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堇叶碎米荠硒蛋白的体内抗氧化作用研究



全 文 :第43卷 第1期
2015年1月
西北农林科技大学学报(自然科学版)
Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)
Vol.43 No.1
Jan.2015
网络出版时间:2014-12-12 09:30 DOI:10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.01.021
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20141212.0930.021.html
堇叶碎米荠硒蛋白的体内抗氧化作用研究
 [收稿日期] 2013-08-20
 [基金项目] 国家自然科学基金项目(31360498);湖北省科技计划项目(2012FFC02501);国家民委科研项目(12HBZ008);湖北省教
育厅自然科学研究重点项目(D20131902);湖北民族学院博士启动基金项目(MY2011B006)
 [作者简介] 雷红灵(1967-),女,湖北鹤峰人,教授,博士,主要从事硒生理生化研究。E-mail:leihl123366@163.com
雷红灵,方响亮,周大寨
(湖北民族学院 生物科学与技术学院,生物资源保护与利用湖北省重点实验室,湖北 恩施445000)
[摘 要]  【目的】探讨富硒植物堇叶碎米荠硒蛋白的生理活性,为富硒植物的深度开发利用提供依据。【方
法】以从湖北恩施富硒植物堇叶碎米荠叶片中提取的硒蛋白作为硒来源,设置硒质量浓度分别为2.25,4.45,8.90,
17.79μg/mL的硒蛋白液灌胃饲喂小鼠4周,研究不同的硒蛋白溶液对小鼠体质量、血硒水平、血液和肝组织总抗氧
化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力及丙二醛(MDA)含量的影响。
【结果】硒蛋白液的硒质量浓度为8.90μg/mL时,小鼠体质量增加最多;在本试验条件下,小鼠血硒水平随硒质量浓
度的增加而升高;硒质量浓度为4.45~17.79μg/mL的硒蛋白液可明显提高小鼠血液及肝组织的T-AOC、SOD活性
和GSH-Px活力,抑制 MDA的生成,但硒质量浓度为8.90~17.79μg/mL时,促进效应减缓。【结论】堇叶碎米荠硒
蛋白可以促进小鼠的生长及抗氧化能力,最适硒质量浓度为8.90μg/mL。
[关键词] 堇叶碎米荠;硒蛋白;血硒;抗氧化作用
[中图分类号] Q493.99 [文献标志码] A [文章编号] 1671-9387(2015)01-0201-05
In vivo antioxidation of selenoprotein in Cardamine violifolia
LEI Hong-ling,FANG Xiang-liang,ZHOU Da-zhai
(School of Bioscience and Biotechnology,Key Laboratory of Biological Resources
Protection and Utilization of Hubei Province,Hubei Minzu University,Enshi,Hubei 445000,China)
Abstract:【Objective】The physiological functions of selenoprotein in hyperaccumulator were investi-
gated to improve the development and utilization of Se-rich plants.【Method】Selenoprotein,purified from
leaves of Cardamine violifoliain Enshi,Hubei Province,was feed to Kunming mice by gastro gavage for 4
weeks.The mass concentrations of selenium in selenoprotein solution were 2.25,4.45,8.90and 17.79
μg/mL,respectively.Physiological parameters including weight,blood selenium levels,the total antioxidant
capacity,SOD,GSH-Px,and MDA in blood and liver tissue were detected.【Result】The weight of Kun-
ming mice increased the most when selenium mass concentration was 8.90μg/mL.Blood selenium levels
increased with the increase of selenium concentration.When the mass concentrations of selenium were
4.45-17.79μg/mL,selenoprotein significantly enhanced the total antioxidant capacity,SOD,GHS-Px ac-
tivity and inhibition on MDA formation,but the increasing rates decreased when selenium mass concentra-
tions were 8.90-17.79μg/mL.【Conclusion】Selenoprotein in leaves of Cardamine violifolia promoted
the growth and antioxidant ability of Kunming mice,and the optimum selenium mass concentration was
8.90μg/mL.
