郭佑廷,欧阳俊彦,赖玉婷,杨童旺,陆灵婉,傅树宽,柳春红,2,*,胡卓炎,*(.华南农业大学食品学院,广东广州50642;2.广东省食品质量安全重点实验室,广东广州50642)
荔枝汁对情绪应激大鼠血脂的影响
郭佑廷1,欧阳俊彦1,赖玉婷1,杨童旺1,陆灵婉1,傅树宽1,柳春红1,2,*,胡卓炎1,*
(1.华南农业大学食品学院,广东广州510642;2.广东省食品质量安全重点实验室,广东广州510642)
目的:研究荔枝汁对情绪应激大鼠血脂代谢的调节作用。方法:将24只雄性SD大鼠随机分为3组:对照组、模型组、荔枝汁组,采用不确定性空瓶刺激的方法建立大鼠焦虑模型,造模前分别给予大鼠灌服生理盐水(对照组、模型组)、荔枝汁(荔枝汁组),14d后利用旷场实验测试大鼠行为,随后测定大鼠血浆甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平,并计算非高密度脂蛋白胆固醇(non-HDL-C)含量、TG/HDL-C、LDL-C/HDL-C的比值。结果:对照组体质量及食物利用率极显著高于其余各组(p<0.01);各组大鼠总运动距离及直立次数差异无显著性(p>0.05),模型组中央区停留时间以及中央区进入次数均显著低于对照组和荔枝汁组(p<0.05),模型组修饰次数显著高于荔枝汁组(p<0.05);模型组的血浆TC显著高于对照组(p<0.05)、non-HDL-C显著高于对照组和荔枝汁组(p<0.05)、LDL-C极显著高于对照组(p<0.01);模型组的血浆TG/HDL-C显著低于对照组(p<0.05);荔枝汁组的血浆HDL-C显著高于对照组和模型组(p<0.05);在血浆LDL-C/HDL-C方面,模型组极显著地高于对照组和荔枝汁组(p<0.01)。结论:荔枝汁能降低焦虑水平并改善血脂代谢。
荔枝汁,焦虑,血脂,旷场实验
血脂代谢异常对健康的损害主要是引起心脑血管系统的动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)[1],同时动脉粥样硬化又是冠心病(coronary heart disease,CHD)的病理基础[2]。由动脉粥样硬化引起的心血管疾病已成为我国成人死亡的首要病因[3]。有研究表明血脂代谢异常与多种因素有关,焦虑与抑郁等负性情绪就是其中的重要因素[4-5]。
荔枝(Litchi chinensis Sonn.)是无患子科荔枝属植物,具有多种保健功能。荔枝常见保健功能包括抗氧化、抗癌、抗病毒、降血糖和调血脂等[6]。荔枝中含有丰富的有机酸、糖类和游离氨基酸,其中抗坏血酸含量达到1595.29mg/L,果糖和葡萄糖含量分别达到56.9g/L和51.4g/L,具有广阔的开发前景[7]。崔姗姗等通过研究发现γ-氨基丁酸(GABA)为妃子笑荔枝汁中主要氨基酸,其平均含量为104.69mg/100mL[8]。欧阳俊彦等通过研究发现,2mg/kg剂量的GABA能明显改善大鼠的焦虑程度并调节血脂水平[9]。此前关于荔枝的研究多集中于荔枝果肉的抗氧化[10-11]和荔枝核的调血脂功能[12-13],关于荔枝果肉的调血脂能力报道不多,而结合情绪应激大鼠模型来研究荔枝果肉的血脂调节功能更为少见。基于前期研究基础,本项目采用不确定性空瓶刺激的方法建立大鼠焦虑模型,给予应激大鼠灌喂相当于2mg/kg GABA剂量的荔枝汁,探究荔枝汁对情绪应激大鼠血脂的影响,为荔枝保健功能的进一步开发提供参考。
1.1材料与仪器
荔枝(妃子笑) 购自清远荔枝生产基地;甘油三酯(triglyceride,TG)、总胆固醇(total choles-terol,TC)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoproteincholesterol,LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein-cholesterol,HDL-C)试剂盒购自四川迈克生物科技公司;SPF级雄性SD大鼠24只,5~6周龄,体重(160±10)g,动物及饲料,均购自广东省医学实验动物中心,实验动物合格证号:SCXK(粤)2008-0002。
EthoVision XT 8.0动物行为轨迹跟踪系统荷兰Noldus公司;旷场实验(open field test,OFT)装置上海移数信息科技有限公司;魅力1600全自动生化分析仪美国MD公司;5417R小型台式高速低温离心机德国Eppendorf公司;EL2001电子天平瑞士METTLER TOLEDO公司。
1.2实验方法
1.2.1荔枝汁制备新鲜荔枝经过清洗、去皮、去核、打浆、榨汁、过滤(100目),所得荔枝汁样品及时置于-80℃冰箱保存备用,灌胃前通过高效液相色谱法检测荔枝汁中GABA的含量。
