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黃酒對小鼠抗疲勞能力和衰老小鼠免疫器官的影響

2016-12-02 02:21:15仝令印孫海基
食品科學 2016年21期
關鍵詞:小鼠劑量差異

王 璟,秦 雪,仝令印,孫海基

(山東師范大學生命科學學院,山東 濟南 250014)

黃酒對小鼠抗疲勞能力和衰老小鼠免疫器官的影響

王 璟,秦 雪,仝令印,孫海基*

(山東師范大學生命科學學院,山東 濟南 250014)

目的:研究黃酒對正常小鼠抗疲勞能力和D-半乳糖所致亞急性衰老小鼠免疫器官的影響。方法:抗疲勞能力實驗中,小鼠分別灌胃給予雙蒸水(0.25 mL/d)、高(0.4 mL/d)、中(0.25 mL/d)、低(0.15 mL/d)劑量的黃酒(乙醇體積分數為8%)15 d,小鼠游泳后檢測肝糖原(hepatic glycogen,HG)、尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)和血乳酸(blood lactic acid,BLA)含量的變化。在黃酒對亞急性衰老小鼠免疫器官影響的實驗中,采用腹腔注射D-半乳糖建立亞急性衰老小鼠模型,分別灌胃雙蒸水、酒精和不同劑量的黃酒,每天1 次,連續灌胃56 d,測定小鼠胸腺指數、脾臟指數和亞急性衰老模型建立前后的體質量增值。結果:黃酒能顯著提高小鼠體內HG的含量(P<0.01);增加運動后小鼠BLA增長率(P<0.05)和BUN的廓清率(P<0.05);黃酒能抑制衰老小鼠胸腺(P<0.01)和脾臟(P<0.05)質量的減少,有助于衰老小鼠的體質量增長(P<0.05)。結論:黃酒能提高小鼠的抗疲勞能力,增強衰老小鼠的免疫能力。

抗疲勞;免疫器官指數;黃酒;小鼠

黃酒是以稻米、黍米、玉米、小米、小麥等為主要原料,經蒸煮、加曲、糖化、發酵、壓榨、過濾、煎酒、貯存、勾兌而成的釀造酒;作為我國傳統酒,以獨創的復式發酵釀造工藝,與葡萄酒、啤酒并列為世界三大釀造酒。黃酒中含有豐富的糖類、維生素、微量元素、γ-氨基丁酸、生物活性肽、酚類和黃酮類物質,以及20 種左右的氨基酸,從而成為人們廣為熟知的養生佳品,亦作為中醫處方中常用的、理想的藥引子[1-2]。但與啤酒和葡萄酒研究相比,黃酒的研究大多集中于理化檢測和發酵工藝等方面,對黃酒的生理功效和活性物質研究還停留在起步階段。黃玥等[3]通過實驗,對黃酒中總酚、總黃酮含量進行了測定,并通過動物實驗研究了黃酒對體內抗氧化能力的影響;馬良[4]通過觀察黃酒對大鼠腸道微生物的影響,認為黃酒中富含的低聚糖可以增加腸道益生菌,減少腸道致病菌或條件致病菌,對腸道微生物具有一定調控作用;倪瓚等[5]通過鉛中毒模型小鼠發現,黃酒可降低鉛中毒小鼠血液和肝臟中的鉛含量,對鉛中毒具有拮抗作用;謝廣發等[6]的大鼠Y-型電迷宮實驗結果表明,黃酒可增強大鼠的學習記憶能力;沈赤等[7-8]通過免疫缺陷小鼠發現,黃酒多糖可以提高免疫缺陷小鼠的免疫功能。但對黃酒生理功效的研究僅局限于上述方面,其他研究所知甚少。在如今快節奏的現代社會生活中,疲勞嚴重影響學習和日常生活,所以研究延緩或消除疲勞的措施具有十分重要的意義。鹿茸血酒、五加皮酒[9-10]等眾多保健酒具有抗疲勞的功效,然而黃酒對抗疲勞能力的研究,國內外鮮見相關的報道。黃酒中的蛋白質含量高于其他酒精飲料,富含包括8 種必需氨基酸在內的多種氨基酸。除此之外,黃酒中含有的其他生物活性成分,如:γ-氨基丁酸、谷胱甘肽、多酚、黃酮類物質及鐵、鋅、銅、錳、硒等微量元素,表現出了良好的抗氧化活性,保護細胞免于自由基的傷害,具有抗機體氧化、抗衰老等功效。然而,國內外對黃酒延緩衰老作用的研究相對較少。本研究通過小鼠游泳和亞急性衰老小鼠模型實驗分別探討黃酒對抗疲勞能力以及亞急性衰老小鼠免疫器官的作用,旨在明確黃酒保健養生的作用機理,為提升黃酒的價值和黃酒的推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

