全 文 :·论 著·
薏米提取物对溃疡性结肠炎大鼠抗氧化作用的研究
郝亚楠,李新平,刘宁,李秀花,邱服斌
山西医科大学公共卫生学院,山西 太原 030001
摘要:目的 研究薏米提取物对葡聚糖硫酸钠 (DSS)诱导的大鼠溃疡性结肠炎 (UC)的预防作用,从抗
氧化角度对其作用机制进行初步探究。方法 模型组和干预组大鼠自由饮用含5%DSS的水溶液制备 UC
模型。干预组大鼠用薏米提取物混悬液灌胃,其余两组用等量蒸馏水灌胃。通过结肠大体评分、组织病理
学评分、肠壁厚度等评价结肠形态和病理学改变。生化检测大鼠血清和结肠组织髓过氧化物酶 (MPO)、
超氧化物歧化酶 (SOD)和谷胱苷肽过氧化物酶 (GSH-Px)活性、丙二醛 (MDA)含量及总抗氧化能力
(T-AOC)。数据以均数±标准差 (x±s)表示,采用SPSS 13.0软件进行单因素方差分析、LSD-t检验,
以P<0.05为差异有统计学意义。结果 与模型组相比,薏米提取物能明显改善 UC大鼠结肠大体形态和
组织病理情况,降低血清、结肠组织 MPO 活性 [血清 MPO: (103.53±7.36)U/L vs(148.08±
16.35)U/L,组织 MPO: (2.30±0.34)U/g vs(6.54±2.28)U/g,P 均<0.05],能明显降低血清
MDA含量 [(4.94±0.44)μmol/Lvs(6.83±1.63)μmol/L,P均<0.01]。升高血清和结肠SOD、GSH-
Px活性 [血清SOD: (225.79±15.86)U/ml vs(200.18±18.42)U/ml,血清 GSH-Px: (347.52±
20.66)U/ml vs(272.19±7.93)U/ml,P 均<0.01];组织SOD:[(2 272.77±485.13)U/ml prot vs
(1 116.91±114.41)U/mg prot,组织GSH-Px:(3 094.93±769.62)U/mg prot vs(1 041.64±110.15)
U/mg prot,P均<0.05]。结论 薏米提取物对DSS诱导的大鼠UC有明显的保护作用,抗氧化是其可能
的作用机制之一。
关键词:薏米提取物;溃疡性结肠炎;抗氧化
中图分类号:R574 文献标识码:A 文章编号:1009-6639 (2012)03-0177-04
Effects of coix lacryma-jobi seed extract on
the antioxidation in colitis in rats
HAO Ya-nan,LI Xin-ping,LIU Ning,LI Xiu-hua,QIU Fu-bin
Shanxi Medical University,Taiyuan,Shanxi 030001,China
Corresponding author:QIU Fu-bin ,E-mail:fbqiu@126.com
Abstract:Objective To study the protective effects of coix lacryma-jobi seed extract(CLJSE)on ulcerative
colitis induced by dextran sulfate sodium(DSS)in rats. Methods Rats in model control group and CLJSE
treatment group were fed with 5%DSS solution to induce ulcerative colitis model.The rats in the CLJSE treat-
ment group received treatments by gastric lavage daily with CLJSE,while the other two groups with distiled
water from the beginning.Macroscopic and histological assessment and intestines wal thickness were used to
evaluate the severity of colonic damage.The activity of myeloperoxidase(MPO),superaoxide dismutase
(SOD),glutathione peroxidase(GSH-Px),and total antioxidant capacity(T-AOC),as wel as the content of
malondialdehyde(MDA)in the colon tissues and serum were measured. Results The damage of colon could
be reduced after coix seed treatment compared with the model control group.MPO activity sharply decreased
in coix seed group compared with DSS group [serum MPO:(103.53±7.36)U/L vs(148.08±16.35)U/
L,tissue MPO:(2.30±0.34)U/g vs(6.54±2.28)U/g,P<0.05].No matter in tissue or serum,SOD
and GSH-Px activity in coix seed group were significantly higher than DSS group [serum:SOD:(225.79±
15.86)U/ml vs(200.18±18.42)U/ml,GSH-Px: (347.52±20.66)U/ml vs(272.19±7.93)U/ml,
P<0.01;tissue:SOD: (2 272.77±485.13)U/mg prot vs(1 116.91±114.41)U/mg prot,GSH-Px:
基金项目:2010年度山西医科大学科技创新基金项目 (01201005)
作者简介:郝亚楠,在读硕士研究生,主要从事营养防治结肠炎研究
通讯作者:邱服斌,E-mail:fbqiu@126.com
·771·中国预防医学杂志2012年3月第13卷第3期 Chin Prev Med,March 2012,Vol.13No.3
DOI:10.16506/j.1009-6639.2012.03.011
(3 094.93±769.62)U/mg prot vs(1 041.64±110.15)U/mg prot,P<0.05],and serum MDA content was
significantly decreased[(4.94±0.44)μmol/Lvs(6.83±1.63)μmol/L,P<0.01]. Conclusions CLJSE has
significant protective effects on ulcerative colitis in rats induced by DSS,it may be related to antioxidation and wound
repair.
