綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織氧化損傷的保護作用

郝長敏，田維娜，姜微波（中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083）

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綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織氧化損傷的保護作用

郝長敏，田維娜，姜微波*
（中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083）

摘要：研究綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織氧化損傷的作用。將28只雄性SD大鼠分為4組：空白對照組、染鋁組（111.9 mg/kg b.wt/d）、綠豆清湯干預組（300 g/L綠豆清湯）、綠豆清湯陽性對照組。飼料染鋁，綠豆清湯通過飲水進行干預，連續處理4周。實驗結束取全腦測定鋁元素、丙二醛（MDA）以及原型谷胱甘肽（GSH）含量，并對超氧化物歧化酶（SOD），谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和谷胱甘肽轉移酶（GST）的活性進行測定。綠豆清湯干預組大鼠腦鋁、丙二醛含量低于染鋁組（P<0.01），GSH含量、SOD、GSH-Px、的活力高于染鋁組（P<0.05，P<0.01，P<0.05）。鋁會引起大鼠腦組織氧化損傷，綠豆清湯對鋁暴露導致的大鼠腦組織氧化損傷具有保護作用。

關鍵詞：綠豆清湯；鋁；氧化損傷；抗氧化

鋁是地殼中含量最豐富的金屬元素。鋁鹽被廣泛的應用于食品、藥品以及飲用水處理等領域[1]，從而引起了鋁在人體內的蓄積[2]。腦組織是鋁蓄積的主要靶組織之一，Yokel等人指出腦毛細血管中的轉鐵蛋白受體能夠促進與轉鐵蛋白結合的鋁通過血腦屏障從而沉積到腦組織[3]。腦組織中的鋁元素會激活由鐵離子誘導的脂質過氧化反應，鋁元素與細胞膜上的某些位點結合，會導致細胞膜更易被自由基攻擊，從而產生大量自由基，引起氧化應激[4]。腦組織中鋁元素所產生的自由基會導致一些神經退行性疾病的發生，研究證實，鋁是引起神經退行性疾病的環境致病因素[5]。

綠豆湯是我國傳統的消夏飲品，傳統中醫理論認為綠豆味甘、性（皮）寒，具有清熱、祛暑、解毒的功效。綠豆種皮是其生物活性的來源，綠豆種皮中富含多酚、黃酮、鞣質等多種生物活性物質能有效的清除DPPH、ABTS+自由基[6-8]。此外，水質對綠豆湯抗氧化性能也有影響，研究表明去離子水煮制的綠豆清湯抗氧化性顯著高于自來水煮制的綠豆湯[9]。本研究擬在開展染鋁對大鼠腦組織氧化損傷的基礎上，研究綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織氧化損傷的作用，推測綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織氧化損傷可能的機理。該研究結果將為綠豆清湯在大鼠腦組織中的抗氧化能力提供新的理論參考，為改善鋁暴露對大鼠腦組織的氧化損傷提供理論參考。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1儀器與試劑

真空包裝綠豆：吉林省白城；超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSHPx）、谷胱甘肽轉移酶（GST）、丙二醛（MDA）、乙酰膽堿酯酶（AchE）測試試劑盒：南京建成生物工程研究所；三氯化鋁、乙醚、乙醇等試劑均為分析純。

TGL-16G-A型高速冷凍離心機：上海安亭科學儀器廠；AR1140/C型電子精密天平：上海奧豪斯公司；UV-VisT6型分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；QL-901型旋渦混合器：海門市其林貝爾儀器制造有限公司；SK8200H型超聲波清洗儀器：北京東南儀誠公司；Agilent 7500A電感耦合等離子體質譜儀：美國Agilent公司。

1.1.2實驗動物

雄性SD大鼠28只，體質量220 g～260 g，實驗動物許可證：SCXK-（軍2007-004），2月齡，由解放軍軍事醫學科學院院動物實驗中心提供。

1.2方法

1.2.1動物分組及給藥

28只清潔級健康雄性SD大鼠，環境溫度控制在（20±2）℃，濕度45 %～60 %。在實驗環境下喂飼大鼠基礎飼料適應1周后，按照體質量隨機分為4組，分別為對照組（Control）、染鋁組（Al）、綠豆清湯干預組（MBCS+Al）、綠豆清湯陽性對照組（MBCS）。對照組：基礎飼料，飲用蒸餾水；染鋁組：基礎飼料的基礎上添加三氯化鋁，飲用蒸餾水；綠豆清湯干預組：基礎飼料的基礎上添加三氯化鋁，飲用30%綠豆清湯；綠豆清湯陽性對照組：飲用30%綠豆清湯。每組7只大鼠，飼養4周。