雄性昆明種小鼠160 只,即8 周齡(20±2) g 120 只,12 周齡(30±2) g 40 只,由山東大學動物實驗中心提供,生產許可證:SCXK(魯)20130009,使用許可證:SYXK(魯)20130001。

黃酒(乙醇體積分數為8%)由河北省農林科學院谷子研究所提供:小米篩選除雜、浸漬、瀝水、蒸煮、冷卻,添加酒曲糖化酵母發酵,最后壓榨、澄清、過濾,獲得產品[11]。

肝糖原(hepatic glycogen,HG)試劑盒、血乳酸(blood lactic acid,BLA)試劑盒、血清尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)試劑盒 南京建成生物工程研究所;D-半乳糖 北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

HH-S2型數顯恒溫水浴鍋 金壇市醫療儀器廠;Mini 4K微型離心機 湖南湘儀離心機儀器有限公司SartoriusAG BS200S-WE1精密電子天平 德國塞多利斯公司;UV-1800紫外分光光度計 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 動物分組及給藥方法

小鼠用基礎飼料(購自山東大學動物實驗中心)喂養1 周以適應環境,之后將8 周齡和12 周齡小鼠分別隨機分組。8 周齡小鼠分為4 組,每組30 只:對照組(雙蒸水0.25 mL/d)、黃酒高劑量組(0.4 mL/d)、黃酒中劑量組(0.25 mL/d)和黃酒低劑量組(0.15 mL/d),連續灌胃15 d,進行抗疲勞實驗;12 周齡小鼠分為5 組,每組10 只:對照組、衰老模型對照組、衰老模型酒精組、衰老模型黃酒組1和衰老模型黃酒組2。衰老模型酒精組和衰老模型黃酒組2分別以體積分數8%的酒精和黃酒各0.4 mL灌胃,衰老模型黃酒組1給予0.25 mL黃酒灌胃,對照組與衰老模型對照組灌胃0.4 mL雙蒸水,每天1 次,連續灌胃56 d。同時,衰老模型對照組、衰老模型酒精組、衰老模型黃酒組1和衰老模型黃酒組2小鼠,按劑量200 mg/(kg·d)腹腔注射D-半乳糖,對照組小鼠腹腔注射生理鹽水[12]。

1.3.2 抗疲勞實驗參數測定

1.3.2.1 HG含量的測定

黃酒連續灌胃15 d,分別從高、中、低劑量組和對照組中隨機取出10 只小鼠,末次灌胃12 h后,在溫度30 ℃的游泳箱(70 cm×50 cm×60 cm)中不負重游泳90 min后,立即頸椎脫臼處死,剖取肝臟,精確稱質量,測定HG的含量[13]。

1.3.2.2 BUN含量的測定

分別從高、中、低劑量組和對照組中隨機取出10 只小鼠,末次灌胃12 h后,在溫度30 ℃的游泳箱中不負重游泳90 min,撈出小鼠擦干,每只小鼠分別于游泳后即刻、游泳后30 min采眼球血,分離血清。用BUN試劑盒測定其含量,按式(1)計算BUN增長率。

式中:c1為運動后30 min時BUN含量/(mmol/L);c2為運動后即刻BUN含量/(mmol/L);t為時間30 min。

1.3.2.3 BLA含量的測定

分別從高、中、低劑量組和對照組中隨機取出10 只小鼠,末次灌胃12 h后,在溫度30 ℃的游泳箱中負重5%游泳10 min,撈出小鼠擦干,每只小鼠分別于游泳后即刻、游泳后20 min內眥采血,分離血清。用BLA試劑盒測定其含量,按式(2)計算BLA廓清率[14]。

式中:c1為運動后即刻BLA含量/(mmol/L);c2為運動后休息20 min時BLA含量/(mmol/L);t為時間20 min。

1.3.3 D-半乳糖所致亞急性衰老小鼠免疫器官指數和體質量的變化

各組小鼠稱質量,然后D-半乳糖和黃酒同時給藥處理56 d后禁食12 h,稱質量。頸椎脫臼處死,剖取胸腺、脾臟,去除臟器周圍的脂肪和結締組織,濾紙吸附血液,精確稱質量,按式(3)計算免疫器官指數。