1.2.2造模及干预大鼠单笼饲养,光/暗周期12h/12h(光照时间07∶00~19∶00),室内温度为(22±0.5)℃,湿度为50%~60%。大鼠适应性饲养7d后,适应期内所有大鼠自由摄食和饮水。适应期后按体重采用随机区组设计分组法分为3组:对照组、模型组、荔枝汁干预应激组。对3组动物进行为期7d的喂水训练,训练期间每日定时喂水2次(9∶00~9∶10及21∶00~21∶10),随后撤去水瓶,其余时间均不供水。每天供水1h前,对照组和模型组大鼠灌喂生理盐水,荔枝汁组灌喂相当于2mg/kg GABA灌胃剂量的荔枝汁,灌胃体积为1mL/100g。随后进行为期14d的情绪应激刺激,应激期间模型组在定时喂水时间内给予空瓶刺激诱发其情绪应激,刺激维持1次/d(9∶00~9∶10或21∶00~21∶10);荔枝汁组与模型组处理方法相同;对照组一直定时喂水。每周同一时间称量一次大鼠体重及鼠粮消耗量。行为学测试前1周所有大鼠每天接受3min抚摸以减少无关刺激,应激结束后进行旷场行为学测定,大鼠均提前1h进入行为学实验室以适应环境。
1.2.3旷场实验实验装置为高50cm、底边长50cm的敞顶方箱,中央画有长×宽为30cm×30cm的方格,方格内所包含的区域为中央区域,沿墙格为外周区域。旷场箱体上方悬挂一乳黄色灯泡保持恒亮,室温22℃。将大鼠置于旷场箱体的中央区域,通过旷场上方的摄像机采集5min内大鼠的行为轨迹,利用动物行为轨迹跟踪系统EthoVision XT 8.0分析行为表现。分别测定大鼠在旷场中总运动距离、中央区域的停留时间、进入中央区域的次数、直立次数(两前肢同时立起)以及修饰次数(梳理毛发和洗脸)。每次信息采集完毕,将大鼠排泄物清理干净,用75%的酒精彻底清洁旷场箱体并擦干,然后再进行下一只大鼠信息的采集。
1.2.4血脂水平测定行为学测试结束后,各组大鼠采用眼眶取血法取血,用EDTA抗凝管采血,在3000r/min、4℃条件下离心10min,吸取上清液于-20℃冷冻保存待测。按照试剂盒说明书的方法分别测定TG(GPO-PAP法)、TC(COD-CE-PAP法)、LDLC(CAT法)和HDL-C(CAT法)含量,non-HDL-C含量应用公式“TC-HDL-C”计算。
1.3统计学处理
2.1体质量
实验期间各组大鼠体质量随时间逐渐增加;从14d开始,模型组体质量增长速度开始降低;至21d时模型组体质量极显著低于对照组(p<0.01);至28d时荔枝汁组体质量极显著低于对照组(p<0.01)。结果表明,情绪应激引起大鼠体质量增加速度显著下调,荔枝汁并未发挥明显改善作用(见表1)。
表1 实验期间各组大鼠的体质量变化(g,x±s,n=8)Table 1 Body weight changes of rats during the experiment(g,x±s,n=8)
2.2食物利用率
实验期间各组大鼠的食物利用率随着时间的延长逐渐降低;至21d时模型组食物利用率显著低于对照组(p<0.05);至28d时模型组和荔枝汁组食物利用率极显著低于对照组(p<0.01)。结果表明,情绪应激引起大鼠食物利用率显著下调,荔枝汁并未发挥明显改善作用(见表2)。
表2 实验期间各组大鼠食物利用率的变化(x±s,n=8,%)Table 2 Changes in food utilization rate of rats during the experimen(tx±s,n=8,%)
2.3旷场实验
实验期末各组大鼠旷场总运动距离差异无显著性(p>0.05);对照组与荔枝汁组在中央区停留时间显著高于模型组(p<0.05);对照组和荔枝汁组进入中央区的次数显著高于模型组(p<0.05);荔枝汁组的修饰次数显著低于模型组(p<0.05)(见表3)。
表3 各组大鼠旷场行为比较(x±s,n=8)Table 3 Comparison of open-field test behavior of rats(x±s,n=8)
本研究中各组大鼠旷场总运动距离差异无显著性,同时,对照组及荔枝汁组与模型组相比,中央区运动时间及进入次数均显著增加,表明造模成功且荔枝汁能够改善大鼠的焦虑水平,与本课题组前期研究发现的2mg/kg剂量GABA抗焦虑效果类似[14]。GABA是哺乳动物中枢神经系统(CNS)重要的抑制性神经递质,在大脑皮质、海马、丘脑等部位对情绪和认知能力起到调节作用,焦虑情绪与GABA能神经系统功能失调密切相关。GABA作用于GABAA受体,通过改变神经细胞膜的氯离子的通透性达到抑制突触后电位,从而抑制焦虑状态下的神经细胞活性的作用[15]。由于荔枝汁富含GABA[8],灌胃荔枝汁后增加了焦虑大鼠GABA的摄入,恢复GABA能神经系统的功能,从而改善了焦虑水平。
2.4血脂水平
经对比发现,模型组的血浆TC显著高于对照组(p<0.05)、non-HDL-C显著高于对照组和荔枝汁组(p<0.05)、LDL-C极显著高于对照组(p<0.01);模型组的血浆TG/HDL-C显著低于对照组(p<0.05);荔枝汁组的血浆HDL-C显著高于对照组和模型组(p<0.05);在血浆LDL-C/HDL-C方面,模型组极显著地高于对照组和荔枝汁组(p<0.01)(见表4)。
