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肺组织随着增龄而呈退行性变化其表现之一为弹性蛋白减少、胶原蛋白增多特别是胶原蛋白增多使肺纤维化肺顺应性下降呼吸功能衰退。肺脏终生暴露于不利的工作环境并受到伤害性因素(如污染、感染、吸烟等)的影响这些损伤因素包括了体内形成的氧自由基成分因此肺抗氧化功能损伤与弹性组织成分变化的关系值得研究。本实验通过使用D-半乳糖造成小鼠糖代谢紊乱进而损伤机体抗氧化功能诱发衰老试图弄情实验性抗氧化功能减弱对肺弹性组织成分的影响和肉苁蓉多糖对肺氧化性损伤和弹性组织成分变化的改善作用。1 材料和方法1.1 D-半乳糖实验性衰老模型[1] 及实验设计 取ICR 小鼠(扬州大学实验动物中心提供2~3mon20~22g♀♂各半)随机分为4组每组20只。对照组每日灌服生理盐水20ml·kg-1正常饲养;模型组和治疗Ⅰ组、Ⅱ组每日皮下注射D-半乳糖50mg·kg-1·d-1同时治疗Ⅰ组、Ⅱ组分别给予肉苁蓉多糖50100mg·kg-1;模型组灌服生理盐水20ml·kg-1实验周期40d。40d 后各组动物取血液、肺组织(匀浆)分别测定超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力、维生素E(VitE)和丙二醛(MDA)含量;取肺组织测定胶原蛋白和弹性蛋白。1.2 肺胶原蛋白测定 按氯胺-T 法[2]将新鲜肺组织酒精脱水12h丙酮脱脂48h。110℃烘干后磨成粉末。取40mg 肺组织干粉加入6mol·L-1盐酸3ml125℃烤箱中水解5h。加入6mol·L-1 NaOH2ml放置10 h。加入l ml 氯胺-T 溶液放置20min加入l ml 过氯酸5min 后加入l ml10%对二甲氨基苯甲醛溶液60℃水浴中保温20min。显色于550nm 波长处比色。根据羟脯氨酸标准曲线和羟脯氨酸占胶原蛋白固定比例计算胶原蛋白含量(mg·g-1肺组织干重)。1.3 肺弹性蛋白测定 按刘秉慈的方法[2] 将肺组织在50%吡啶水溶液中(4℃)粉碎3000× g 10min 离心去除上清离心洗涤真空干燥后浸入液氮取出研成粉末。于2mol·L-1 CaCl2 中(4℃)持续搅拌24h离心洗涤4次无水乙醇脱脂脱水20min2∶1( V/V )氯仿-甲醇浸泡20min冷冻干燥加入胶原酶(组织∶酶=50∶1w/w)37℃消化10h离心、洗涤。加入含有5mol·L-1盐酸胍、0∙05mol·L-1二硫赤藓糖醇、2∙6mmol·L-1EDTA 的0∙1mol·L-1Tris 缓冲液(pH8∙5)中。通氮加塞37℃10h离心洗涤2次再加入含6mol·L-1脲素34∙7mmol SDS 及含0∙05·L-1二硫赤藓糖醇0∙05mol·L-1缓冲液(pH7∙7)中通氮加塞37℃10h离心洗涤后再重复1次残渣冷冻干燥测蛋白质含量(Lowry 法)即为弹性蛋白含量(mg·g-1肺组织)。1.4 肺组织和血液中SOD、GSH-Px、Vit E 和MDA
的测定 取新鲜肺组织用50mmol·L-1 Tris-HCl缓冲液(pH7∙4)制成10%肺匀浆分别取全血(测定MDA 和Vit E)并制成红细胞抽提液(测SOD 和GSH-Px)用试剂盒(南京聚力生物医学工程研究所提供)测定SODGSH-Px、Vit E 和MDA 含量。2 结果2.1 实验性衰老小鼠肺胶原蛋白、弹性蛋白含量变化及肉苁蓉多糖的影响 D-半乳糖连续注射40d后模型组小鼠肺胶原蛋白含量增多弹性蛋白含量减少。肉苁蓉多糖治疗Ⅰ组对衰老小鼠肺胶原蛋白含量有所降低但差异无显著性;治疗Ⅱ组(100mg·kg-1·d-1×40d)可明显抑制D-半乳糖引起的肺弹性组织成分改变。肉苁蓉多糖两个治疗组对弹性蛋白均有改善作用(见表1)。
