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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2016, 32(4):256-260
在正常情况下，生物体内处于氧化与抗氧化的
动态平衡状态，保护机体免受损伤。生物体内最初
的自由基是由机体正常的代谢活动产生［1］，但是当
受到外界有害刺激，例如，胡桃醌在线虫体内分解
为超氧化物自由基，紫外线辐射会破坏机体内的代
谢平衡，导致 ROS 的积累，从而机体内活性氧自由
基的数量会显著增多，造成脂质过氧化反应的发生，
加速机体组织功能的损伤［2］。如果不及时清除体内
过量的自由基，就会引起机体内包括蛋白、核酸及
其他大分子物质的氧化损伤，对细胞活性和功能造
成极大的伤害［3］。
秀丽隐杆线虫生命周期短暂，是研究药物药理
学和药物影响基因表达的理想模式生物［4］。有研究
表明线虫长寿突变体能够增强抵抗氧化应激、紫外
收稿日期 ： 2015-08-31
基金项目 ：“十二五”国家科技计划项目（2012BAD33B05）
作者简介 ：赵江，男，硕士研究生，研究方向 ：食品营养学研究 ；E-mail ：tozjmail@163.com
通讯作者 ：王浩，男，博士，副教授，研究方向 ：食品营养学研究 ；E-mail ：wanghao@tust.edu.cn
山楂提取物对急性损伤线虫的保护作用
赵江1  陈纯1  王轶菲1，2  王红1，2  黄杰1，2  王浩1
（1. 天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457 ；2. 天津科技大学生物工程学院，天津 300457）
摘 要 ： 以秀丽隐杆线虫（Canorhabditis elegans）为模式生物研究山楂提取物（Haworth fruit extract，HFE）对其急性氧化损
伤的保护作用及其可能的作用机制。饲喂线虫于含有不同浓度（0、25、50 和 100 μg/mL）HFE 的 NGM（Nematode growth medium）
培养基中，研究 HFE 对线虫急性应激耐受能力的影响。结果显示，饲喂 HFE 后，秀丽线虫表现出比正常组更高的寿命，并且在
胡桃醌氧化应激、热应激及紫外辐射应激实验中寿命均明显延长，荧光显微镜观察发现 HFE 组线虫的脂褐素自发荧光明显减弱，
并且与 HFE 浓度呈剂量依赖效应。 HFE 能够显著延长秀丽隐杆线虫的寿命，同时对多种氧化损伤具有较好的保护作用，改善机
体的抗氧化能力，有效延缓衰老。
关键词 ： 秀丽隐杆线虫 ；山楂提取物 ；急性损伤 ；延缓衰老
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.04.035
The Protective Effect of Haworth Fruit Extract on Caenorhabditis
elegans in Acute Damages
ZHAO Jiang1 CHEN Chun1 WANG Yi-fei1，2 WANG Hong1，2 HUANG Jie1，2 WANG Hao1
（1. College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457 ；2. School of Biological
Engineering，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457）
Abstract: The work aims to study the protective effect of haworth fruit extract（HFE）on the acute oxidative damage and its possible
protection mechanism in Caenorhabditis elegans. The C. elegans were fed with nematode growth medium（NGM）containing different dose of
HFE（0，25，50 and 100 μg/mL）to study impacts of HFE on the acute stress tolerance. C. elegans with feeding in different dose of HFE had a