Key words:Cardamine violifolia;selenoprotein;blood selenium level;antioxidant activity
  硒是人和动物必需的微量元素,它具有抗氧化、
抗肿瘤、解毒重金属以及增强机体对病毒感染的免
疫力等功能[1-2],但是硒在有益和致毒之间的剂量差
异很小。甘璐等[3]研究表明,补硒量为20μg/kg的
大鼠,其机体内的丙二醛(Malondialdehyde,MDA)
含量降低,同时超氧化物歧化酶(Superoxide dis-
mutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、谷胱
甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-
Px)活性升高,而补硒量为40,80μg/kg的大鼠,其
体内 MDA含量增加,CAT、GSH-Px和硫氧还蛋白
还原酶(Thioredoxin reductase,TR)活性降低,同时
伴随着TR mRNA表达水平降低,表明体内的氧化
系统被激活,抗氧化系统受抑制,发生了一定程度的
脂质过氧化反应,说明硒只能在一定的剂量范围内
有效抑制脂质过氧化。相比无机硒,天然有机硒的
毒性更低、更安全,营养更全面,生物利用度高[4-5],
因此抗氧化能力更优。罗培林等[6]研究显示,酵母
有机硒比亚硒酸钠具有更高的生物学效价;李改平
等[7]比较了有机硒和无机硒对小鼠全血 GSH-Px
活性、肝SOD活性的影响,结果显示,有机硒能显著
增强小鼠GSH-Px活性,提高SOD活性,且硒蛋白
的生物效应比硒多糖的更为明显;张劲松等[8]研究
表明,烟叶硒蛋白制剂能显著提高大鼠血清 GSH-
Px活性,降低大鼠血清中 MDA含量;烟叶的含硒
Rubisco蛋白对清除自由基、防护红细胞溶血、保护
化学性肝损伤的效果优于不含硒蛋白质[9]。
植物通过根部和叶片吸收的无机硒,可在体内
转化成硒氨基酸、硒蛋白、硒多糖等有机形式,其中
硒蛋白是最主要的存在形式。植物硒蛋白是一种高
效、优良的补硒源,尤其是纯化的硒蛋白,可以作为
保健品的添加剂和原料药加以利用。湖北恩施的鱼
塘坝,是世界上惟一的独立硒矿床所在地,生长着一
种富硒能力极强的植物———堇叶碎米荠,其苗期叶
片硒含量超过1 000mg/kg,这是在我国首次发现
的超富硒植物。为了了解该植物硒蛋白的生物活
性,本试验以昆明小鼠为对象,研究堇叶碎米荠叶片
硒蛋白在小鼠体内的抗氧化活性,以期为该植物的
深层次开发和利用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
供试硒蛋白从成熟野生堇叶碎米荠叶片(含硒
量627.59mg/kg,可溶性蛋白含量86.35g/kg)中
分离纯化而得,硒蛋白的含硒量为177.93μg/g。
试验动物为SPF级昆明种小白鼠(25g/只左
右,购于湖北省预防医学科学院),饲料由湖北省实
验动物研究中心提供。
1.2 方 法
1.2.1 试验设计 以我国推荐的人体硒最高摄入
量[10]为依据,按照人与试验小鼠的换算系数(1∶
9.01)及小鼠体质量,计算确定试验小鼠饲喂硒量最
高为1.80μg/(d·只)。采用随机分组法将小白鼠
分为6组,每组12只,雌雄各半。适应性喂养1周
后,其中1组不做任何操作(空白对照,ck1),1组灌
胃纯水(阳性对照,ck2),另4组分别饲喂硒质量浓
度为2.25,4.45,8.90,17.79μg/mL的硒蛋白溶
液,每天1次,每次0.2mL/只。常规喂养饲料,试
验期间每周称体质量1次,连续4周。
1.2.2 小鼠血清、溶血液和肝组织匀浆的制备 小
鼠喂养第4周末,空腹断头处死,采血,取脏器。血
液分成2份:一份不加防凝剂,静置10min,2 000
r/min低温离心10min,取血清,4℃保存;另一份
加肝素抗凝,4℃冷藏备用,测试时用蒸馏水稀释
50倍,制备溶血液。肝脏用预冷生理盐水漂洗,吸
干水分,制备成质量分数10%的肝组织匀浆,4℃、
2 000r/min离心15min,取上清液备用。
1.2.3 小鼠肝组织匀浆和血液抗氧化指标的测定
 分别取质量分数 10% 的肝组织匀浆和血清
0.10~0.20mL,参照南京建成生物制品公司试剂
盒说明书测定以下指标。
(1)MDA 含量。以四氧甲基丙烷为标准,在
532nm波长处比色,计算肝组织匀浆的 MDA含量
(nmol/mg)和血清的 MDA浓度(nmol/mL)。
(2)总抗氧化能力(T-AOC)。37℃时,以每分
钟每毫升血清或每毫克组织蛋白使反应体系的吸光
度值增加0.01为1个总抗氧化能力单位(U)。
(3)GSH-Px活力。肝组织 GSH-Px活力以催
化GSH的反应速度表示,组织中每毫克蛋白质、每
分钟除非酶促反应外,反应体系中GSH浓度降低1
μmol/L为1个酶活力单位;全血 GSH-Px活力单