Key words:Coix lacryma-jobi seed extract;Ulcerative colitis;Antioxidation
溃疡性结肠炎 (ulcerative colitis,UC)是一
种病因尚不十分清楚的结肠和直肠慢性非特异性炎
症性病变。病变主要限于结肠黏膜与黏膜下层,以
腹痛、腹泻、黏液脓血便、里急后重等为主要表
现。病情缓慢、反复发作,有癌变的可能。近年
来,流行病学资料提示,UC发病率在国内和国外
均有逐年增高的趋势[1],我国 UC发病率已达到
11.6人/10万人[2]。由于缺乏有效的治疗方法,饮
食干预预防UC尤为重要,实验研究证明,氧自由
基参与了UC的发病过程[3]。因此,抗氧化作用能
一定程度减轻UC造成的炎症损伤。
薏米又称薏仁或薏苡仁,在2002年被卫生部
认定为食药两用植物。薏米具有抗炎、抗肥胖、治
疗高血脂、抗肿瘤、抗过敏的作用。其活性成分主
要有薏苡多糖A、B、C (Coixan A,B,C),中性
葡聚糖1~7以及酸性多糖CA21和CA22,薏苡酯
(Coixenolide),薏苡素 (Coixol),木脂素类,酚
类,不饱和脂肪酸以及三萜类开环化合物,甾醇类
和腺苷及多种氨基酸等[4]。
在UC复杂的病因中,自由基导致的氧化损伤
是一个重要因素。刘畅等人发现,薏苡仁具有清除
DPPH自由基的功能,起到抗氧化作用[5]。但在目
前的研究中,尚未见薏米对UC作用的报道,本实
验旨在通过大鼠体内抗氧化实验研究薏米对大鼠
UC的影响,并对其可能机制进行探讨。
1 材料与方法
1.1 材料 健康成年 Wistar清洁级大鼠 (6周
龄)30只,雌雄各半,体质量 (体重)(200±20)g,
由山西医科大学实验动物中心提供;薏米提取物
(20∶1)购于西安冠宇生物技术有限公司;葡聚糖
硫 酸 钠 (dextran sulfate sodium,DSS) Mr:
5000,上 海 西 宝 生 物 科 技 有 限 公 司,批 号
OJ0103A;SOD、GSH-Px、 MAD、T-AOC 和
MPO测定试剂盒购自南京建成生物工程研究所。
1.2 方法 动物按体重随机分为对照组、模型组
和干预组,每组10只,单笼喂养,温度23~26℃,
相对湿度50%~70%,每日光照12h,自由饮水和
摄食,适应性喂养1周。造模期1周,对照组自由
饮水,其余各组大鼠自由饮用5% DSS水溶液。
干预组大鼠用30%浓度的薏米提取物混悬液每日
灌胃一次 (5ml/kg体重)即1.5g/(kg·d),其余
两组用等量蒸馏水灌胃。依据Cooper等的方法制
造大鼠溃疡性结肠炎模型[6]。干预期3周,期间模
型组和干预组大鼠改为自由饮水,并继续用等量相
应干预物进行灌胃。实验期间各组大鼠均给以基础
饲料,观察大鼠粪便性状、便血等一般状况,每日
称体重。
实验期结束后,戊巴比妥钠麻醉大鼠,颈静脉
采血4ml,离心 (200×g,10min),分离血清。颈
椎脱臼处死大鼠,分离结肠,沿肠系膜缘纵轴切
开,冰冷生理盐水冲洗,测量结肠长度并称重,计
算肠壁厚度[7]:肠壁厚度 (g/cm)=结肠重量
(g)/结肠长度 (cm)。参照陈曦[8]的相关标准进行
结肠组织肉眼大体形态学评分。取病变最严重处组
织,10%中性甲醛溶液固定,常规石蜡包埋切片,
HE染色,参照Iba等方法[9]进行结肠组织病理学
评分。在距肛门7~9cm处取适量结肠新鲜样本,
冰冷生理盐水洗净,滤纸吸干称重,冰浴条件下制
成10%匀浆,低温离心 (200×g,15min),取上
清。SOD、GSH-Px、MAD、T-AOC、MPO严格
按试剂盒说明书测定。
1.3 统计学处理 数据以均数±标准差 (x±s)
表示,采用SPSS 13.0软件进行单因素方差分析,
三组间两两比较采用LSD-t检验,以P<0.05为
差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 大鼠一般状况 对照组大鼠活泼,大便形状