2.2 实验性衰老小鼠血液及肺中SOD、GSH-Px、Vit E、MDA 含量变化及肉苁蓉多糖的影响 D-半乳糖实验性衰老小鼠血液和肺组织抗氧化性物质含量少于对照组脂质过氧化物(MDA)浓度增多。肉苁蓉多糖2个剂量组可不同程度抑制D-半乳糖引起的机体抗氧化功能减弱及造成的氧化性损伤(见表2表3)。3 讨论呼吸系统退行性变化在人体的衰老过程中发生较早可能与它直接与外界环境接触易受伤害性因素特别是氧自由基的损伤有关。随着增龄肺活量下降速度较快。这与其弹性功能老化有关。氧自由基损伤在肺老化中起重要作用肺组织细胞的损伤或死亡通常为胶原所取代进而造成肺弹性蛋白逐渐减少胶原蛋白逐渐增多使肺不断纤维化其后果是肺顺应性降低通气功能衰退。D-半乳糖在一定时间内连续注射使机体细胞内半乳糖浓度增高在醛糖还原酶催化下还原成半乳糖醇这种物质不能被细胞进一步代谢而堆积在内造成细胞代谢紊乱破坏并消耗了机体抗氧化物质并不断产生自由基导致组织细胞受损[3]。在本试验中D-半乳糖引起血液和肺组织中抗氧化物质SOD、GSH-Px、Vit E 明显减少和脂质过氧化产物(MDA)产生增多同时造成肺胶原蛋白含量增多、弹性蛋白含量减少提示实验性氧化和抗氧化功能失衡可导致肺纤维化。有实验表明自由基在体外能明显促进纤维细胞增殖和胶原合成[4]。在体内的抗氧化物质中SOD 能清除超氧阴离子(O-)保护细胞免受损伤;GSH-Px 能特异地催化还原型谷胱甘肽(GSH)对过氧化氢的还原反应从而起到保护细胞膜结构和功能的完整性;Vit E 是天然脂溶性抗氧化剂主要存在于细胞膜性结构中Vit E 不但是单线态氧(1O2)和O-的清除剂更重要的是脂质过氧化作用的阻断剂Vit E 与GSH-Px 协同保护细胞膜免受脂质过氧化损伤。对衰老机体来讲为
防止渐进性自由基损伤和肺纤维化不断补充抗氧化物质调节机体氧化与抗氧化功能的平稳显得作常重要[56]。本实验结果显示肉苁蓉多糖可抑制肺胶原蛋白增多和弹性蛋白减少以及改变机体氧化/抗氧化功能的失衡。这可能与其直接或间接清除自由基对机体的损害作用消除D-半乳糖引起的自由基产生增多避免了因抗氧化性物质消耗而导致的肺组织损伤有关从而达到延缓衰老的作用。
参考文献
1 龚国清徐黻本.小鼠衰老模型研究.中国药科大学学报1991;22(2):101
2 刘秉慈.细胞外间质成分的实验技术.见:方福德等主编.现代医学实验技巧全书.北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社1995:679
3 张尚明罗 玲郭 平et al.羟自由基对人胚肺成纤维细胞的体外作用.卫生研究1994;23(4):204
4 王本样主编.现代中药药理学.天津:天津科技出版社1997:890
5 周双文谷正兆霍建民et al.丹参、川芎嗪抑制弹性蛋白酶活力及保持弹力纤维的实验研究.中华结核和呼吸杂志1990;13(2):99
6 孙 云徐学萍王德俊et al.衰老动物肺胶原蛋白、弹性蛋白含量与抗氧化功能关系及川芎嗪影响.实用老年医学1997;11:32
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