位为,每4μL全血在37℃反应5min后,除非酶促
反应外,反应体系中GSH 浓度降低1μmol/L为1
个酶活力单位。
(4)SOD活性。以每毫升反应液中(或每毫克
组织蛋白在1mL反应液中)SOD抑制率达50%时
所对应的SOD量为1个酶活力单位(U),即 U/mg
或U/mL。
1.2.4 硒和蛋白质含量的测定 硒含量的测定采
202 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第43卷
用氢化物发生-原子荧光分光光度法(采用北京吉天
仪器有限公司 AFS-930氢化物发生双道原子荧光
光度计,硒标准液(GSB07-1253-2000)为国家环保总
局标准样品研究所提供),蛋白质含量采用考马斯亮
蓝G250(进口分装)法测定。
1.3 数据分析
采用DPS6.2统计软件进行试验数据整理和分
析,Duncan新复极差法进行多重比较。试验数据均
用“平均值±标准差(珚x±s)”表示,n=4。
2 结果与分析
2.1 硒蛋白对小鼠体质量的影响
按不同处理饲喂小鼠4周后,各处理组小鼠生
长发育正常,外观、行为活动、精神状态、食欲、大小
便及皮毛、肤色等均未见异常。试验期间小鼠体质
量变化见表1。
表1 硒蛋白对小鼠体质量的影响
Table 1 Effects of selenoprotein on weight of mice  g/只
硒质量浓度/
(μg·mL-1)
Selenium mass
concentration
体质量 Weight
0  1周1week  2周2week  3周3week  4周4week
ck1  25.4±1.5  26.3±1.8  27.5±1.2  28.3±1.2  29.6±0.7
ck2  25.5±1.3  24.8±1.2  25.3±1.2  27.9±0.6  29.2±0.4
2.25  25.8±2.4  24.9±2.9  26.3±0.6  29.2±0.6  31.4±0.5
4.45  26.3±0.6  25.4±1.6  26.5±1.7  29.8±0.8  32.4±1.3
8.90  24.7±2.9  24.2±1.7  26.7±3.1  29.6±2.5  32.2±2.7
17.79  26.1±1.6  23.7±0.5  26.3±0.7  29.1±0.4  31.2±0.8
  由表1可见,灌胃1周后,ck2及硒处理组小鼠
的体质量均出现了不同程度下降,这可能是因为灌
胃操作对小鼠产生了影响。饲喂2周后,各组小鼠
体质量开始增加,4周后灌胃硒蛋白液各组的小鼠
体质量增加率都高于对照,增加最多的是8.90
μg/mL试验组,增加率为30.36%;17.79μg/mL组
的增加率低于另外2个低硒(2.25和4.45μg/mL)
处理组,说明硒质量浓度为17.79μg/mL的硒蛋白
液对小鼠生长的促进作用已明显减弱。
2.2 硒蛋白对小鼠血液中硒水平的影响
硒蛋白对小鼠血液中硒水平的影响见图1。
图1 硒蛋白对小鼠血液中硒水平的影响
不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。下图同
Fig.1 Effect of selenoprotein on
Se content of blood plasma in mice
Different lowercase letter mean significant difference
(P<0.05).The same for folowing figures
  由图1可见,2个对照组小鼠血液中硒质量浓
度为0.12~0.14μg/mL,二者没有显著差异;饲喂
不同硒质量浓度的硒蛋白液可以明显提高小鼠血液
中的硒水平,且血液中硒水平随着饲喂硒质量浓度
的增加而升高,均显著高于2个对照组,各硒处理组
间也都有显著性差异,小鼠血液中硒质量浓度最高
达0.35μg/mL。
2.3 硒蛋白对小鼠抗氧化指标的影响
2.3.1 对 MDA含量的影响 不同硒质量浓度的
硒蛋白液对小鼠肝组织匀浆和血清中 MDA含量的
影响见图2。由图2可见,小鼠肝组织匀浆和血清
中 MDA的含量在硒蛋白处理组与2个对照组间有
显著性差异,硒蛋白处理可以降低 MDA含量,并在
硒质量浓度为8.90μg/mL时抑制作用达到最大;
而在硒质量浓度17.79μg/mL时抑制作用减小,
MDA含量又开始增加。
2.3.2 对T-AOC的影响 不同硒质量浓度的硒
蛋白液对小鼠肝组织匀浆和血清T-AOC的影响见
图3。由图3可以看出,硒蛋白处理组小鼠的肝组
织匀浆和血清的 T-AOC持续增加,与2个对照组
有显著性差异,但硒质量浓度8.90与17.79μg/mL
2个处理组间没有显著差异,且随着硒质量浓度的
增大,小鼠肝组织匀浆和血清 T-AOC的增加趋势
都在减缓。血清和肝组织匀浆T-AOC(y)与血液中