研究表明non-HDL-C可以更好地预测心血管疾病[16-17]。同时,TG/HDL-C、LDL-C/HDL-C与TG、LDLC、HDL-C相比能更全面反应血脂代谢的综合水平[18]。与对照组相比,焦虑模型组大鼠血浆TC、LDL-C、 non-HDL-C、LDL-C/HDL-C水平明显增加,TG/HDLC水平明显降低,表明情绪应激已扰乱正常的血脂代谢,出现这种情况的原因,可能是因为焦虑情绪使外周血液儿茶酚胺升高,从而增加了脂蛋白酯酶的活性,导致血液中游离脂肪酸升高,从而转变为胆固醇[19]。另一种推测是情绪应激使交感神经活动增强,导致下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)激活,引起肾上腺皮质激素、皮质醇释放增加,从而扰乱血脂代谢[20]。
表4 各组大鼠血脂水平的变化(x±s,n=8)Table 4 Changes in plasma lipid levels of rats(x±s,n=8)
荔枝汁可以显著降低大鼠血浆non-HDL-C和LDL-C/HDL-C的水平,这可能与荔枝汁中高浓度的GABA有关。研究发现2mg/kg剂量的GABA具有明显的下调non-HDL-C和LDL-C/HDL-C的功能[9]。Klumpers等[21]通过对重度抑郁症患者大脑运用正电子发射断层扫描,发现患者HPA轴过度活跃是由于缺乏GABA对其抑制,同时Bagosi等[22]通过对大鼠下丘脑进行体外实验发现GABA可以抑制下丘脑促肾上腺皮质激素释放,从而抑制HPA轴的活性,由此我们推测GABA可以抑制HPA轴激活,避免由肾上腺皮质激素、皮质醇释放增加引起的血脂代谢紊乱。
本研究同时也观察到荔枝汁显著增加焦虑大鼠血浆HDL-C水平。已有研究发现,维生素C和不饱和脂肪酸都具有提高HDL-C水平的作用。一方面,荔枝果肉中含有大量的维生素,尤其是维生素C高达1595.29mg/L,赋予了荔枝多重生理功效[7]。蔡理等[23]通过研究发现100mg/kg灌胃剂量的维生素C能明显降低高脂血症大鼠TC、TG、LDL-C水平并使HDL-C水平升高,本研究虽未发现荔枝汁有明显降低TC、TG、LDL-C的作用,但显著增加了HDL-C的水平;李强翔等[24]每天将1g维生素C溶解于1L自来水中给糖尿病大鼠饮用也发现了大鼠血液HDL-C水平显著升高。另一方面,荔枝果肉中含有丰富的不饱和脂肪酸,单不饱和脂肪酸(MUFA)占总脂肪酸含量52.46%,其中的油酸占总脂肪酸含量44.405%;多不饱和脂肪酸(PUFA)占总脂肪酸含量19.11%[25]。大量研究表明富含MUFA的食物对心血管疾病有改善效果[26-28],而富含PUFA的食物对血脂的作用与MUFA相似[29],Thomsen等[30]研究发现高MUFA组[45%糖类、40%脂肪(其中MUFA占25%)、15%蛋白质]与高糖组[55%糖类30%脂肪15%蛋白质]相比,虽然LDL-C、TC、TG浓度无显著性差异,但血浆HDL-C水平却显著提高。
通过旷场实验证明了荔枝汁在不改变大鼠活动性的前提下,增加中央区停留时间和进入次数,说明荔枝汁具有改善大鼠焦虑水平的作用;通过血脂水平的分析,荔枝汁能够提高大鼠血浆HDL-C水平,同时,降低non-HDL-C、LDL-C/HDL-C的水平,进一步揭示了荔枝汁具有调节焦虑大鼠血脂的功效,为荔枝产品的深入研究提供了一定的基础。
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Effect of litchi juice on blood lipids in rats under emotional stress
GUO You-ting1,OUYANG Jun-yan1,LAI Yu-ting1,YANG Tong-wang1,LU Ling-wan1,FU Shu-kuan1,LIU Chun-hong1,2,*,HU Zhuo-yan1,*
(1.Food College,South China Agricultural University,Guangzhou 510624,China;2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Food Quality and Safety,Guangzhou 510642,China)
