写字母表示显著差异(p<0.05)。
表6 枣叶黄酮对衰老模型小鼠组织和血清中T-AOC活性的影响Table 6 Effect of flavonoids from Jujube leaves on the content T-AOC in tissue and serum in aging mice
注:同一列小写字母表示显著差异(p<0.05)。
由表4可知,模型组与溶剂对照组相比,模型组的MDA含量明显高于空白对照组,且呈现显著性差异(p<0.05),说明从MDA含量的角度来看,成功构建了衰老小鼠模型。本实验发现,对衰老模型小鼠给予不同剂量灰枣叶黄酮均可以有效减低衰老小鼠血清、心脏和肝脏组织的MDA水平,说明各剂量的灰枣叶黄酮均明显减轻了衰老小鼠体内有害氧化产物的积累,减少细胞损伤。
2.5 灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠组织和血清GSH-Px含量的影响
GSH-Px活性反映小鼠体内组织和血清的还原力的大小,它的高低间接反映小鼠对自由基的消除能力的大小。枣叶黄酮对小鼠组织和血清中GSH-Px活性的影响见表5。
由表5可知,模型对照组小鼠的肝、心脏和血清中的GSH-Px活性均低于空白对照组,各组中GSH-Px活性差异显著(p<0.05),说明从GSH-Px活性的角度来看,成功构建了衰老小鼠模型。灰枣叶黄酮对小鼠肝组织GSH-Px活性作用中,高剂量组与VE对照组无显著性差异,中、低剂量组显著性弱于VE对照组;灰枣叶黄酮对小鼠心脏组织GSH-Px活性作用与VE对照组相比,高、中剂量组显著性强于VE对照组,低剂量组显著性弱于VE对照组;灰枣叶黄酮对小鼠血清GSH-Px活性作用与VE对照组相比,高剂量组显著性强于VE对照组,中、低剂量组显著性弱于VE对照组;灰枣叶黄酮各剂量组和VE阳性对照组的GSH-Px活性均大于模型对照组且差异显著(p<0.05),说明灰枣叶黄酮能显著提高小鼠肝、心脏和血清的GSH-Px活性、增强还原能力,具有很好的抗氧化活性。
2.6 灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠组织和血清T-AOC含量的影响
由表6可知,模型对照组小鼠的肝、心脏和血清中的T-AOC值均低于溶剂对照组,说明从T-AOC值的角度来看,成功构建了衰老小鼠模型。在小鼠肝组织中,从T-AOC值看,高、中剂量组总抗氧化能力比VE对照组强,呈现显著性差异(p<0.05);小鼠心脏组织中,中、低剂量组和VE阳性对照组的T-AOC值与模型对照组差异不显著,高剂量组显著高于VE对照组;在小鼠血清中,各剂量组的T-AOC值均与模型组差异显著(p<0.05),高、中、低剂量组都显著强于VE对照组。实验总体说明枣叶黄酮能提高小鼠肝、心脏组织和血清的总抗氧化能力。
2.7 光镜下观察灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠肝脏、心脏、肾脏病理学变化的影响
2.7.1 灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠心脏病理切片观察 如图2可以看出,空白对照组(A)模型组(B)呈现暗红色的条纹,两者详见排列,状似虎皮,为虎斑心,发生脂肪变性,心肌细胞中出现细小的脂肪空泡,呈串珠状排列。
图2 小鼠心脏HE染色结果,×400 Fig.2 HE staining of heart in mice,×400 注:A:空白对照组;B:模型组;C:VE组;D:高剂量组;E:中剂量组;F:低剂量组。
2.7.2 灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠肝脏病理切片观察 由图3可以看出空白对照组(A)中的肝小叶及干细胞机构正常,肝索排列规律、整齐、肝窦正常,中央静脉无异常;模型组(B)肝细胞体积缩小,胞浆嗜酸性增强,细胞核的体积也缩小,染色增强,肝细胞之间连接松散,肝细胞可见肝脏发生脂肪变性,显微镜下可以看见在变性的肝细胞浆内出现大小不一的空泡,肝索紊乱,肝窦扭曲、狭窄乃至闭塞;VE组(C)、肝细胞的体积比模型组(B)大,细胞核也大,少量肝细胞的胞浆可见脂滴颗粒,肝索比模型组(B)宽,少量肝细胞的胞浆嗜酸性增强,细胞核呈固缩改变。
图3 小鼠肝脏HE染色结果,×400 Fig.3 HE staining of liver in mice,×400 注:A:空白对照组;B:模型组;C:VE组;D:高剂量组;E:中剂量组;F:低剂量组。
