酶提羊肚菌子实体多糖的抗氧化和抗衰老作用
2020-02-12闫永兰
闫永兰
(西安科技大学,陕西 西安 710000)
羊肚菌(Morchella) 是一种珍稀食药兼用菌种,因其子实体外形酷似羊肚而得名[1]。我国羊肚菌种植广泛,在我国20 多个省市都有分布。羊肚菌的子实体的颜色有黑、黄和渐变红3 种,整个羊肚菌属有30 多个种,我国栽培最为广泛的是梯棱羊肚菌,占羊肚菌总栽培量的95%左右。
羊肚菌具有独特的香味,是一种不可多得的珍馐美味;同时,羊肚菌富含氨基酸蛋白质,及硒、铁等多种矿物质,是一种重要的健康营养食品。从羊肚菌中提取的多糖,具有抗氧化、促进人体代谢、调节免疫力、抗疲劳、抗衰老等多种功效。羊肚菌多糖提取物已经成为了一个热门研究领域。
羊肚菌中多糖含量高、易于提取,主要的提取方法有水提醇沉法、酸碱浸提法、超声波法、酶液浸提法等,其中酶液浸提法因其得率高、对多糖的天然结构破坏较少等优势,能够保持多糖的生物活性,成为了羊肚菌等菌类多糖提取的重要方法[2]。通过以酶液浸提法方法提取羊肚菌多糖,并对其抗氧化和抗衰老功效进行研究。以D-半乳糖衰老模型和谷胱甘肽过氧化物酶模型相关数据的测定,研究酶提羊肚菌子实体多糖混合溶液的抗衰老、抗氧化活性,为羊肚菌多糖抗衰老产品的研发提供科学依据。
1 研究材料和方法
1.1 试验材料
羊肚菌子实体用研磨机粉碎后,过80 目筛,取50 g 放入2 000 mL 蜗牛酶溶液中,蜗牛酶溶液浓度为(0.04±0.01) %,放入恒温箱[恒温箱温度(35±2)℃]浸泡2 h,取出上清液,重复3 次后进行加热浓缩,浓缩液中加入95%的乙醇溶液,放入恒温箱沉淀,温度为(4±0.5) ℃,静置24 h,上离心机3 000 r·min-1连续运转10 min 后分离悬浮液中的固体颗粒,将获取的固体颗粒沉淀物在烘箱,温度为(55±2) ℃,烘干即可得到羊肚菌酶提子实体多糖,作为本次试验的主要材料[3]。
1.2 试验试剂
主要试剂如表1 所示,其它试剂纯级均为适用于工业分析及化学试验的分析纯,符合本次试验要求。
表1 试验主要试剂Tab.1 Test main reagent
1.3 试验仪器
主要试验仪器如表2 所示。
表2 试验主要仪器Tab.2 Test the main instrument
1.4 抗衰老活性动物试验
动物研究对象为无特定病的小白鼠60 只,济南市金丰实验动物有限公司[生产实验动物资质许可证号:SCXK(鲁)],均为近交纯和系,12 个月龄,体重(30±5) g。正常饲料室温条件喂养,自由进食饮用纯净水,饲养1 周后按雌雄各半随机分成正常组、高剂量对照组和低剂量对照组共3 组,每组20 只。
正常组:灌胃0.2 mL 生理盐水,24 h 后,腹腔注射生理盐水0.2 mL;
低剂量组:灌胃酶提羊肚菌子实体多糖溶液200 mg·kg-1,24 h 后,腹腔注射D-半乳糖;
高剂量组:灌胃羊肚菌酶提子实体多糖溶液400 mg·kg-1,24 h 后,腹腔注射D-半乳糖;
连续给药21 d,最后1 次给药后将小鼠断头处死,采血在离心机12 000 r·min-1,10 min 分离血清,并马上摘取胸腺、脾脏、肝脏、肾脏和脑组织等脏器合并称重,用等渗生理盐水制备10%组织匀浆备用。通过测定小白鼠肝、肾组织的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA) 等含量来分析酶提羊肚菌子实体多糖的总体抗氧化能力和水平。
1.5 试验方法
摘取小白鼠的胸腺、脾脏称重,计算胸腺/脾脏指数(A,%)[4]公式为:
式中:T为胸腺重量(g);S为脾脏重量(g);G为体重(g)。