1.4 數據統計分析

采用SPSS 19.0統計軟件對各項指標進行統計,并進行單因素方差分析,采用Duncan’s進行組間多重比較,實驗數據均以表示。

2 結果與分析

2.1 黃酒對HG含量的影響

表1 不同劑量黃酒對HG含量的影響(,n=10)Table 1 Effect of CRW at various doses on hepatic glycogen content (,n= 10) mg/g

表1 不同劑量黃酒對HG含量的影響(,n=10)Table 1 Effect of CRW at various doses on hepatic glycogen content (,n= 10) mg/g

注:*. 與對照組相比差異顯著(P<0.05);**. 與對照組相比差異極顯著(P<0.01);##. 與低劑量組相比差異極顯著(P<0.01)。下同。

組別對照組低劑量組中劑量組高劑量組HG含量12.20±1.4322.03±2.12**26.55±1.32**28.03±1.54**##

由表1可知,與對照組比較,各劑量組小鼠HG含量均明顯增加,且差異具有統計學意義(P<0.01),其增長效果由強到弱依次為高劑量組>中劑量組>低劑量組。說明黃酒能顯著增加小鼠HG含量,且具有劑量依賴性。

2.2 黃酒對BLA含量的影響

表2 不同劑量黃酒對BLA含量的影響(x±s,n=10)Table 2 Effect of CRW at various doses on BLA change (x±s,n= 10)

以小鼠運動后血清中乳酸水平評價小鼠抗疲勞能力,結果見表2。游泳后20 min時,與對照組相比,黃酒各劑量組小鼠BLA均降低,且具有統計學意義(P<0.05),中劑量組與對照組相比,差異具有統計學意義(P<0.01)。游泳后0~20 min的廓清率,與對照組比,各劑量組差異具有統計學意義(P<0.05),其作用效果依次為高劑量組>中劑量組>低劑量組,表明黃酒能明顯減少小鼠運動后體內BLA的含量,在一段時間內能快速清除小鼠體內的BLA。

2.3 黃酒對BUN含量的影響

表3 不同劑量黃酒對BUN含量的影響(,n=10)Table 3 Effect of CRW at various doses on BUN change (n= 10)

表3 不同劑量黃酒對BUN含量的影響(,n=10)Table 3 Effect of CRW at various doses on BUN change (n= 10)

BUN增長率/(mmol/(L·min))對照組9.78±0.90 14.62±0.804.84±0.620.16±0.02低劑量組11.52±0.5414.81±0.163.29±0.670.11±0.02中劑量組10.75±1.2414.23±1.103.48±0.280.12±0.01高劑量組10.62±1.0613.56±1.522.78±0.59*0.09±0.02*組別運動后即刻BUN含量/(mmol/L)運動后30 min BUN含量/(mmol/L)BUN增長量/(mmol/L)

由表3可知,在游泳完即刻,各劑量組小鼠BUN含量與對照組相比,無顯著差異(P>0.05),且對照組小鼠BUN略低于實驗組;游泳后休息30 min時,各劑量組小鼠BUN含量與對照組相比,亦無顯著差異(P>0.05),但此時除低劑量組之外,中劑量組和高劑量組小鼠BUN含量均低于對照組。從游泳后即刻到游泳后30 min時,各組小鼠BUN含量增長量及增長率來看,高劑量組與對照組相比,差異具有統計學意義(P<0.05),其他劑量組小鼠BUN的增長量和增長率均低于對照組。說明黃酒能抑制小鼠運動后體內BUN含量的增長。

2.4 黃酒對D-半乳糖所致亞急性衰老小鼠免疫器官指數的影響

表4 不同劑量黃酒對免疫器官指數的影響(x±s,n=10)Table 4 Effect of?CRW?at various doses on thymus and spleen indices (x ± s, n= 10) mg/g

