钟 静,焦春伟,梁慧嘉,郑娇吉,刘健文,谢意珍**
(1.广东粤微食用菌技术有限公司,广东 广州 510000;2.广东粤微生物科技有限公司,广东 肇庆 526000)
高脂血症是一种血液中脂质含量异常的慢性疾病,与脂肪肝、糖尿病及心血管疾病等的发生密切相关,对人类健康造成了极大威胁[1]。目前,国内外多采用他汀类、贝特类及烟酸类等药物来缓解高脂血症所带来的危害[2],虽效果显著,却存在耐药性、副作用及价格昂贵等缺点[3]。近年来,研究发现香菇(Lentinula edodes)、黑木耳 (Auricularia auricula)及灰树花(Grifola frondosa)等食用菌具有良好的降血脂功效[4-6],这为健康、低副作用降血脂药物的研发带来了良好前景。
白背木耳 (Auricularia polytricha) 为木耳科(Auriculariales) 木耳属(Auricularia) 大型真菌,主要分布在热带和亚热带地区,其营养成分丰富,具有降血脂、抗肿瘤及抗氧化等多种生物活性[7-9]。现有研究多以白背木耳的栽培为主,相关生理活性研究缺乏,制约了白背木耳的高值化利用。以白背木耳水提物为研究对象,建立高脂饮食大鼠模型,通过测定其体重变化、血脂水平及肝脏组织形态等指标,研究该提取物的降血脂功效,明确其应用价值,为开发功能性食品奠定理论基础。
白背木耳子实体由广东粤微食用菌技术有限公司提供。
血清总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride,TG)、低密度脂蛋白胆固醇(lowdensity lipoprotein cholesterol,LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDLC)、谷草转氨酶 (aspartate aminotransferase,AST)、谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methyl glutaryl coenzyme A reductase,HMGR)、脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase,LPL)测定试剂盒,购自深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司。
UV-1750紫外分光光度计,岛津企业管理(中国)有限公司;BS-480全自动生化分析仪,深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司;BJ-300A中药粉碎机,德清拜杰电器有限公司;SI-0246涡旋混匀器,美国SI仪器公司;BS200S分析天平,北京赛多利斯天平有限公司;JJ1000型电子天平,江苏常熟市双杰测试仪器厂;RE-600A旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂;L535R台式离心机,湖南湘仪离心机仪器有限公司。
SPF级SD雄性大鼠,体重180 g~200 g,数量130只,购自广东省医学试验动物中心 [许可证号:SYXK(粤2012-0122)]。大鼠饲养于广东省试验动物监测所SPF级动物房,温度22℃~23℃,相对湿度50%~60%。
普通饲料:SPF级鼠料,购自广东省医学实验动物中心。
高脂饲料配方:基础饲料53%、蔗糖20.0%、猪油15%、胆固醇1.2%、胆酸钠0.2%、酪蛋白10%、磷酸氢钙0.6%、石粉0.4%,购自广东省医学实验动物中心。
1.5.1 白背木耳水提物的制备
用中药粉碎机将白背木耳子实体粉碎成粉末,过40目筛。称取适量白背木耳粉末,按料液比为1∶40加入蒸馏水,90℃浸提3 h,提取液经纱布与超滤装置过滤,除去杂质;再用旋转蒸发仪将滤液浓缩为原体积的10%;最后经喷雾干燥除去浓缩液中的水分,即得白背木耳提取物粉末。
1.5.2 动物分组与给药
根据体重将大鼠随机分为5组,每组13只,具体分组、饲料饲喂及给药方式见表1。
如表1所示,除CON组外,其他各组均以高脂饲料喂养。14天后检测大鼠血脂水平,并将其与CON组的血脂水平相比较,若P<0.05,则造模成功,开始给药。各组均按照0.1 mL·10-1g-1体重换算灌胃体积,每天定时灌胃,连续灌胃4周,期间每2周称量大鼠体重1次。所有大鼠均自由饮食、饮水。
1.5.3 样本采集与保存