正常,无肉眼血便;模型组,厌食、懒动、体重下
降,有不同程度的腹泻、黏液便和肉眼血便等症
状;干预组上述症状较模型组有明显改善。
2.2 大鼠结肠损伤程度和炎症反应 对照组大鼠皱
襞纹理清晰,黏膜光滑,未见充血、糜烂及溃疡。
镜下可见上皮完整,结构清晰,固有层杯状细胞丰
富,腺体排列规则,偶见炎性细胞,未见溃疡。
模型组大鼠可见肠壁粘连,肠胀气,局部充血
糜烂,肠壁增厚变硬局部透明,可见大小不等的溃
·871· 中国预防医学杂志2012年3月第13卷第3期 Chin Prev Med,March 2012,Vol.13No.3
疡面,溃疡周围环行黏膜组织充血水肿、黏膜呈星
芒状。组织病理学表现为黏膜缺失,杯状细胞丢
失,腺体破坏,残存腺体呈不同程度扩张,有大量
炎细胞浸润。该组结肠肉眼形态学评分及组织病理
学评分均显著高于对照组 (肉眼形态学评分:t=
10.83,组织病理学评分:t=5.35,P均<0.01),
见表1,图1。肠壁厚度较对照组也有增厚的趋势,
但差异无统计学意义,见表1。
干预组大鼠上述情况较模型组均有所改善,肉
眼形态学评分和组织病理学评分均低于模型组,但
高于对照组,见表1,图1。肠壁厚度低于模型组
(t=0.10,P<0.05),见表1。
MPO活性能够有力地反映结肠炎症的程度,
模型组大鼠血清 MPO活性及组织 MPO活性较正
常对照组均升高 (血清 MPO:t=3.34,组织
MPO:t=2.28,P 均<0.05),而薏米提取物混
悬液干预后显著降低 (血清 MPO:t=3.53,组织
MPO:t=2.98,P均<0.05),见表1。
2.3 各组大鼠血清SOD、GSH-Px、MDA和 T-
AOC结果 与对照组相比,模型组血清 SOD、
GSH-Px活性明显降低 (血清SOD:t=6.39,血
清GSH-Px:t=4.86,P 均<0.01),MDA含量
显著升高 (t=4.27,P<0.01),T-AOC降低,但
差异无统计学意义。干预组较对照组血清SOD活
性低 (t=2.91,P<0.01),GSH-Px、T-AOC均
有降低趋势,血清 MDA含量升高但差异无统计学
意义。与模型组相比,干预组血清SOD,GSH-Px
活性升高,MDA含量降低 (血清SOD:t=4.80,
血清GSH-Px:t=5.70,血清 MDA:t=4.28,P
均<0.01),见表2。
2.4 各组大鼠结肠组织SOD、GSH-Px、MDA和
T-AOC结果 模型组组织 MDA含量较对照组明
显增多 (t=2.70,P<0.05),组织SOD、GSH-
Px活力及 T-AOC均有降低的趋势。干预组较对
照组,组织SOD活力高 (t=2.25,P<0.05),
MDA含量增加 (t=2.28,P<0.05);较模型组,
组织 SOD、GSH-Px 活 力 高 (组 织 SOD:t=
3.83,组织GSH-Px:t=3.57,P均<0.05),T-
AOC也有升高的趋势,MDA 含量有降低趋势,
但差异无统计学意义,见表3。
3 讨 论
UC模型建立的成功与否对于其研究至关重
要。已有的研究结果显示,DSS诱导大鼠UC与人
类UC的症状及病理过程极为相似,成功率高,重
复性好,症状典型,适用于探索UC发病机制及抗
表1 薏米提取物对溃疡性结肠炎大鼠炎症反应的影响 (n=10,x±s)
组别
肉眼形态学
评分
组织病理学
评分
肠壁厚度
(g/cm)
血清 MPO
(U/L)
组织 MPO
(U/g)
对照组 0.20±0.13 0.10±0.05 0.10±0.01 79.32±13.55 1.60±0.12
模型组 3.42±0.20b 13.58±3.47b 0.13±0.05 148.08±16.35a 6.54±2.28a
干预组 1.00±0.37ad 7.60±2.39bc 0.10±0.01c 103.53±7.36c 2.30±0.34c
注:与对照组比较,a:P<0.05,b:P<0.01;与模型组比较,c:P<0.05,d:P<0.01。