由表4可知,衰老模型對照組小鼠胸腺指數與對照組、衰老模型黃酒組1和衰老模型黃酒組2比較,差異均具有統計學意義(P<0.01);且衰老模型酒精組與衰老模型黃酒組1和衰老模型黃酒組2相比,差異均具有統計學意義(P<0.05)。從脾臟指數結果來看,衰老模型酒精組與對照組和衰老模型黃酒組2差異具有統計學意義(P<0.05),而衰老模型黃酒組2和衰老模型對照組之間,差異亦具有統計學意義(P<0.05);衰老模型黃酒組1、2與對照組相比,無顯著性差異(P>0.05)。表明黃酒在由D-半乳糖所致亞急性衰老小鼠的免疫器官方面,對小鼠免疫器官具有抑制其衰老退化的作用。

2.5 黃酒對D-半乳糖所致亞急性衰老小鼠體質量的影響

表5 不同劑量黃酒對體質量的影響(,n=10)Table 5 Effect of CRW at various doses on body weight of aging mice (,n= 10) g

表5 不同劑量黃酒對體質量的影響(,n=10)Table 5 Effect of CRW at various doses on body weight of aging mice (,n= 10) g

組別初始體質量終體質量體質量增量對照組34.30±1.8546.77±1.8712.99±2.18衰老模型對照組37.26±1.1942.68±1.115.42±0.86**衰老模型酒精組35.71±1.5142.36±1.886.64±1.38**衰老模型黃酒組136.28±0.7046.23±1.399.95±1.11▲衰老模型黃酒組236.69±0.8247.38±1.19▲■10.68±1.10▲■

由表5可知,各組小鼠實驗前體質量均無顯著差異,實驗后衰老模型黃酒組2分別與衰老模型對照組和衰老模型酒精組存在差異(P<0.05);從體質量增長值來看,衰老模型對照組和衰老模型酒精組小鼠體質量增量與對照組存在差異(P<0.01),衰老模型對照組分別與衰老模型黃酒組1和衰老模型黃酒組2比較,差異具有統計學意義(P<0.05),衰老模型酒精組與衰老模型黃酒組2之間具有顯著差異(P<0.05);而對照組小鼠體質量增量與衰老模型黃酒組1和2均無顯著性差異(P>0.05)。表明黃酒對D-半乳糖所致亞急性衰老小鼠的體質量增長具有積極作用。

3 討 論

疲勞是一種為防止機體機能進一步衰竭而產生的生理生化過程[15-16]。疲勞可以導致精神萎靡不振、身體乏力,嚴重時甚至會摧毀人體神經系統和免疫系統等,故研究抵抗疲勞的措施具有十分重要的意義[17]。

糖作為機體供能的首選物質,也是肌肉運動時重要的能量來源。長時間的緊張運動中,體力的衰竭總是同時伴隨著肌糖元的耗竭。與此同時,HG為了機體血糖水平的穩定,會不斷轉化成血糖,從而其儲備量不斷減少,因此可通過HG儲備量的增加或運動時HG消耗的情況推斷疲勞程度。所以,HG常作為一項較敏感的指標來衡量抗疲勞能力[18]。從本實驗結果中可以看出,黃酒各劑量組與對照組均有極顯著差異,說明黃酒可以有效增加小鼠機體HG的儲備含量。黃酒中的碳水化合物基本上是可被直接吸收的葡萄糖、果糖等單糖以及麥芽糖、異麥芽糖、乳糖等低聚糖,會直接被代謝或以糖原的形式儲存到肝臟和肌肉中,以滿足組織和細胞的能量需求,補充和平衡能量的需要[19]。

肌乳酸是供能體系的中產物,較長時間的劇烈運動導致機體相對缺氧,糖酵解加快,產生大量乳酸在肌肉中堆積,導致疲勞。肌乳酸會在5~15 min內滲入血液,使BLA含量上升,直至二者平衡。因此,運動后BLA的變化,廓清率是衡量抗疲勞效果的重要指標[20]。本實驗證明,黃酒各劑量組能使小鼠運動后BLA的廓清率較對照組有顯著差異,說明黃酒能增加BLA的清除速率,增加機體的抗疲勞能力。其機制可能與黃酒中眾多的抗氧化成分可以提高乳酸脫氫酶活性有關。

蛋白質較少參與短時運動的供能,而長時間運動后,機體無法通過糖和脂肪的代謝獲取足夠能量,蛋白質和氨基酸的分解代謝便會加強,并隨運動負荷的增加而增加。蛋白質分解加強不僅發生在運動期,還會延續到運動后的休息期,因而在運動后較長時間內,BUN水平可持續升高[15,21]。本實驗中,雖然黃酒各劑量組在運動后即刻以及運動后30 min時,各組小鼠BUN無顯著差異,但其間在小鼠BUN的增長量和增長率方面,黃酒高劑量組與對照組間具有顯著差異,且其余劑量組均低于對照組,說明黃酒對長時間運動后BUN含量的升高具有抑制作用。