longer lifespan than the normal group，moreover，their lifespans became significantly longer under the experiments of juglone oxidative stress，
heat stress and UV radiation stress. Concurrently，the autofluorescence level of lipofuscin in HFE group of C. elegans significantly decreased
and it was dose-dependent effect to the concentration of HFE. In conclusion，HFE significantly prolongs the lifespan of C. elegans and has a
solid protection under a variety of oxidative stress conditions with improving the antioxidant capacity and efficient anti-aging
Key words: Caenorhabditis elegans ；extract of haworth fruit ；acute damage ；anti-aging
2016,32(4) 257赵江等：山楂提取物对急性损伤线虫的保护作用
辐射损伤、热应激等破坏胞内动态平衡体系的刺激
的能力［5］，而所有能够提高线虫抵抗外界刺激能力
的干预措施均能够延长线虫的寿命［6］。
山楂作为一种药食同源的水果，已经被卫生部
认定为功能性食品的原料，并作为中草药收录于药
典中［7］。其富含原花青素、黄酮等多种活性成分，
可以有效清除体内自由基，减少氧化损伤，具有显
著的抗氧化活性。本研究以秀丽隐杆线虫为实验模
式生物，对山楂提取物的体内抗氧化活性进行了研
究，观察正常寿命变化，氧化应激能力的变化，以
此评价 HFE 的抗氧化能力及调控衰老的作用。
1 材料与方法
1.1 材料
野生型秀丽隐杆线虫、OP50 尿嘧啶缺陷型大
肠杆菌（E. coli）均由天津科技大学食品添加剂与
营养调控研究室提供。山楂提取物购自天津尖峰有
限公司。HWS-850 恒温恒湿生化培养箱 ：宁波海曙
赛福实验仪器厂 ；台式冷冻离心机 ：美国 Thermo 公
司 ；CKX41 荧光显微镜 ：奥林巴斯有限责任公司 ；
UVmini-1240 紫外分光光度计 ：日本岛津仪器公司。
1.2 方法
1.2.1 寿命实验 用 M9 缓冲液反复冲洗 NGM 培养
基表面的线虫，离心，弃上清，加入 M9 及线虫裂
解液，离心，20℃静置过夜，虫卵孵化成 L1 期线虫，
接种到涂有大肠杆菌 OP50 的 NGM 培养基上，20℃
培养 48-54 h，即得到 L4 期线虫。收集同期化线虫，
随机分为 4 组，挑取线虫至不同浓度山楂提取物的
NGM 培养基（0、25、50 和 100 μg/mL），每组 5 板，
每板 30 条。每 4 d 更换一次相应的新鲜培养基，每
2 d 定点计数 1 次，同时观察线虫的生存状况，直至
线虫全部死亡为止，绘制线虫寿命曲线。
1.2.2 SOD活性的测定 按照寿命实验中的饲养方
法培养 5-6 d。M9 缓冲液冲洗 NGM 表面的线虫，离
心，弃上清。加入生理盐水冰上匀浆，离心，取上清。
根据 SOD 测定试剂盒说明进行测定。
1.2.3 急性实验
1.2.3.1 胡桃琨急性实验 按照寿命实验中的饲养
方法培养 5-6 d。挑取线虫转移到胡桃琨终浓度为
500 μmol/L 的 NGM 培养基中。每小时计数 1 次，挑
出死亡线虫并计数。直至线虫全部死亡为止，绘
制线虫寿命曲线。收集存活率为 20% 时期的线虫，
NaN3 麻醉线虫，倒置荧光显微镜下，激发 340-380
nm，发射 430 nm，观察线虫体内脂褐素水平，固
定曝光时间和强度，拍摄荧光图片，检测线虫体内
脂褐素水平。倒置荧光显微镜观察线虫体内脂褐素
水平。
1.2.3.2 高温热急性实验 按照寿命实验中的饲养
方法培养 5-6 d。挑取线虫转移到 NGM 培养基中，
30℃，预热培养 1 h，然后转移至 35℃继续培养。
每小时计数 1 次，挑出死亡线虫并计数直至线虫全
部死亡为止，绘制线虫寿命曲线。收集存活率为
20% 时期的线虫，倒置荧光显微镜观察线虫体内脂
褐素水平。
1.2.3.3 紫外辐射急性实验 按照寿命实验中的饲
养方法培养 5-6 d，挑取线虫转移到 NGM 培养基中。