抗氧化采用总抗氧化能力(T-AOC) 试剂盒检测;SOD 活性指标按“SOD=(1-对照吸光值/样品吸光值)/0.5×稀释倍数”的模型计算[5],使用超氧化物岐化酶(SOD) 试剂盒检测;GSH-Px 活性检测采用细胞谷胱甘肽过氧化物酶活性检测试剂盒;MDA 检测采用丙二醛(MDA) 试剂盒,使用TBA 法检测,以上活性指标的测定均按各试剂盒说明书规范操作。
使用全自动生化分析仪器测定血清中谷丙转氨酶(ALT) 和肌酐(CRE) 等水平,用于血清学指标的分析。
2 试验结果与分析
酶提羊肚菌子实体多糖对小白鼠胸腺及脾脏指数、抗氧化抗衰老能力和血清指标的影响试验结果如下。
2.1 对小白鼠胸腺及脾脏指数的影响
酶提羊肚菌子实体多糖对小鼠胸腺及脾脏指数的影响见表3。
表3 酶提羊肚菌子实体多糖对小白鼠胸腺及脾脏指数的影响Tab.3 Effects of polysaccharides extracted from Morchella spp.fruiting body on thymus and spleen indexes of mice
由表3 可知,小白鼠的胸腺指数与脾脏指数相比变化明显,低剂量组与正常组相比,胸腺指数提升了16.07%,而高剂量组比低剂量组又提升了14.29%。这说明胸腺指数与酶提羊肚菌子实体多糖的剂量成正比,提高剂量可以有效提升胸腺指数。但酶提羊肚菌子实体多糖的剂量对脾脏指数的影响较小,只能微弱提升脾脏指数,对脾脏指数的影响十分有限。
2.2 SOD、GSH-Px、MDA 抗氧化指标和总抗氧化能力的影响
羊肚菌酶提子实体多糖对小白鼠T-AOC、SOD、GSH-Px、MDA 指标的影响如表4 所示。
超氧化物歧化酶(SOD) 是一种抗氧化酶,可以对机体的新陈代谢进行干预,增强机体的抗氧化能力,清除生物体内的有害物质,从而延缓衰老。在临床上SOD 也是检验人体是否健康的重要医学指标。通过测定小白鼠脏器组织中的超氧化物歧化酶(SOD) 含量,可以了解小白鼠肝脏清除氧自由基的能力。试验结果显示,低剂量组与正常组相比,SOD 活性指标变化明显,提升了44.85%,而高剂量组比低剂量组又提升了23.83%,达到了(167.74±12.16) U·mg-1prot。这说明给小白鼠灌注羊肚菌酶提子实体多糖溶液后,SOD 活性出现了不同程度的提升。
谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px) 能清除细胞外的过氧化氢,是一种重要的过氧化物分解酶,它能够将有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物,也是临床抗过氧化能力的重要指标。本试验结果显示,低剂量组与正常组相比,GSH-Px 活性指标变化明显,提升了33.87%,而高剂量组比低剂量组又提升了17.94%,达到了(112.02±5.75) U·mg-1prot。试验结果说明酶提羊肚菌子实体多糖具有保护小白鼠肝脏的功能。
丙二醛(MDA) 是过氧化反应的残留物,有毒。由于MDA 是一种有氧自由基代谢产物,因此常用于检测机体的过氧化程度,是临床上用于反映机体的受损伤和衰老程度的重要指标。试验结果显示,低剂量组与正常组相比,MDA 活性指标提升了30.49%,但加大剂量后,MDA 指标反而出现了下降,高剂量组比低剂量组下降了41.65%,只有(4.02±0.27) μmol·L-1。试验结果表明,低剂量的多糖会增加MDA 含量,分析原因可能是低剂量的多糖会影响小白鼠体内自由基生成与清除的平衡状态,引起机体的应激反应,导致MDA 升高。但高剂量组的试验结果表明,MDA 的含量有明显下降,说明酶提羊肚菌子实体多糖能够提高小白鼠的抗氧化能力,减缓机体组织的损伤衰老速率。
