膨化人参对大鼠骨骼生长的影响及其机制初探

2014-11-24 02:55卢焕俊杨艳召章小松许青松刘丽萍李范洙金元哲李成福
中国实验诊断学 2014年1期
关键词:磷酸酶灌胃人参

卢焕俊,杨艳召,章小松,许青松,刘丽萍,李范洙,金元哲*,李成福*

(1.延边大学 长白山生物资源与功能分子教育部重点实验室(延边大学),延边大学医学院 生理学与病理生理学教研部,吉林 延吉133002;2.延边大学附属医院 心血管外科,吉林 延吉133000;3.延边大学农学院,吉林 延吉133002)

人参是我国传统的滋补养生名贵药材,素有“百草之王”之美称,被东方医学界誉为“滋阴补肾,扶正固本”之极品。大量的研究发现,人参具有抑制血小板聚集、改善微循环、提高机体抗缺氧能力外还有抗辐射、抗衰老、抗疲劳、抗肿瘤等药理学功效[1,2]。

现在市场上的人参原料,有水参、生晒参、红参等。水参又叫鲜人参,鲜人参含水量很高,不易保藏。生晒参又容易受潮霉变或虫蚀。红参是鲜人参的熟制品,经过浸润、清洗、分选、蒸制、晾晒、烘干等工序加工而成。红参虽然易于保存,但是其加工工艺非常复杂,而且其组织坚硬,难于粉碎,有效成分不易浸提[3]。目前其加工产品仅限于红参提取液为原料的加工产品。

近年来有些学者利用食品膨化技术,即双螺杆挤压技术加工人参获得了新的产品。这种技术是在很短的时间内(2-3min)将原料的混合、加热、粉碎、成型、干燥等单位操作同时发生的经济效率高且连续的热处理加工方法[3]。人参在膨化过程中其化学成分发生变化,而且又优于传统红参[4]。由于双螺杆挤压人参(以后简称-膨化人参)系人参的新工艺制品,所以关于其生物学效应研究甚少。

本试验用双螺杆挤压技术加工所得的产品-膨化人参,观察了对大鼠骨骼生长发育的影响,并初步探讨了其可能的机制,为膨化人参的进一步利用将提供可靠的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组

选取清洁级雄性SD大鼠32只,体重190g左右,由吉林大学白求恩医学部实验动物科提供[许可证号:SCXK(吉)-20110004]。将实验动物随机分为膨化人参低、中、高剂量组和对照组,每组各8只,分别灌胃。各给药组给予相应剂量(0.75g/kg、1.5 g/kg、3g/kg)膨化人参,对照组给予等容量蒸馏水,1d一次连续灌胃21d。每日下午14时左右给药,同时测量体重。动物自由摄食和饮水。根据初次实验的结果,在部分实验只设正常组和膨化人参最佳剂量组。

1.2 药物

膨化人参由延边大学农学院提供[4]。用屹立高速两万转粉碎机(QE-100g,浙江屹立工贸有限公司)粉碎为200目粉末,一蒸水配制成悬浊液。

1.3 动物的一般状态与体重

所有动物在灌胃期间,注意观察毛发、呼吸、进食、二便、口鼻分泌物、精神状态的变化,并每日灌胃前记录每只大鼠体重,并绘制体重记录表以体现各组体重增长率。

1.4 股骨标本的采集与处理

待灌胃结束第二天,动物腹腔注射水合氯醛(300 mg/kg)进行麻醉,真空采血管心脏采血后,取大鼠双侧股骨,剃干净软组织,先用生理盐水润湿,再用纱布包裹,最后用锡纸包裹,冰箱(-20℃)保存。

股骨长度、直径:利用游标卡尺(精度0.02 mm)测量(股骨干中点)。

股骨/体重比:用分析天平(BT125D,德国,赛多利斯科学仪器有限公司)测定。

表观骨密度:用排水法(精度为0.001ml的微量量筒)测量股骨的体积后,计算出表观骨密度(骨湿重与体积之比)[5]。

股骨生物力学性能(三点弯曲实验):用CSS-44100型电子万能试验机(长春试验机研究所有限公司 中国),(载荷量程为1 000N,分辨力为0.01 N,横梁位移分辨力为0.001mm)将-20℃保存的大鼠股骨常温解冻,生理盐水复湿,进行三点弯曲实验。跨距20mm,加载速度5mm/min,参考富东慧等的方法[6]测量并计算出股骨的最大弯曲应力、弯曲能量、弯曲弹性模量和弯曲韧性系数。

1.5 血液生化指标

真空采血管(促凝)心脏取血后3 000r/min高速低温离心10min,取上清用全自动生化分析仪(7600型全自动生化分析仪,日本)检测血钙、血磷浓度和碱性磷酸酶活性。

1.6 数据处理

所有实验数据均以 Mean±SEM表示,应用SPSS11.5统计软件进行单因素方差分析。设定P值小于0.05具有统计学意义。

2 结果

2.1 动物的一般状态和大体病理学观察

在21d的灌胃过程中,各组大鼠一般状态均良好。除了膨化人参大剂量组动物进食量减少以外其他各组动物的摄食量、大小便、体毛、呼吸等均无异常。其中中剂量组大鼠精神状态最好。实验结束后,各组进行解剖,肉眼观察心、肝、脾、肺、肾和胃肠等内脏脏器,均未发现明显异常。表明膨化人参不会引起实质性脏器的大体病理损伤。

