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仙人掌多糖对高脂血症大鼠体内抗氧化作用的研究
【摘要】目的探讨仙人掌多糖(OPS)对高脂血症大鼠体内抗氧化、清除体内自由基的生物效应。方法 将8～10周龄高脂血症大鼠随机分为6组，每组10只，建立高脂血症大鼠模型，取肝脏匀浆测定天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)活性,并测定心脏组织SOD活性、MDA含量和抗超氧阴离子自由基活性。结果给药10d后，OPS中、高剂量组与模型组比较，肝脏ALT活性、AST活性、心脏MDA含量显著降低;心脏抗O-2·活性、SOD活性显著增强。结论仙人掌多糖可能通过有效清除体内的氧自由基及抗脂质过氧化，实现其体内抗氧化的作用。
【关键词】仙人掌多糖 高脂血症 氧化
Abstract：ObjectiveTo investigate the antioxidative effects of Opuntia dillenii Haw.polysaccharides(OPS) on hyperlipidemia rats in vivo. MethodsSixty rats were randomly divided into six groups.OPS was given to hyperlipidemia rats through gavage for 10 days. Then the activities of ALT and AST in rat liver were determined, meanwhile heart was sampled for measurement of MDA content, activity of SOD and the anti-superoxide anion free radical (O-2· ) respectively. ResultsCompared with control group, OPS could increase SOD activity , decrease the activities of ALT and AST, and reduce the content of MDA and O-2·.Conclusion OPS has significant antioxidative activity and the mechanism may be related with oxygen free radical elimination and anti-lipid peroxidation.
Key words：Opuntia dillenii Haw. polysaccharides(OPS); Hyperlipidemia; Anti-oxidation
多糖是一类具有生物活性的生命大分子物质,它在抗肿瘤、抗氧化、抗炎症、刺激免疫以及降血糖方面都有一定的作用[1]。仙人掌多糖(OPS)是从仙人掌科植物仙人掌Opuntia dillenii. Haw的新鲜茎中提取的多糖。本研究试图通过测定高脂血症大鼠肝脏天门冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)活性,心脏丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性，并检测抗超氧阴离子自由基 (O-2·)活性的变化，探讨OPS在体内抗氧化的情况，以期为OPS的开发利用提供依据。
1、材料与仪器
1.1 动物SD大鼠(SPF级，动物合格证号：粤检证字2004A027)，雄性，8～10周龄，体质量180～200 g，购于广东医学院动物实验中心。
1.2 药品及试剂 仙人掌Opuntia dillenii. Haw于2007-10采自湛江东海岛附近，仙人掌多糖(Opuntia dillenii Haw.Polysaccharides，OPS)提取参照兰琦杰[2，3]等人的方法进行。
胆固醇(国药集团化学试剂有限公司，批号F20070216);丙基硫氧嘧啶片(南通精华制药有限公司，批号：061001);脱氧胆酸钠(国药集团化学试剂有限公司，批号：F20070521);脂必妥片(成都地奥九泓制药厂，批号：0612069)。血清测定TC、TG试剂盒(南京建成生物工程研究所出品，批号：20070512) ;肝脏测定ALT、AST试剂盒(南京建成生物工程研究所出品，批号：20070312、20070402) ;心脏测定SOD、MDA和O-2·试剂盒(南京建成生物工程研究所出品，批号： 20071010、20071029、20071102)。其他试剂均为国产分析纯。
高脂乳剂的配制[4～6]：取猪油25 g放在200 ml的烧杯里，放在磁力搅拌器上加热，待温度升到100℃时，加入10 g 胆固醇，溶化，再加入1g丙基硫氧嘧啶片，充分搅匀，然后加25 ml 吐温-80 ,制成油相。同时在另一烧杯中加30 ml蒸馏水和1,2丙二醇20 ml，放在电炉上加热至60℃，然后加入2 g脱氧胆酸钠,充分搅拌直到完全溶解，制成水相。然后将水相加入油相,充分混匀,即制成脂肪乳剂。
1.3 仪器 Olympus CKX41倒置显微镜， LEICA Rm2245电动进样切片机。
2、方法
2.1 高脂血症动物模型的建立及分组[7，8]60只SD大鼠随机分为正常组(10只)和造模组(50只)。造模组喂饲高脂乳剂10 d后测定空腹血清TC、TG含量，将TC>6 mmol·L-1及TG>3 mmol·L-1的实验大鼠确定为高脂血症动物模型，50只大鼠随机分为低、中、高仙人掌多糖组(OPS治疗组，剂量分别为100，200，400 mg·kg-1·d-1)、模型组和药物对照组(脂必妥药物组)，每组10只。OPS组和脂必妥药物组分别每天上午按剂量灌胃OPS或脂必妥片，各组动物下午灌胃生理盐水或高脂乳剂。