硒质量浓度(x)的回归方程分别为:y=83.60x-
8.04,R2=0.98,P=0.006 7<0.01;y=10.37x+
1.68,R2=0.98,P=0.000 1<0.01,可见,T-AOC
302第1期 雷红灵,等:堇叶碎米荠硒蛋白的体内抗氧化作用研究
与血液中的硒水平具有极显著相关性。
图2 硒蛋白对肝组织匀浆和血清中 MDA含量的影响
Fig.2 Effect of selenoprotein on MDA of liver
homogenate and serum in mice
图3 硒蛋白对肝组织匀浆和血清中T-AOC的影响
Fig.3 Effects of selenoprotein on T-AOC of liver
homogenate and serum in mice
2.3.3 对GSH-Px活力的影响 由图4可以看出,
硒蛋白处理组小鼠GSH-Px与2个对照组小鼠有显
著性差异,且随着硒质量浓度的增加,肝组织匀浆和
血液中的 GSH-Px活力增强。血液和肝组织匀浆
中GSH-Px活力(y)与血液中硒质量浓度(x)的回
归方程分别为:y=349.77x+182.88,R2=0.98,
P=0.000 1<0.01;y=159.42x+106.22,R2=
0.94,P=0.000 1<0.01,可见 GSH-Px活力与血
液中的硒水平具有极显著相关性。
2.3.4 对SOD活性的影响 由图5可以看出,与
2个对照组相比,硒蛋白处理组小鼠的肝组织匀浆
和血清中SOD活性均有显著增加,但在硒质量浓度
为17.79μg/mL时,增幅下降。这与 MDA含量的
变化趋势一致,说明硒质量浓度17.79μg/mL时已
超过了小鼠的最适硒摄入量,所以SOD活性增幅下
降,而 MDA抑制作用减小,含量开始增加,但此硒
摄入量仍可以提高小鼠的抗氧化能力。
图4 硒蛋白对肝组织匀浆和全血中GSH-Px活力的影响
Fig.4 Effects of selenoprotein on GSH-Px of liver
homogenate and whole blood in mice
图5 硒蛋白对肝组织匀浆和血清中SOD活性的影响
Fig.5 Effect of selenoprotein on activity of SOD of liver
homogenate and serum in mice
3 结论与讨论
GSH-Px是谷胱甘肽氧化还原调节系统中重要
的含硒酶,硒参与组成其活性中心;MDA是脂质过
氧化的产物之一,SOD则是体内重要的抗氧化酶,
它们在清除活性氧自由基、抵抗氧化损伤、调节机体
氧化还原状态等方面起着重要作用,因此可以利用
生物体内这些指标的变化评价硒的抗氧化性。
关于硒蛋白的抗氧化作用,唐玫等[11]研究表
明,富硒藻蓝蛋白对有机体的SOD 和 GSH-Px活
性都有显著提高,特别是对肝脏GSH-Px活性有极
显著的提高作用;对堇叶碎米荠含硒蛋白的体外抗
氧化研究结果显示,硒蛋白有较好的抗氧化活
性[12]。本研究的结果也显示,在试验设置的硒质量
浓度范围内,小鼠 GSH-Px活力和 T-AOC随硒质
量浓度的增加而增大,且与血液中的硒水平呈极显
402 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第43卷
著正相关;SOD活性也不同程度升高,MDA生成则
被抑制。这些结果提示,硒蛋白提高了小鼠血液中
的硒水平,促进了含硒酶的合成及活性,抑制了过氧
化物的生成,提高了小鼠的抗氧化能力。
本试验中,硒质量浓度为17.79μg/mL的硒处
理组,灌胃硒量为3.56μg/(d·只),超出了小鼠的
最大耐受硒量,该硒剂量对小鼠的生长发育及抗氧
化的促进效应减小,但仍高于对照,未表现明显的毒
害,这可能是因为蛋白硒以硒代半胱氨酸被吸收,在
体内由密码子 UGA翻译编码进蛋白质中[13-14],其
毒性效应会降低;此外,小鼠本身具有的防御机制和
适应能力也可能消除该剂量硒的毒性影响。有研究
表明,超营养剂量的硒摄入量可以降低动物和人类
癌症的发病率[15]。本研究中小鼠体质量变化结果
显示,第1周给药后,最高硒处理组小鼠体质量减少
最多,除了灌胃操作影响其生长外,高质量浓度的硒
溶液应该也是其影响因素,之后的体质量增加,可能
与小鼠的适应机制有关。
综合来看,小鼠体质量的变化趋势与机体内抗
氧化活性的变化规律存在正相关性。说明适量的堇
叶碎米荠硒蛋白可以提高小鼠血液中的硒水平,促
进血液及肝脏的T-AOC、GSH-Px和SOD活力;减
少肝脏和血清中 MDA的生成,抑制脂质过氧化,促
进小鼠的生长发育。
志 谢:本研究工作得到了湖北民族学院的湖北省重点
(特色)学科林学一级学科的支持,在此表示感谢!
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