将秀丽线虫置于辐射强度为 75 uw/cm2 紫外线下，暗
视野照射 13 min。每 30 min 计数 1 次，挑出死亡线
虫并计数。直至线虫全部死亡为止，绘制线虫寿命
曲线。收集存活率为 20% 时期的线虫，倒置荧光显
微镜观察线虫体内脂褐素水平。
1.3 数据的分析与处理
使用 SPSS statistics17.0，Excel2003 等软件对实
验数据进行统计学分析处理，采用（x
-
±s）的方法
表示结果。P<0.05 为显著性差异，P<0.01 为极显著
性差异，以上结果均具有统计学意义。
2 结果
2.1 山楂提取物的活性成分
由液相谱图结果（图 1）分析可得，山楂提取
物的主要活性成分及其所占比重分别为原花青素 B2
19.86%，表儿茶素 15.27%，绿原酸 3.10%，金丝桃
苷 2.91%，异槲皮素 1.34%。
2.2 山楂提取物对线虫寿命的影响
HFE 组线虫的平均寿命和最高寿命均高于对照
组（表 1，图 1），且线虫寿命随着 HFE 浓度的升
高呈明显的剂量效应关系，其中 100 μg/mL HFE 的
平均寿命和最高寿命分别较对照组延长了 23.24%
（P<0.05），25.49%（P<0.01）， 表 明 HFE 能 够 有 效
的延缓线虫衰老，延长寿命。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2016,Vol.32,No.4258
2.3 山楂提取物对线虫体内SOD活力的影响
SOD 作为线虫体内最主要的抗氧化酶，主要清
除机体内过量的超氧化物自由基。数据（图 3）表
明 总 SOD 及 Cu，Zn-SOD 活 力 与 HFE 浓 度 呈 剂 量
依赖效应。其中 50 和 100 μg/mL HFE 组线虫总 SOD
活 力 分 别 较 对 照 组 提 高 了 8.6%（P<0.05）、16.4%
（P<0.05），100 μg/mL HFE 组线虫 Cu，Zn-SOD 活力
提高了 24.4%（P<0.05）。
2.4 急性实验结果
2.4.1 山楂提取物对胡桃琨氧化损伤线虫的保护作
用 数据（图 4）显示 HFE 能够有效延长胡桃醌氧
化损伤线虫的平均存活时间，减少线虫体内脂褐素
堆积水平，其中 50 和 100 μg/mL 剂量组线虫体内脂
褐素荧光水平分别较对照组下降了 36.73%（P<0.01）
及 53.65%（P<0.01）。
2.4.2 山楂提取物对热急性损伤线虫的保护作用
数据（图 5）显示，0、25、50 和 100 μg/mL HFE 组
秀丽线虫在 35℃高温环境中的平均存活时间分别为
10.22、11.13、12.00 和 12.27 h，脂褐素相对荧光值
分别为 0.54、0.42、0.30 和 0.22 单位，表明 HFE 延
长线虫寿命的同时也提高线虫的热应激耐受能力。
2.4.3 山楂提取物对紫外辐射损伤线虫的保护作
用 线 虫 存 活 时 间 曲 线（ 图 6） 显 示，25、50 和
100 μg/mL HFE 剂量组线虫的平均存活寿命较对照组
分别延长了 6.20%、25.81% 及 35.44%，各剂量组线
虫体内脂褐素荧光含量均显著降低（P<0.05）。
Pr
ot
oc
at
ec
hu
ic
a
ci
d
U
nk
no
w
n
U
nk
no
w
n
U
nk
no
w
n
C
hl
or
og
en
ic
a
ci
d
Pr
oc
ya
ni
di
n
B
2
E
pi
ca
ta
ch
in
R
ut
in
Is
oq
ue
rc
itr
in
H
yp
er
os
id
e
A
280 nm
B
360 nm
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 6055
图 1 高效液相色谱法测定山楂活性成分
100
80
60
40
20
0
0
Su
rv
iv
al
ra
te
/%
4 8 12
Time/d
Control
25 μg/mL
50 μg/mL
100 μg/mL
16 20 24
图 2 线虫寿命曲线
表 1 山楂提取物对线虫寿命的影响
Group Dose/（ μg·mL-1） Mean lifespan/d Maximum lifespan/d
Control 0 14.76±0.65 20.01±0.97
HFE
25 16.27±1.09 20.20±1.23
50 17.32±1.11 22.00±0.88
100 18.19±0.94a 25.11±1.38b
注 ：P <0.05 vs control group ；b ：P <0.01 vs control group