2.7.3 灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠肾脏病理切片观察 灰枣叶黄酮对衰老模型小鼠肾脏苏木精伊红染色的结果如图4所示,和空白对照组(A)相比,模型组(B)小鼠的肾小球外观不规则,呈现出一定的萎缩,经灰枣叶黄酮和阳性对照组(VE组)干预后,肾小球的萎缩症状明显减缓,尤其是高剂量组(E)的效果和阳性对照组相当,灰枣叶黄酮在一定程度上减缓了衰老小鼠肾脏的病理性变化,减缓了小鼠衰老的进程,说明灰枣叶黄酮在一定程度上局有抗衰老的作用。
图4 小鼠肾脏HE染色结果,×400 Fig.4 HE staining of kidney in mice,×400注:A:空白对照组;B:模型组;C:VE组;D:高剂量组;E:中剂量组;F:低剂量组。
3 讨论
从自然界找寻具有延缓衰老的活性物质是近几年的研究热点之一,新疆红枣树种植面积达760多万亩,丰富的枣叶资源亟待深度开发利用。
本课题组前期研究发现,南疆灰枣枣叶在芽生长期总黄酮含量最高,这与文献报道基本一致[16],但考虑后期果实发育需要充足光合作用,故采用果实成熟期叶片作为研究对象。
南疆灰枣成熟期叶片中总黄酮含量为18.60 mg/g,高于赵欣等人(2015)灰枣叶的研究结果(13.508 mg/g)[17],这主要是栽培条件,特别是地区物候期差异影响的结果。与怀晴晴等人(2017)研究相比,与泉城 1号含量(18.77 mg/g)一致,高于高VC芽(16.93 mg/g),但低于胎里(19.75 mg/g)和泉城 2号(23.03 mg/g)[16];高于李全国(2014)报道的乐陵枣叶总黄酮含量(14.3151 mg/g)[8],这主要是品种间遗传差异导致的结果。
大多数研究黄酮类化合物延缓衰老的作用是以其抗氧化活性为基础的,通过阻断自由基链反应,清除自由基和减少自由基的产生,从而直接或者间接发挥延缓衰老的作用。文献报道姜黄素、槲皮素、根皮苷、芹菜素等黄酮类化合物是通过抗氧化活性来实现其抗衰老作用[18-20]。枣叶中含有的黄酮类化合物具有抗氧化功效[1,7-8],对皮肤荧光斑马鱼也有一定的抗氧化活性[21]。本实验体外活性研究表明,灰枣叶总黄酮提取物对DPPH的清除率(50%)高于文献报道值(43.18%)[17],这与文献报道的枣黄酮具有一定的清除自由基作用相一致[8,17]。体内实验显示,灰枣叶黄酮对衰老小鼠SOD等抗氧化酶活力具有提升作用,可能与其清除氧自由基及其损伤细胞成分产生的有害产物,预防了老龄动物神经、内分泌等调节系统功能减退和微量元素的缺失,从而遏制了机体衰老导致的SOD合成减少等因素密切相关[22]。这与文献报道枣叶黄酮具有抗衰老的活性结果一致[23]。
4 结论
灰枣叶总黄酮含量为(18.60±1.06) mg/g,清除DPPH自由基、羟基自由基、ABTS自由基、超氧阴离子自由基的IC50值分别是0.997、1.035、1.039、0.983 mg/mL,均与阳性对照组具有显著性差异(p<0.05);与空白对照组相比,模型对照组小鼠心脏、肝、脑和血清中T-AOC、SOD、GSH-Px活力均有不同程度的降低,MDA含量有不同程度的升高,且空白对照组与模型组差异显著(p<0.05),说明小鼠衰老模型构建成功。与模型对照组相比,枣叶各剂量组能增强模型小鼠心脏、肝、脑和血清中T-AOC、SOD、GSH-Px活力,同时降低MDA值。从病理切片看,枣叶黄酮具有抗氧化能力。
本实验可知,新疆灰枣叶总黄酮能抑制并减缓衰老小鼠的机体衰老,表明灰枣叶具有增强小鼠体内抗氧化,延缓衰老的作用。为其进一步开发利用提供了可靠的科学依据。然而,本研究仅对灰枣叶总黄酮的延缓衰老作用做了初步的探讨,对灰枣叶黄酮中起抗衰老作用的单体化合物的研究与灰枣叶抗衰老的机理尚待研究。
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EffectsofflavonoidsfromXinjiangZizyphusjujubecv.Huizaoleavesonantioxidantactivityinagingmicemode
ZHOUXin-ping1,2,ZOULing1,WUCui-yun3,ZHOURun1,BAIHong-jin1,2,*
(1.College of Life Sciences,Key Laboratory of Protection & Utilization of Biological Resourcesin Tarim Basin of Xinjiang Production and Construction Corps,Tarim University,Alar 843300,China;2.Engineering Laboratory of Chemical Resources Utilizationin South Xinjiang of Xinjiang Production and Construction Corps,Alar 843300,China;3.College of Plant Science,Tarim University,Alar 843300,China)