2.2 实验处理 在实验的第4周末，所有动物禁食8 h，不禁水，此后腹腔注射1%戊巴比妥钠麻醉，固定于鼠板上，开胸剥离出肝脏及心脏，去除油脂，取心尖部分置于福美琳溶液中固定，逐级酒精脱水，二甲苯透明，浸蜡，石蜡包埋，常规切片厚4 μm，HE染色，倒置显微镜下观察。其余部分用于各指标的测定。
2.3 统计学分析测定结果以±s表示，多组间均数比较采用Duncan多重检验，所有数据统计处理均采用SAS system 8.2 统计软件进行。
3、结果
3.1 仙人掌多糖对高脂血症大鼠肝脏ALT、AST活性的影响分别采用2,4-二硝基苯肼法测定肝脏匀浆ALT活性，IFCC法测定肝脏匀浆AST活性。高脂血症大鼠ALT活性、AST活性与正常组比较分别升高了133.3%，76.6%,达到极显著水平(P<0.01)。药物对照组，OPS中、高剂量组ALT活性比模型组分别降低了69.17%、65.08%、74.33%，差异极显著 (P<0.01)，高剂量组效果优于药物对照组。低剂量组与模型组相比alt活性降低22.48%，无显著差异(p>0.05);药物对照组，OPS治疗组均不同程度的抑制AST活性的升高，其中OPS低剂量组与模型组比较，AST活性降低21.36%存在较显著差异(P<0.05)，OPS中、高剂量组、药物对照组与模型组比较各降低了50.55%，49.31%，57.25%，接近正常水平，达到极显著差异 (P<0.01)。结果见表1。表1 仙人掌多糖对高脂血症大鼠肝脏ALT、AST活性的影响(略)
3.2 仙人掌多糖对高脂血症大鼠心脏SOD活性、MDA含量、抗(O-2·)活性的影响心脏匀浆后按照黄嘌呤氧化酶法测定SOD活性，改良硫代巴比妥酸法测定MDA含量和黄嘌呤氧化酶法测定抗O-2·活性。表2 仙人掌多糖对不同组别大鼠心脏中SOD活性及MDA含量，表3 仙人掌多糖对不同组别大鼠心脏中抗 O-2·活性的影响(略)。
从表2可见，与正常组比较，模型组大鼠心脏组织SOD活性略升16.58%，可能是体内的应激性反应造成SOD活性暂时增加;模型组大鼠心脏组织MDA含量则显著增加了184.88%(P<0.01)。而OPS治疗组与模型组比较，治疗后高剂量组SOD活性较明显升高了8.60%(P<0.05);OPS治疗组均能显著降低MDA含量(P<0.01)，降低率为24.91%，29.75%，27.53%,与阳性组无显著性差异。
从表3可见，与正常组比较，模型组大鼠心脏组织抗超氧阴离子自由基(O-2·)活性升高72.96%(P<0.01);而与模型组比较，治疗后高剂量组抗O-2·活性进一步增加了34.89%，达到极显著水平(P<0.01)且效果优于药物对照组。
3.3 心脏病理学观察见图1。
3.3.1 正常组心肌纤维肥大不多见，结构正常，心肌细胞边界清楚，心肌间质结构正常。心肌纤维分布均匀，结构基本完整;心肌细胞颜色鲜艳。
3.3.2 高脂模型组心肌细胞坏死,心肌细胞边界模糊，心肌纤维排列紊乱,心肌纤维肥大，脂质斑块不规则,突出于管腔内;心肌细胞颜色比较暗淡。
3.3.3 OPS中剂量治疗组心肌纤维分布较均匀，仍有较多的脂质沉积，病变略微好于模型组;心肌细胞颜色略鲜艳于模型组。
3.3.4 OPS高剂量治疗组心肌纤维分布均匀，无明显脂质沉积，病变明显好于模型组;心肌细胞颜色接近于正常组。
4、讨论
ALT和AST主要来源于肝脏，各种肝损伤发生时，该酶活性显著增高，所以我们通过测定ALT和AST活性，以评价大鼠肝脏氧化损伤程度[9～11]。SOD是机体细胞中主要抗氧化酶,是维持生物体自由基产生和过氧化物清除能力平衡的重要物质。SOD是需氧生物体内的一种内生性氧自由基清除剂，对机体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用，也是体内清除O-2·的主要酶，它能够催化O-2·歧化为H2和O2，清除氧自由基保护细胞免受损伤。血脂升高时,脂质过氧化作用增强, MDA含量增多，SOD 活性降低[12～14]。超氧阴离子(O-2·)是活性氧自由基(oxygen free radical，OFR)其中的一种，也是生物体内的主要自由基，它作为机体氧化还原反应的产物在体内广泛存在，在很多情况下对机体是有害的，超氧阴离子是导致衰老的原因之一。心脏成纤维细胞(cardiac fibroblasts, CF)是心肌纤维化的主要效应细胞,其增殖及产生的胶原代谢平衡失调是心肌纤维化的主要病理基础。这些变化将导致心肌代谢及功能异常，使其僵硬度增高、舒缩功能障碍，最终引发心力衰竭[15]。
本实验证明OPS能极显著降低高脂血症大鼠肝脏组织ALT和AST活性，较显著提高心肌组织SOD活性和抗O-2·活性，显著降低高脂血症大鼠心脏组织中的MDA含量，表明OPS可保护高脂血症时机体内抗氧化物酶类活性,使多种组织存在的自由基代谢紊乱情况得以纠正，从而维持机体氧化及抗氧化系统的动态平衡，减少自由基的积累，减轻过氧化作用对机体的损伤。
与正常组相比，高脂血症模型组大鼠心肌细胞肥大，心脏间质成纤维细胞的衰老及合成的心肌间胶原含量增加，胶原降解减少，心肌细胞大量坏死，最终致心脏舒张和收缩功能的障碍[16，17]。 OPS中剂量治疗组，心肌纤维分布较均匀，仍有较多的脂质沉积，病变有所改善;高剂量治疗组，心肌纤维分布均匀，心肌细胞边界较清楚，病变明显好于高脂血症模型组。结果表明OPS具有较强的抗氧化作用和清除氧自由基的能力，提示OPS可能通过增强细胞内清除O-2·能力，提高心脏抗氧化能力，防止心脏成纤维细胞老化，减少脂质沉积，进而有效抵抗OFR对心脏的氧化损伤[18]。
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