D-半乳糖是一種生理性營養成分,在機體內通過半乳糖酶生成醛糖和過氧化氫,其過量造成的損傷可致機體產生衰老現象[22]。胸腺、脾臟作為中樞和重要的外周免疫器官,其萎縮、質量的降低、功能的衰退可使免疫功能降低,因此胸腺指數和脾臟指數是用來檢查免疫器官生長和免疫細胞功能的指標[23-25]。本實驗發現,黃酒就亞急性衰老小鼠胸腺指數、脾臟指數的降低有著抑制作用,能促進提高機體的免疫力。另一方面,體質量是動物實驗中評價動物生長狀況,反映機體綜合機能的非特異性指標。通過實驗測得,黃酒對D-半乳糖所致亞急性衰老的小鼠體質量增長具有促進作用,與前人研究結果吻合,可能與黃酒降低D-半乳糖導致的機體代謝紊亂程度有關[26-27]。黃酒中含有的多糖可以對免疫功能起到良好的調控作用,黃酒中的多酚、黃酮類等抗氧化物質對機體內自由基的清除、脂質過氧化的抑制、機體代謝紊亂程度的減輕等均有積極作用,從而起到抑制機體衰老的作用[3,8]。綜上,黃酒具有良好的抗疲勞功效和提高免疫力的作用。但目前國內外對黃酒在體實驗以及黃酒中各種成分在各種功效中作用機制的相關研究報道依舊較少,因此,對黃酒的開發利用價值還有很大空間。同時,黃酒對機體保健功效的機制還有待進一步研究。

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Anti-Fatigue Effect of Chinese Rice Wine in Normal Mice and Its Influence on Immune Organ Indexes of Aging Mice

WANG Jing, QIN Xue, TONG Lingyin, SUN Haiji*
(School of Life Science, Shandong Normal University, Jinan 250014, China)

Objective: The aim of this study was to evaluate the anti-fatigue effect of Chinese rice wine (CRW) in normal mice and its influence on immune organ indexes of D-galactose-induced aging mice. Methods: Mice were randomly divided into four groups: control, low-dose CRW, middle-dose CRW and high-dose CRW groups, which were given by gavage 0.25 mL of distilled water, and 0.15, 0.25 and 0.4 mL of CRW for 15 consecutive days, respectively for exploring the antifatigue effect of CRW. Then, changes in hepatic glycogen, blood urea nitrogen (BUN) and blood lactic acid (BLA) contents in mice after forced swimming were measured. A mouse model of sub-acute aging was established by intraperitoneal injection of D-galactose and the aging mice were respectively given distilled water, aqueous ethanol and CRW once a day by intragastric administration for 56 days. Finally, the mice were sacrificed, for the measurement of thymus index, spleen index and body weight gain. Results: CRW could significantly increase hepatic glycogen level (P < 0.01) and enhance postexercise increase in BLA level (P < 0.05) and the clearance rate of BUN level (P < 0.05). In addition, CRW significantly inhibited the decrease in thymus (P < 0.01) and spleen (P < 0.05) weights and increased body weight (P < 0.05). Conclusion: CRW can exert an anti-fatigue effect and enhance immune function in aging mice.

anti-fatigue effect; immune organ indexes; Chinese rice wine; mice

10.7506/spkx1002-6630-201621038

G804.7

A

1002-6630(2016)21-0224-05

王璟, 秦雪, 仝令印, 等. 黃酒對小鼠抗疲勞能力和衰老小鼠免疫器官的影響[J]. 食品科學, 2016, 37(21): 224-228.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621038. http://www.spkx.net.cn WANG Jing, QIN Xue, TONG Lingyin, et al. Anti-fatigue effect of Chinese rice wine in normal mice and its influence on immune organ indexes of aging mice[J]. Food Science, 2016, 37(21): 224-228. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621038. http://www.spkx.net.cn

2015-12-23

公益性行業(農業)科研專項(201303069-07)

王璟(1990—),男,碩士研究生,研究方向為動物生理。E-mail:594625761@qq.com

*通信作者:孫海基(1970—),男,副教授,博士,研究方向為神經消化生理。E-mail:sunhj5018@126.com

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