250
200
150
100
50
0
Control
a
a
T-
SO
D
a
ct
iv
ity
/U·mg-1 pro
25 μg/mL 50 μg/mL 100 μg/mL
250
200
150
100
50
0
Control
C
u,
Z
n-
SO
D
a
ct
iv
ity
/U·mg-1 pro
25 μg/mL 50 μg/mL
a
100 μg/mL
a ：P <0.05 vs control group
图 3 线虫体内 SOD 活力
2016,32(4) 259赵江等：山楂提取物对急性损伤线虫的保护作用
3 讨论
山楂富含原花青素、黄酮等多种活性成分，可
以有效清除体内自由基，减少氧化损伤［8］。Liu 等［9］
100
80
60
40
20
0
0
Su
rv
ia
l r
at
e/
%
1 2 3 4 5
Time/d
6 7 8 9 10
Control
25 μg/mL
50 μg/mL
100 μg/mL
Control 25 μg/mL
50 μg/mL 100 μg/mL
A
B
图 4 胡桃醌急性实验结果（A：寿命曲线；B：脂褐素荧光图）
Su
rv
ia
l r
at
e/
%
Time/d
0 2 4 126 8 1410
100
75
50
25
0
Control
25 μg/mL
50 μg/mL
100 μg/mL
Control 25 μg/mL
50 μg/mL 100 μg/mL
A
B
图 5 高温急性实验结果（A ：寿命曲线 ；B ：脂褐素荧光图）
100
75
50
25
0
Su
rv
ia
l r
at
e/
%
Time/d
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0
Control
25 μg/mL
50 μg/mL
100 μg/mL
Control 25 μg/mL
50 μg/mL 100 μg/mL
A
B
图 6 紫外辐射急性实验结果（A ：寿命曲线 ；B ：脂褐素
荧光图）
研究发现 HFE 具有明显清除羟自由基与过氧化氢的
能力，其抗氧化活性显著高于维生素 C 和维生素 E。
本研究显示饲喂 HFE 的线虫平均寿命显著延长，脂
褐素水平显著降低，这与汪晓燕等［10］的正丁醇可
有效减少线虫体内 34.3% 的 ROS 含量的研究结果相
一致。此外，绿茶提取物儿茶素能够影响线虫 daf-2
胰岛素 / 类胰岛素信号转导途径，减少线虫氧化应
激损伤［11］。
秀丽隐杆线虫是研究衰老调控机制最理想的模
式 生 物 之 一。 本 实 验 以 25、50 和 100 μg/mL 剂 量
HFE 饲喂秀丽隐杆线虫，研究显示饲喂 HFE 的线虫
体内抗氧化酶 SOD 的活力显著升高，减少脂质过氧
化损伤。这与 Liu 等［12］的研究发现侧柏中提取的
500 μg/mL 的正丁醇可有效减少线虫体内 34.3% 的
ROS 含量等的研究结果相一致。有研究表明胡桃醌
在线虫体内的氧化还原反应会诱导产生细胞内的氧
化应激分解产生超氧化物自由基［13，14］，本研究发
现 HFE 能够显著减少氧化损伤，降低线虫体内脂褐
素水平，延长线虫的存活时间。其中与对照组相比，
100 μg/mL HFE 降低了胡桃醌氧化损伤线虫体 53.6%
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2016,Vol.32,No.4260
的脂褐素水平 ；研究表明，线虫寿命延长的同时其
热应激的耐受能力也会有一定程度的提升［15］，热应
激实验中，HFE 组线虫寿命有效延长，热应激耐受
能力显著提高 ；同时也有研究证明秀丽线虫寿命的
延长伴随紫外辐射耐受能力的提高［16］，紫外辐射实
验中，HFE 组线虫寿命均高于对照组，且其效应与
HFE 剂量呈正相关，100 μg/mL HFE 有效延长线虫
寿命 34.6%，减少线虫体内 50.2% 的脂褐素。这与
Elena 等［17］研究发现苹果提取物能够延长秀丽线虫
寿命，增加线虫热应激耐受能力，其中 age-1 突变
体线虫紫外辐射存活率提高 74.4%，daf-16 突变体线
虫紫外辐射存活率较空白对照组降低 12.8% 的研究
结果相一致。
4 结论
一定剂量的山楂提取物可以有效降低线虫体内
脂褐素水平，在胡桃醌氧化应激、热应激及紫外辐
射氧化应激实验中山楂提取物对秀丽隐杆线虫有显
著的保护作用。
参 考 文 献
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（责任编辑 李楠）