A:对照组;B:模型组;C:干预组。
图1 各组大鼠结肠组织病理学表现 (HE,200×)
表2 薏米提取物对溃疡性结肠炎大鼠血清SOD、MDA和GSH-Px的影响 (n=10,x±s)
组别 SOD (U/ml) GSH-Px (U/ml) MDA (μmol/L) T-AOC (U/ml)
对照组 248.33±16.05 372.54±15.61 4.60±1.18 10.55±1.51
模型组 200.18±18.42b 272.19±7.93b 6.83±1.63b 6.87±1.92
干预组 225.79±15.86bd 347.52±20.66d 4.94±0.44d 10.18±0.69
注:与对照组比较,a:P<0.05,b:P<0.01;与模型组比较,c:P<0.05,d:P<0.01。
·971·中国预防医学杂志2012年3月第13卷第3期 Chin Prev Med,March 2012,Vol.13No.3
表3 薏米提取物对溃疡性结肠炎大鼠组织SOD、MDA和GSH-Px的的影响 (n=10,x±s)
组别 SOD (U/mg prot) GSH-Px (U/mg prot) MDA (mol/kg prot) T-AOC (U/mg prot)
对照组 1 311.36±156.79 2 023.01±170.92 15.23±2.21 69.02±9.75
模型组 1 116.91±114.41 1 041.64±110.15 29.78±4.18a 57.57±5.49
干预组 2 272.77±485.13ac 3 094.93±769.62c 28.73±5.44a 95.44±34.60
注:与对照组比较,a:P<0.05,b:P<0.01;与模型组比较,c:P<0.05,d:P<0.01。
炎药物、食物治疗和保护作用的研究[10]。在 UC
病变过程中,中性粒细胞在肠道炎性和免疫反应中
起着重要作用,MPO活性反映了中性粒细胞的浸
润数目和活性,是评价炎性反应严重程度的一个重
要指标。在本次实验中,模型组大鼠出现明显腹
泻、肉眼血便,肠壁变硬增厚,肉眼形态评分、组
织学损伤评分以及血清、结肠组织的 MPO活性均
显著高于对照组,表明UC模型诱导成功。
薏米中含有薏米多糖、多种不饱和脂肪酸、木
酯素类、酚类、多种氨基酸、维生素等活性物质,
具有清除氧自由基的功能,起到抑制脂质过氧化的
作用。多种氨基酸成分及维生素还可通过非酶促系
统分解过氧化物,阻断过氧化过程,并去除起催化
作用的金属离子等途径起到抗氧化作用。采用薏米
提取物进行UC动物模型预防干预实验更加符合人
体日常摄入薏米营养素的实际情况。
UC是由包括氧化损伤、免疫、遗传、感染、
菌群、精神心理等多种因素引起的,其中氧自由基
致肠黏膜屏障损伤是近年来研究的重要课题。已有
研究证实,建立成功的UC动物模型氧自由基含量
增加,结肠组织中SOD活力下降[11]。损伤因子激
活免疫细胞,产生活性氧与自由基,二者具有细胞
毒作用,非特异性得损伤黏膜细胞。同时活性氧参
与脂质过氧化反应,产生 MDA等脂质过氧化产
物,促进前列腺素样物质、白三烯、趋化因子等炎
症介质的合成和释放,介导炎症反应,导致肠黏膜
损伤。通过检测 MDA能够反映脂质过氧化程度,
间接地反映黏膜损伤程度。SOD能够通过清除氧
自由基抑制脂质过氧化,并且具有细胞膜稳定作
用,作为机体抗炎的重要指标。GSH-Px在体内能
够特异地催化还原型谷胱甘肽对过氧化氢的还原反
应,也可反映机体抗氧化能力。T-AOC能够综合
地反映机体防御体系抗氧化能力的强弱。
本实验中模型组血清/组织 MDA含量均高于
对照组,且血清SOD 活力与血清 GSH-Px活力
低,且差异有统计学意义。这与前期研究结果一
致,表明氧化损伤为UC发病机制之一。干预组血
清/组织 MDA 含量较模型组低,血清/组织SOD
及GSH-Px活力高于模型组,表明薏米提取物能
够抑制氧化损伤,从而保护结肠黏膜,起到预防结
肠炎的作用。本实验所测全部指标,同组雌鼠与雄