大鼠飼料的制備：采用標準大鼠飼料（GB 14924.3-2010《實驗動物配合飼料營養成分》）為基礎飼料，按照大鼠體重8 %的進食量將AlCl3·6H2O添加到基礎飼料中，添加劑量為111.9 mg/kg b.wt/d[10-11]。

30 %綠豆清湯的制備：取綠豆300 g，加入煮沸的去離子水1 000 mL，沸水浸提5 min，取綠豆清湯加去離子水定容至1 000 mL，冷卻備用。

1.2.2大鼠體重變化

實驗每周對大鼠體重進行稱量，并記錄。

1.2.3鋁蓄積量的測定

飼養結束，將大鼠禁食不禁水12 h后，脫臼處死大鼠，小心分離大鼠腦組織，取0.200 0 g大鼠腦組織于消化管中消化后，用于腦組織中鋁元素的測定。采用四極桿電感耦合等離子質譜儀測定大鼠腦組織及血清消化樣品中的鋁元素含量。

1.2.4腦組織丙二醛的測定

取部分腦組織準確稱量，用眼科剪剪碎后放入勻漿管中，加入組織塊9倍體積的預冷生理鹽水，冰浴下迅速勻漿。測定大鼠腦組織勻漿中的丙二醛，具體測定方法及步驟按照相應試劑盒說明書進行。

1.2.5腦組織氧化指標測定

測定大鼠腦組織勻漿中的SOD、GSH-Px、GST活性及GSH的濃度，具體測定方法及步驟按照相應試劑盒說明書進行。

1.2.6統計分析

實驗數據采用SPSS17.0統計軟件包進行方差分析，以Duncan’s多重比較進行檢驗分析，實驗結果以平均值±標準誤差（Means±SE）表示，P < 0.05表示差異顯著。

2　結果與分析

2.1大鼠體重變化

綠豆清湯對鋁暴露大鼠體重的影響見圖1。

圖1綠豆清湯對鋁暴露大鼠體重的影響Fig.1 Effect of MF on body weight of rats exposed to aluminum

實驗處理1周后，染鋁組大鼠體重顯著低于對照組（P<0.01），染鋁導致大鼠體重增加遲緩，這與鋁降低大鼠飲食量及食物利用率有關。第2、3、4周各組大鼠體重變化趨勢同第1周。綠豆清湯對大鼠體重的增加沒有影響。

2.2綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織鋁蓄積的影響

大鼠腦鋁的蓄積見圖2。

由圖2可知，染鋁引起大鼠腦組織中鋁元素的含量增加，這是由于鋁能夠穿過血腦屏障沉積在腦組織中[12-13]。鋁暴露大鼠經過綠豆清湯干預后，腦鋁含量下降到0.71 μg/g，顯著低于染鋁組（P < 0.01）。多酚類物質具有與金屬離子螯合的作用[14]，綠豆清湯中的酚類物質與鋁離子結合減少了機體對鋁的吸收，從而降低了鋁在腦中的蓄積。

2.3綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織丙二醛的影響

對各組大鼠腦組織丙二醛含量進行測定，結果如圖3所示。

圖2大鼠腦鋁的蓄積（n=7）Fig.2 Aluminum concentrations in brain of rats（n=7）

圖3大鼠腦組織丙二醛（n=7）Fig.3 MDA concentrations in brain of rats（n=7）

鋁暴露加劇了大鼠腦組織脂質過氧化程度。綠豆清湯干預緩解了脂質過氧化程度，丙二醛含量降低到到4.5 nmol/mg，達到空白組大鼠腦組織丙二醛水平，與染鋁組相比差異顯著（P < 0.01）。鋁暴露引起腦組織產生氧化應激，脂質過氧化程度加劇是造成丙二醛含量升高的原因。綠豆清湯中的多酚、黃酮具有較強的抗氧化能力，能夠有效清除鋁暴露引起的自由基，終止脂質過氧化反應[7，9]，降低腦組織丙二醛的含量。

2.4綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織谷胱甘肽的影響

綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織還原型谷胱甘肽的影響見圖4。

由圖4可知，綠豆清湯能夠有效提高鋁暴露大鼠腦組織中的谷胱甘肽，與染鋁組相比差異具有統計學意義（P < 0.05）。GSH是主要的抗氧化物質，在抵抗氧自由基損傷、維持細胞蛋白質結構與功能和維持機體氧化還原平衡等方面發揮著重要的作用，綠豆清湯中富含的多酚類化合物具有較強的抗氧化能力，能夠清除自由基，可有效的保護腦組織中的GSH的損失。

2.5綠豆清湯對三氯化鋁損傷大鼠腦組織抗氧化酶的影響

綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織超氧化物歧化酶活性的影響見圖5。

圖4綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織還原型谷胱甘肽的影響（n=7）Fig.4 Effect of MBCS on the concentrations of GSH in brain of rat exposed to aluminum（n=7）

