肝脏是机体重要的代谢器官,是化学毒物或药物在体内代谢或转化的重要场所,因此肝脏极易受到外源性物质的攻击,从而引发急性或慢性损伤。目前,肝病已成为我国最突出的公共卫生问题之一,是与艾滋病、肺结核和血吸虫病并列危害最严重的四大传染疾病之一。因而,研究抗肝脏疾病的有效功能性食品成分或药物显得犹为重要。
小球藻(Chlorella vulgaris)是一类普生性球形单细胞绿藻,生态分布极广,在淡水、海水中均有发现。小球藻含有丰富的蛋白质、多糖、脂质、叶绿素、维生素、微量元素、核酸和一些生物活性代谢产物,有药物藻类之美誉。研究表明,小球藻具有激活淋巴细胞、增强免疫力、抵抗外来疾病的入侵、促进人体受伤组织修复等功效,降血压、降血脂、抗氧化、抗肿瘤、解毒等功效。四氯化碳(CC14)是一种常见的肝毒性化合物,可诱导急性肝损伤、肝纤维化、肝硬化和肝癌等肝脏疾病的发生,常用于实验室急性肝损伤的造模。本实验通过CC14 致小鼠肝损伤模型,探讨小球藻水提物对小鼠急性肝损伤的保护作用与机制,以期为小球藻功能性食品的开发及应用提供实验依据。
1 材料与方法
1.1 材料
四氯化碳(CCl4),Sigma;玉米油;丙氨酸氨基转移酶(ALT)试剂盒,Biochem;天冬氨酸氨基转移酶(AST)试剂盒,Biochem;Bio-Plex Multiplex 细胞因子试剂盒,Bio-Rad。
1.2 实验动物
健康雄性ICR 小鼠60 只,体重(20~25 g)。小球藻由韩国Marine Microalgae Culture Center 提供。
1.3 小球藻水提物的制备
将 500 g 干燥的小球藻粉混悬于适量蒸馏水中,90 ℃,30 min,提取两次,合并提取液,离心60 min,上清液用1 m 玻璃纤维滤器过滤后,冷冻干燥,得粗粉63 g,于-20 ℃保存备用。
1.4 动物分组及给药方法
健康雄性ICR 小鼠60 只,随机分为正常组,模型组,小球藻水提物大剂量组、中剂量组、小剂量组和水飞蓟素阳性对照组6 个组,每组10 只,隔天灌胃给药。小球藻水提物给药组分别按50,100,200 mg/kg 小球藻水提物灌胃,阳性对照组按100 mg/kg水飞蓟素灌胃,正常组、模型组按等体积生理盐水灌胃,共30 d。末次给药1 h 后,模型组和给药组腹腔注射20 mg/kg CCl4 玉米油溶液(2 mL/kg),正常组腹腔注射等体积玉米油溶液,禁食,不禁水。24 h 后乌拉坦麻醉,下腔静脉取血,离心后取得血清,置于-20 ℃保存。采血后迅速摘除肝脏,用冷PBS 缓冲液洗涤干净,滤纸吸干水分后,-80 ℃保存。
1.5 血清学指标检测
应用全自动生化分析仪测定小鼠血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)及草氨酸氨基转移酶(AST)的水平。
1.6 病理学指标检测
于肝左叶取材,10 %福尔马林固定,石蜡包埋,5 m 连续切片,HE 染色,光镜下观察观察各组小鼠肝脏组织学变化,肝细胞变性坏死,炎性浸润等,并拍照。
1.7 小球藻水提物对炎性细胞因子分泌影响
取肝脏匀浆上清,按照Bio-Rad 公司试剂盒说明书,使用Luminex 100 analyzer (Luminex Corp., Austin, TX)进行炎性细胞因子TNF- 含量测定,利用MasterPlex QT Analysis version 2(MiraiBio, Alameda, CA)制作标准曲线进行定量。1.8 统计学处理本文中的各项实验每组均重复3 次以上,数据用MeanSD表示,结果比较采用单因素方差分析和ANOVA 检验统计分析。p0.05 为差异有显著性意义。