大鼠末次给药后,禁食不禁水12 h,麻醉后心脏取血。采血后迅速解剖大鼠,分离心脏和肝脏组织,称量其重量并记录,计算脏器指数。将采集的血液于室温静置30 min,在4℃、4 000 r·min-1条件下离心10 min,取上层血清于-80℃条件下保存备用。
肝脏组织称重后放于-80℃保存备用。脏器指数(D,g·100-1g-1)的计算公式为:
式中:m为脏器重量(g);M为大鼠体重(g)。
1.5.4 血清血脂水平测定
运用ELISA法测定大鼠TC、TG、LDL-C及HDLC水平,计算动脉粥样硬化指数(AI),计算公式为:
式中:T为血清总胆固醇TC水平(mmol·L-1);H为高密度脂蛋白胆固醇HDL-C水平(mmol·L-1)。
1.5.5 血清、肝脏酶活力测定
血清酶活测定:运用试剂盒检测血清中LPL的活性,相关操作步骤严格按照试剂盒说明书进行。
肝脏酶活测定:取少量肝脏加入9倍体积的生理盐水,于冰浴中充分匀浆,制成10%的肝脏匀浆液。用试剂盒测定匀浆液中HMGR水平。
1.5.6 苏木精-伊红染色
取大鼠肝脏组织,用10%中性福尔马林固定,石蜡包埋,苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色,光学显微镜下观察形态。
所有试验数据均用Excel记录,以平均值±标准差(mean±SD) 表示。采用SPSS 26进行数据分析,组间比较采用One-way ANOVA法,P<0.05表示组间差异显著,P<0.01表示组间差异极显著。采用GraphPad Prism 7.00绘图。
白背木耳水提物对大鼠体重的影响结果见图1。
由图1可知,试验开始时,各组大鼠体重基本一致,组间无显著性差异(P>0.05);随试验进行,各组大鼠体重均呈上升趋势;试验结束时,MOD组大鼠体重增加 (188.00±21.00) g,比CON高16.85%,说明高脂饮食会导致大鼠体重增加。补充白背木耳水提物后,除APEM组外,APEL组、APEH组大鼠体重较MOD组均下降;其中APEH组与MOD组存在极显著差异(P<0.01)。由此说明,白背木耳水提物对高脂饮食引起的体重增加具有一定缓解作用。
图1 各组大鼠体重变化(A) 和总增重(B)Fig.1 The body weight change(A)and body weight gain(B)of rats in each group
动物脏器指数常能反映受试动物内脏的病变情况和营养状态,当接触某些外来物质常会使动物的脏器受到影响,使脏器指数发生变化。APE对大鼠脏器指数的影响结果见表2。
由表2可知,各组大鼠心脏指数相差不大,而肝脏指数差异明显。与CON组相比,MOD组肝脏指数极显著升高(P<0.01),说明高脂饮食会导致大鼠肝脏异常。与MOD组相比,APEH组肝脏指数显著下降(P<0.05),说明高剂量的白背木耳水提物对大鼠高脂饮食引起的肝脏指数异常具有一定缓解作用。
表2 白背木耳水提物对大鼠脏器指数的影响Tab.2 Effect of Auricularia polytricha water extract on organ index of rats
对大鼠血清中TC、TG、LDL-C及HDL-C 4种指标进行了检测,结果见表3。
由表3可知,与CON组相比,MOD组血清中TC、TG及LDL-C水平极显著升高,而HDL-C水平极显著降低,即判定高脂血症大鼠模型造模成功。在TG水平上,与MOD组相比,3个剂量组的TG水平均降低,其中APEL、APEM组与MOD组差异极显著;在LDL-C水平上,各剂量组与MOD组差异均具有统计学意义,其中APEM组与MOD组差异显著,APEL组、APEH组与MOD组差异极显著;在HDL-C水平上,APEM组、APEH组大鼠较MOD组明显升高,且差异具有统计学意义;各剂量组血清中TC水平较MOD组无明显差异。
表3 白背木耳水提物对大鼠血脂水平的影响Tab.3 Effects of Auricularia polytricha water extract on blood fat level of rats
白背木耳水提物对大鼠AI的影响结果见图2。
图2 白背木耳水提物对大鼠AI的影响Fig.2 Effect of Auricularia polytricha water extract on arteriosclerosis index of rats