圖5綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織超氧化物歧化酶活性的影響（n=7）Fig.5 Effect of MBCS on the level of SOD in brain of rat exposed to aluminum（n=7）

由圖5可知，鋁暴露引起腦組織氧化損傷，導致SOD活力降低。綠豆清湯干預能有效保護腦組織SOD的活力高于染鋁組（P<0.01）。這是由于綠豆是植物源SOD的良好來源[15]，能夠有效清除氧化應激產生的自由基。綠豆清湯中含有的酚類物質對腦組織抗氧化酶的活力也起到了保護作用。

綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織谷胱甘肽過氧化物酶活性的影響見圖6。

圖6綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織谷胱甘肽過氧化物酶活性的影響（n=7）Fig.6 Effect of MBCS on the level of GSH-Px in brain of rat exposed to aluminum（n=7）

鋁暴露會抑制大鼠腦組織中抗氧化酶的活力[16]，這是由于鋁暴露使腦組織產生了氧化應激[17]。由圖6可知，采用綠豆清湯對鋁暴露大鼠進行干預，腦組織中GSH-Px的活力顯著高于染鋁組（P<0.05），表明綠豆清湯對氧化損傷引起腦組織GSH-Px活力下降具有抑制作用，但是GSH-Px活力仍顯著低于空白組。這可能與本實驗水煮法提取的抗氧化物質含量較低有關。

綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織谷胱甘肽轉移酶活性的影響見圖7。

圖7綠豆清湯對鋁暴露大鼠腦組織谷胱甘肽轉移酶活性的影響（n=7）Fig.7 Effect of MBCS on the level of GST in brain of rat exposed to aluminum（n=7）

由圖7可知，染鋁引起大鼠腦組織谷胱甘肽轉移酶活性顯著下降，（P <0.01），這與前人研究結果一致[18]。綠豆清湯干預對GST活力的起到了保護作用。GST通過催化谷胱甘肽與親電物質結合，從而達到抗氧化作用，由于綠豆清湯中酚類物質能夠減少了內源抗氧化物質GSH的消耗，從而緩解了GST活力的下降。

3　結論

鋁暴露是腦組織產生氧化損傷的重要因素，鋁引起經退行性疾病，導致神經損傷[19-21]。本實驗通過氯化鋁染毒，使用綠豆清湯對鋁暴露大鼠進行干預，分別測定大鼠腦組織中鋁的蓄積、腦組織脂質過氧化產物MDA及腦組織抗氧化酶的活力，探討了綠豆清湯對腦組織氧化損傷的保護作用。

1）本實驗通過飼料染鋁，引起大鼠腦鋁含量增加，MDA含量升高，GSH含量降低，抑制了腦組織SOD、GSH-Px、GST活力，造成了大鼠腦組織氧化損傷模型。

2）綠豆清湯干預顯著降低鋁暴露大鼠腦組織中鋁元素的蓄積，有效緩解鋁暴露引起的脂質過氧化反應。

3）綠豆清湯干預能，有效提高鋁暴露大鼠腦組織SOD、GSH-Px、GST的活力，使腦組織中的GSH維持在正常的水平，提高了大鼠腦組織抗氧化能力，從而有效緩解了因鋁暴露引起的腦組織氧化損傷。

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Protective Effect of Mung Bean Clear Soup on Aluminum Induced Oxidative Damaged in Rat Brain

HAO Chang-min，TIAN Wei-na，JIANG Wei-bo*
（College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

Abstract：To assess the effects of mung bean clear soup（MBCS）on oxidative damage in rat brain induced by aluminum. Twenty-eight male Sprague-Dawely rats were assigned to four treatment groups：Control，AlCl3（111.9 mg/kg b.wt/d），AlCl3plus MBCS（300 g/L MBCS），MBCS. AlCl3was administered through diet and MBCS was administered through drinking water for 4 weeks. The whole brains were removed for the measurements：Al concentration，malondialdehyde（MDA），glutathione（GSH），superoxide dismutase （SOD），glutathione peroxidase（GSH-Px），and glutathione-S-transferase（GST）. The concentration of Al and content of MDA in AlCl3+MBCS group were significantly lower than those in AlCl3treated group（P <0.01）. The activity of SOD，GSH-Px，and content of GSH in AlCl3+MBCS-treated group were significantly higher than those in Al- treated group（P<0.05，P<0.01，P<0.05）. AlCl3can induce brain oxidative damage，while MBCS can protect brain against damage.

Key words：mung bean clear soup；aluminum；oxidative damage；antioxidation

收稿日期：2015-09-14

*通信作者

作者簡介：郝長敏（1981—），男（漢），博士，主要從事農產品貯藏及加工方向的研究工作。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.012