2 结果
2.1 小球藻水提物对CCl4 所致肝损伤小鼠血清ALT 及AST 活性的影响
与正常对照组比较,肝损伤模型组小鼠血清ALT 及AST 水平明显升高,说明造模成功。给予小球藻提取物预保护的实验组小鼠血清ALT 及AST 水平均显著低于模型组,且随给予小球藻水提物的剂量增加,ALT 及AST 降低水平呈剂量依赖趋势。
2.2 病理学检测结果HE
病理切片在显微镜下观察,正常对照组肝小叶结构完整清晰,肝细胞以中央静脉为中心呈条索状向四周放射状排列,排列整齐,无坏死及脂肪变性(A);CCl4 模型组肝组织明显损伤,肝细胞浊肿、气球样变性,大部分正常肝小叶结构破坏或消失,肝细胞脂肪变性及坏死严重(B)。阳性药水飞蓟素组肝细胞浊肿减轻,坏死灶减少,汇管区炎细胞浸润减轻(C)。与模型组比较,给药低、中、高剂量组肝组织损伤均有不同程度的减轻,灶状坏死灶减少,较少肝细胞脂肪变性,浊肿、气球样变及间质炎症减轻(D-F),其中高剂量组较低、中剂量组效果好.
2.3 小球藻水提物对CCl4 所致肝损伤小鼠肝脏细胞因子分泌的影响
对各组肝匀浆进行炎性细胞因子TNF- 检测,结果显示如图,CCl4 能够有效刺激肝细胞分泌炎性细胞因子TNF-,与正常对照组相比有显著性差异(p0.01)。小球藻水提物干预时,TNF- 产生的量显著降低,显示了小球藻水提物对CCl4 诱导的炎性细胞因子分泌的抑制作用,且呈剂量依赖性增加(p0.05)。
3讨论
肝脏是机体重要的代谢器官,在糖类、脂类及蛋白质代谢过程中起着重要作用。CCl4 是一种典型的化学性肝损伤诱导剂,本实验采用腹腔注射CCl4 建立小鼠急性肝损伤模型,研究小球藻水提物对肝损伤的保护作用及可能的机制。ALT 和AST 是肝脏代谢的主要酶类,当肝细胞有炎症或受到损伤时,肝细胞膜通透性增加,线粒体受损,血液中ALT 及AST 升高,因此,检测血清ALT和AST 水平是检验肝细胞操作程度的灵敏而特异性指标。本研究结果显示,小球藻水提物可明显抑制CCl4 引起的小鼠血清ALT及AST 水平上升,并呈剂量依赖趋势。同时,通过肝组织病理学观察,小球藻水提物干预后,小鼠肝细胞无大量坏死,炎性浸润减少,肝细胞脂肪变性降低,表明小球藻水提物对肝脏损伤具有保护作用。炎性反应对机体的影响是一把双刃剑。在炎性反应发生初期,当巨噬细胞受到相应刺激后便会被激活,这些活化的巨噬细胞可分泌TNF-。TNF- 是一种多功能的促炎性细胞因子,能够刺激一系列促炎物质,如IL-1 等的产生[6-7],TNF- 在诱导肝脏炎症和引起肝脏损伤过程中发挥重要作用[8],因此,降低促炎性细胞因子TNF- 能够缓解CCl4 造成的肝脏炎症。本实验结果显示,小球藻水提物降低了TNF- 的含量,该结果显示小球藻水提物具有降低肝脏炎症的作用,从而实现对肝损伤的保护作用。
4 结论
本实验研究结果表明,小球藻水提物对CCl4 造成的急性肝脏损伤具有一定的保护作用,能够降低炎性细胞因子的分泌,提示小球藻水提物可能对相关炎症疾病具有保护作用。这些研究为小球藻水提物用于防治炎症提供一定的依据,但是其在分子水平的作用机理还有待进一步研究。