抗氧化能力与人体的健康存在密切的关系,总抗氧化能力(T-AOC) 是抗氧化自由基能力的总体评价,T-AOC 能够有效抑制自由基的氧化反应。试验结果显示,低剂量组与正常组相比,T-AOC 指标提升了55.74%,而高剂量组比低剂量组又提升了56.84%,达到了(1.49±0.19) U·g-1。这说明给小白鼠灌注酶提羊肚菌子实体多糖溶液后,T-AOC 指标出现了很大的提升,表明酶提羊肚菌子实体多糖对能够显著提升小白鼠的总抗氧化能力,具有明显的抗氧化、抗衰老作用。
表4 羊肚菌酶提子实体多糖对小白鼠T-AOC、SOD、GSH-Px、MDA 指标的影响Tab.4 Effects of polysaccharides extracted from Morchella spp. fruiting body on T-AOC, SOD, GSH-Px, MDA indexes of mice
2.3 对血清生化指标的影响
试验测定酶提羊肚菌子实体多糖对小白鼠血清中谷丙转氨酶(ALT) 谷草转氨酶(AST) 含量变化如图1 所示,尿素氮(BUN) 和肌酐(CRE) 含量变化如图2 所示。
ALT 和AST 是肝脏受损的敏感检测指标,肝细胞受损或死亡时会释放ALT 和AST,导致血清中含量异常升高。从图1 可以看出,与正常组相比,低剂量和高剂量组血清中ALT 和AST 活性均有所降低,反映出酶提羊肚菌子实体多糖对这两项指标有明显的抑制作用。ALT 活性指标低剂量组与正常组相比降低了44.62%,而高剂量组与低剂量组相比又降低了23.75%,达到了(42.57±4.03) U·L-1;AST 活性指标低剂量组与正常组相比降低了37.39%,而高剂量组与低剂量组相比又降低了3.64%,达到了(141.88±7.23) U·L-1。这说明给小白鼠灌注酶提羊肚菌子实体多糖溶液后,低剂量和高剂量对ALT 活性的影响较大,而不同剂量对AST 的影响较小,但都能不同程度的降低ALT 和AST 含量。
BUN 和CRE 是肾脏受损的检测指标,BUIN 含量升高表明肾脏功能变坏,临床反映就是肾功能不全,BUN 过高已经成为尿素症的重要诊断指标。CRE 是一种肌肉代谢产物,轻微的CRE 升高并不能一定是肾功能问题,但如果CRE 明显升高,一般临床上表示早期的肾功能异常。从图2 的试验结果可以看出,与正常组相比,低剂量和高剂量组血清中BUN 和CRE 活性均有所降低,但CRE 变化明显,BUN 基本持平,说明酶提羊肚菌子实体多糖对这CRE 含量影响显著,但对BUN 影响不大。
BUN 活性指标低剂量组与正常组相比降低了34.68%,而高剂量组与低剂量组相比降低了5.84%,达到了(5.48±0.34) mmol·L-1;CRE 活性指标低剂量组与正常组相比降低了24.29%,而高剂量组与低剂量组相比又降低了22.77%,达到了(57.03±4.52) mmol·L-1。试验结果显示酶提羊肚菌子实体多糖对能降低血清中的BUN 和CRE 含量,增加剂量对BUN 含量影响不大,但高剂量会显著降低CRE 的含量。
3 结论
通过急性毒性试验,用不同浓度的酶提羊肚菌子实体多糖溶液连续灌胃小白鼠1 周,在浓度上限1 800 mg·kg-1时小白鼠未出现中毒症状,也无异常行为。
试验结果表明,酶提羊肚菌子实体多糖可以提高小白鼠的抗氧化和抗衰老能力,对小白鼠的肝脏、肾脏等脏器具有一定的保护作用,并且与酶提羊肚菌子实体多糖的剂量有一定的关系。后续将对比其它食用菌多糖与酶提羊肚菌子实体多糖的功效,同时羊肚菌多糖的提纯和抗疲劳作用机理开展研究,为我国羊肚菌资源的开发利用提供参考。