Objective:To research the modulation effects of litchi juice on blood lipids in rats under emotional stress. Methods:Male Sprague-Dawley rats were divided into 3 groups randomly:control group,model group,litchi juice group.The rat model of emotional stress was induced by randomly giving empty water bottles.The rats were administered with saline(control group,model group)or litchi juice(litchi juice group).14d later,animal behaviors were assessed in the open field test,and TG,TC,LDL-C and HDL-C were determined.Non-high density lipoprotein-cholesterol(non-HDL-C),TG/HDL-C and LDL-C/HDL-C ratio were also calculated.Results:The body weight and food utilization rate of control group were higher than those of other groups significantly(p<0.01). No significant differences were found for the total distance traveled and the rearing frequency in the open field among the three groups(p>0.05).The time spent in the center and the frequency exploration towards to the center of the model group was significantly lower than those of the control and litchi juice groups(p<0.05),and the grooming frequency of the model group was significantly higher than that of litchi juice group(p<0.05).The plasma TC concentration of model group was significantly higher than that of control group(p<0.05).The plasma non-HDL-C concentration of model group was significantly higher than that of the control and litchi juice groups(p<0.05),while the LDL-C concentration of model group was significantly higher than that of control group(p<0.01).The plasma TG/HDL-C of model group was significantly lower than that of control group(p<0.05). The plasma HDL-C concentration of litchi juice group was significantly higher than that of control and model groups(p<0.05).The plasma LDL-C/HDL-C of model group was significantly higher than that of control and litchi juice groups(p<0.01).Conclusion:Litchi juice may relieve anxiety and improve blood lipids.
litchi juice;anxiety;blood lipids;open field test
TS255.1
A
1002-0306(2015)02-0364-05
10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.071
2014-06-03
郭佑廷(1989-),男,硕士研究生,研究方向:食品质量与安全。
柳春红(1968-),女,博士研究生,教授,研究方向:营养及食品安全。胡卓炎(1961-),男,博士研究生,教授,研究方向:食品加工与保藏。
国家荔枝龙眼产业技术体系(CARS-33);广东省科技计划项目(2012B090600005,2012B091400001);农业部农产品质量安全风险评估专项(GJFP2014011)。