鼠相比,差异均无统计学意义,溃疡性结肠炎的性
别差异有待进一步研究。
参考文献
[1] Chow DK,Leong RW,Tsoi KK,et al.Long-term folow-
up of ulcerative colitis in the Chinese population [J].Am J
Gastroenterol,2009,104 (3):647-654.
[2] 缪应雷,李红纳,杜艳,等.NAT1、CXCL9、BPI和 HLA-
DQB1在溃疡性结肠炎中的表达 [J].实用医学杂志,
2010,26 (22):4084-4086.
[3] Yun J,Xu CT,Pan BR.Epidemiology and gene markers of
ulcerative colitis in the Chinese[J].World J Gastroenterol,
2009,15 (7):788-803.
[4] Hiroshi YOKOI,Hajime MIZUKAMI,Akito NAGATSU,
et al.Peroxisome Proliferator-Activated ReceptorγLigands
Isolated from Adlay Seed(Coix lacryma-jobi L.var.ma-
yuen STAPF)[J].Biol Pharm Bul,2009,32 (4):735-
740.
[5] 刘畅,岳文明,何聪芬,等 .薏苡仁在曲霉发酵过程中成
分及抗氧化性变化的研究 [J].食品科学,2009,30
(23):200-203.
[6] Cooper HS,Murthy SN,Shah RS,et al.Clinicopathologic
study of dextran sulfate sodium experimental murine colitis
[J].Lab Invest,1993,69 (2):238-249.
[7] Carmuesco D,Galvez J,Nieto A,et al.Dietary olive oil
supplemented with fish oil,rich in EPA and DHA (n-3)
polyunsaturated fatty acids,attenuates colonic inflammation
in rats with DSS-induced colitis [J].J Nutr,2005,135
(4):687-694.
[8] 陈曦 .过氧化物酶体增殖物激活受体-γ在大鼠溃疡性结肠
炎中的动态表达及中药肠康颗粒的干预作用 [D].吉林:
吉林大学第一医院内科学专业,2008.
[9] Iba Y,Sugimoto Y,Kamei C,et al.Possible role of muco-
sal mast cels in the recovery process of colitis induced by
dextran sulfate sodium in rats[J].Int Immunopharmacol,
2003,3 (4):485-491.
[10] Vowinkel T,Kalogeris TJ,Mori M,et al.Impact of dex-
tran sulfate sodium load on the severity of inflammation in
experimental colitis[J].Dig Dis Sci,2004,49 (4):556-
564.
[11] 陈碧莲,祝明,陈勇,等.GC-MS分析薏苡仁油中不皂化物
的主要成分 [J].中成药,2009,31 (6):953-954.
收稿日期:2011-10-27 修回日期:2011-12-06 责任编辑:车宜平
·081· 中国预防医学杂志2012年3月第13卷第3期 Chin Prev Med,March 2012,Vol.13No.3