Objective:To study the antioxidant activity of flavonoids from jujube leaves extract in aging mice’s heart liver and serum. Methods:flavonoids from Jujube leaves was extracted with ethanol,the content of total flavonoids in jujube leaves was determined and its antioxidant activity was determined. The aging mouse model induced by subcutaneous injection of D-galactose was orally administered with Jujube leaves extract. The content of malondiaidehyde(MDA),the activities of superoxide dismutase(SOD)and glutathione peroxidase(GSH-Px)and total antioxidant capacity(T-AOC)in heart,liver and serum of the mice were assessed;do HE staining slice,observe the state of tissue cells. Results:The content of total flavonoids in leaves was(18.60±1.06) mg/g,The IC50values of DPPH free radicals,hydroxyl radicals,ABTS radicals,and superoxide anion radicals were 0.997,1.035,1.039,0.983 mg/mL,all with positive control group had significant difference;D-galactose could obviously reduce T-AOC as well as SOD and GSH-Px activities,and enhance MDA contents in mouse heart,liver and serum,there was significant difference between the blank control group and the model group. In contrast,flavonoids from Jujube leaves could significantly enhance T-AOC,and SOD and GSH-Px activities,and reduce MDA contents in serum,and cerebrum,heart and liver tissues of the aging mice,especially in serum;According to the observation of pathological,flavonoids of jujube leaf have antioxidation ability. Conclusion:flavonoids from Jujube leaves could improve the activities of endogenous antioxidant enzymes in aging mice. Therefore,it has good antioxidant and anti-aging effects.
flavonoids from Jujube leaves extract,D-galactose,mice,antioxidation
2017-05-05
周新萍(1993-),女,硕士研究生,研究方向:天然产物研究与开发,E-mail:zhouzhouxinping@163.com。
*通讯作者:白红进(1967-),硕士,教授,研究方向:天然产物结构与功能,E-mail:bhj67@163.com。
浙江大学馥莉食品研究院基金项目(KY201404)。
TS201.4
A
1002-0306(2017)23-0289-06
10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.053