2.2 膨化人参对大鼠体重的影响

实验期间各组大鼠体重随时间的延长逐渐增加。灌胃之前膨化人参大、中、小和对照组大鼠的体重分别为191.25±6.89、192.75±6.93、190.25±6.23和189.75±6.21g,各组间没有明显差异。但是灌胃21d后,除了膨化人参大剂量组体重增加率(体重增长率=体重增加量/体重)明显减少(与对照组比较P<0.05)之外,其余各组大鼠体重均增加。另外,与对照组比较膨化人参的中、低剂量组虽然有增加趋势,但是无显著性差异(P>0.05)。参见(图1)。

图1 各组大鼠体重增长率比较

2.3 膨化人参对大鼠股骨/体重比的影响

各组动物灌胃结束后膨化人参各组股骨/体重比均增加,分别为2.44±0.06、2.37±0.05、2.33±0.05。与对照组(2.18±0.03)比较,高、中两个剂量组股骨的重量和股骨/体重比均明显大于对照组(P<0.05),参见图2。

接着作者选择效果明显的中剂量组,观察了大鼠股骨长度、直径、体积和骨密度的变化。发现,除了骨密度以外其他各项指标均大于对照大鼠(P<0.05)。另外,虽然膨化人参组股骨的密度与对照组相比没有明显的差异(P>0.05),但是却有提高趋势(见表1)。提示,膨化人参中剂量具有促进大鼠股骨生长的作用。

图2 各组大鼠股骨/体重比

表1 各组大鼠股骨基本物理指标(n=8)

2.4 膨化人参对大鼠股骨生物力学指标的影响

通过三点弯曲试验发现,中剂量组大鼠股骨最大弯曲应力、弯曲弹性模量、弯曲能量、和弯曲韧性系数均大于对照组大鼠(P<0.05)。提示,中剂量膨化红参明显提高大鼠股骨生物力学抗压韧性(表2)。

表2 各组大鼠生物力学指标 (n=8)

2.5 膨化人参对血钙、血磷和碱性磷酸酶水平的影响

为了探讨膨化人参促进股骨生长的机制,观察了中剂量组动物血清血钙、血磷含量和碱性磷酸酶水平的变化。发现药物组的各项指标均明显高于对照组(P<0.05)。膨化人参促进股骨的生长可能与增加大鼠血液中血钙、血磷和碱性磷酸酶有关(表3)。

表3 各组大鼠血钙、血磷、碱性磷酸酶水平的变化 (n=8)

3 讨论

关于人参的化学成分和药理学作用的研究众多[7,8]。人参中含有各种类型的人参皂甙、糖类、氨基酸、维生素、蛋白质、多肽、有机酸、脂溶性成分以及微量元素等。但是,其中最主要的有效成分是人参皂甙和人参多糖。现代医学证明,人参能兴奋神经系统、降血糖、改善消化吸收和代谢功能、抗肿瘤、抗癌、抗过敏、抗疲劳、延缓衰老,而且这些作用与人参皂甙和人参多糖关系密切[9]。

红参系鲜人参经蒸制、烘烤所得的棕红色半透明角质状的初加工品。在加工过程中其成分发生变化[10,11]。

双螺杆挤压(twin-screwextrusion)人参是把一种新型的食品加工技术应用到人参加工所得制品,是一种新的人参加工工艺[12-14]。已有的研究发现,这种加工工艺简单、省时,而且质地疏松、均匀,有利于开发膨化类人参保健食品。同时,还能提高褐变物质的含量,改变其成分的构成比[3,4]。但是由于膨化人参为新的工艺生产制品,所以对其生物学功能性研究尚未广泛开展。

本实验发现,长期给予膨化人参(1.5mg/kg)明显提高大鼠股骨的长度、直径。表明,膨化人参促进了大鼠骨骼生长。

众所周知,骨骼的生长与血液中的钙和磷密切相关[15]。体内的钙和磷大部分存在于骨骼内,而且主要以羟磷灰石形式存在,保证骨骼的生长和硬度及韧性。另外,血液中碱性磷酸酶是一种普遍存在的胞内酶,是参与骨代谢的重要蛋白质,与骨的形成高度相关。认为他可通过分解磷酸酯的无机磷促进基质矿化。因此碱性磷酸酶是反映成骨细胞的重要标志[16]。实验还发现,膨化人参使动物的骨重/体重比、骨密度、血钙和血磷含量明显增加,血清的碱性磷酸酶活性增高,同时又显著提高股骨的生物力学效能。骨骼力学指标的提升,也反映了骨结构和材料上的强化。

可见,适量的膨化人参,可能通过增加钙磷的吸收、提高血液中的碱性磷酸酶,激活成骨细胞的活性来提高骨骼的生长发育。但是是否还有其他机制,另外膨化人参的什么成分或哪些物质起主要的作用,尚待进一步研究。

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