由图2可知,与CON组相比,MOD组与各剂量APE组的AI极显著升高,说明血脂升高会增加动脉粥样硬化的可能性。与MOD组相比,APEL组、APEH组的AI分别降低34.98%、18.45%;其中APEL组的AI与MOD组差异显著,表明APE能明显降低血脂升高所致的动脉粥样硬化现象的发生。
各组大鼠血清LPL活力见表4。
表4 白背木耳水提物对大鼠血清LPL的影响Tab.4 Effects of Auricularia polytricha water extract on LPL level of rats
由表4可知,MOD组血清LPL水平显著低于CON组。经不同剂量APE干预后,大鼠血清LPL水平均提高,其中APEL组、APEH组极显著增加。由此说明,高脂饮食会导致大鼠LPL活力降低,而经白背木耳水提物干预后,该不良症状得到缓解。
大鼠肝脏HMGR水平见图3。
由图3可知,与CON组相比,MOD组HMGR水平显著增加,说明高脂饮食会引起肝脏中HMGR水平升高。与MOD组相比,各剂量试验组HMGR水平均降低,其中APEM组、APEH组与MOD组差异显著,说明白背木耳水提物能够一定程度改善高脂饮食引起的HMGR水平升高现象。
图3 白背木耳水提物对大鼠肝脏HMGR水平的影响Fig.3 Effect of Auricularia polytricha water extract on HMGR of rats in liver
综合上述分析结果发现,高剂量的白背木耳水提物具有较好的降血脂活性,因此运用HE染色对其肝脏组织形态进行观察(200倍),见图4。
图4 白背木耳水提物对大鼠肝脏组织形态的影响Fig.4 Effect of Auricularia polytricha water extract on the histomorphology of the rat liver
如图4所示,CON组肝小叶中央有血管,肝细胞以血管为中心向周围呈放射状排列,形成肝索,细胞排列紧密。MOD组肝组织结构完好,可见肝小叶,肝索排列杂乱,肝细胞排列松散,细胞体积增大形成脂肪性空泡,胞浆疏松、浅染。APEH组肝小叶肝索排列呈放射状,细胞较为紧密,未出现脂肪性空泡。
高脂血症是一种因机体脂代谢或转运异常而导致血浆或血清中脂质水平过度升高的慢性疾病,其疾病特点为TC、TG及LDL-C水平升高,而HDL-C水平降低[10-11]。试验结果表明,白背木耳多糖能够明显缓解高血脂大鼠上述症状,使模型大鼠体重降低,甚至能恢复至与正常组大鼠无显著性差异。说明白背木耳提取物具有调节机体血脂水平的作用,能一定程度防止高脂血症。
高脂血症患者体内血脂水平紊乱可能会诱发动脉粥样硬化,进而引发脑卒中、冠心病及肾动脉硬化等疾病[12],因此动脉粥样硬化指数是预测、衡量动脉硬化的有效指标之一[13]。于美汇等[14]试验证明,黑木耳(Auricularia auricula) 提取物对高血脂小鼠的血脂水平异常现象具有良好的调节作用,同时能有效缓解小鼠动脉粥样硬化,其中高剂量组动脉粥样硬化指数降低约48.8%。秦健峰等[15]向高血脂小鼠灌胃善清金花茶,使其动脉粥样硬化指数降低约46.07%。本文中大鼠经白背木耳多糖干预后,动脉粥样硬化指数有所降低,其中低剂量组下降最为明显(约34.98%),与上述研究结果相似。
肝脏是机体脂代谢的重要器官,在多种酶作用下完成脂质的摄取、转运、代谢及排泄等生理过程[16]。高脂饮食会引起健康大鼠肝脏指数显著升高,肝脏组织形态病变,而经一些具有降血脂活性的天然产物干预后,以上不良现象能得到较明显的缓解[17-18]。在本研究中,经白背木耳水提取物干预后,大鼠肝脏指数约降低2.96%;同时,高血脂大鼠肝脏组织形态有向正常组恢复的趋势,提示白背木耳水提取物的降血脂作用可能与减轻肝损伤有关。进一步研究发现,白背木耳水提取物对脂代谢相关的2种酶具有较好的调节作用。LPL是血浆蛋白代谢的关键酶,可提高LPL活性能明显减少脂质在肝脏中的积累,从而保护肝脏组织[19-20]。HMGR活性能反映出机体合成胆固醇和脂肪酸的能力。崔敬爱等[21]研究表明,桦褐孔菌(Inonotus obliquus) 多糖能有效抑制高血脂模型大鼠肝脏HMGR活力。一些对HGMR具有抑制作用的天然产物除能明显降低肝脏细胞中胆固醇含量外,还能减少肝脏中脂滴的储存[22]。本研究中结果显示,白背木耳多糖能够提高LPL水平而抑制HGMR活力,并明显减少肝脏组织中的脂肪空泡,说明白背木耳水提取物的护肝作用可能是由于其发挥了降血脂活性,但具体作用机制还需开展进一步深入研究。