香蕉低聚糖對小鼠臟器的影響研究

汪雨亭，陳挺強，王娟

（華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510641）

香蕉低聚糖對小鼠臟器的影響研究

汪雨亭，陳挺強，王娟*

（華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510641）

選取皇帝蕉（Musa AA Pisang Mas）和粉蕉（Musa ABB Pisang Awak），提取低聚糖后分別設(shè)置2種濃度[高劑量組2.5 g/（kg·BW·d）和低劑量組1.25 g/（kg·BW·d）]，通過測定灌胃4周的小鼠臟器質(zhì)量（包括心、肝、脾、肺、腎、胃）和臟器系數(shù)，結(jié)合掃描電鏡技術(shù)觀察小鼠肝臟、脾臟器官的細胞結(jié)構(gòu)，考察香蕉低聚糖對受試小鼠臟器的影響。臟器質(zhì)量和臟器系數(shù)結(jié)果表明，空白組與四組劑量組之間、4組劑量組內(nèi)的各臟器間的差異均不具有顯著性（P＞0.05）；同時肝臟和脾臟的掃描電鏡觀察亦未發(fā)現(xiàn)明顯區(qū)別，說明2種香蕉在兩種濃度下未對受試小鼠的臟器造成明顯的變化或不良的影響。

香蕉；低聚糖；臟器系數(shù)；掃描電鏡

香蕉（Masa parasdisiac），又名甘蕉、芭蕉等，屬芭蕉科（Musaceae）芭蕉屬（Musa），多年生單子葉大型草木[1]。香蕉是全球貿(mào)易量最大、鮮果消費量最大的水果，栽培區(qū)域遍及全球超過100個國家和地區(qū)，主要集中在南北緯20°區(qū)間的熱帶、亞熱帶地區(qū)[2]。作為一款老少咸宜的水果，香蕉果實營養(yǎng)豐富[3]，且具有良好的保健功能[4]。

目前國內(nèi)外針對香蕉低聚糖的的研究相對匱乏，除Wang等[5]曾設(shè)計動物實驗證實大蕉低聚糖具有促進腸道蠕動的效果外鮮見報道。本文通過測定灌胃四周的小鼠的臟器系數(shù)（包括心、肝、脾、肺、腎、胃），結(jié)合掃描電鏡技術(shù)觀察小鼠肝臟、脾臟器官的細胞結(jié)構(gòu)，考察香蕉低聚糖對受試小鼠臟器的影響，以期豐富香蕉低聚糖研究領(lǐng)域的研究資料。

1 材料與設(shè)備

1.1 材料

昆明種小白鼠：無特定病原體（Specific pathogen Free，SPF）級別，雄性，初始體重為12 g～15 g，由廣東省醫(yī)學(xué)實驗動物中心提供，許可證號：SCXK（粵）2013－0002。動物實驗已獲華南農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗動物倫理審查委員會批準。按要求喂養(yǎng)受試動物，脫頸處死后取其臟器作為研究對象。

1.2 試劑

香蕉低聚糖：華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院自制[6]；0.1 mol/L PBS緩沖液（pH7.4），2.5%戊二醛（體積分數(shù)，0.1 mol/L PBS緩沖液配制，pH=7.4）、1%（體積分數(shù)）鋨酸、50%～100%（體積分數(shù)）乙醇、醋酸異戊酯：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)測試中心提供。

1.3 儀器設(shè)備

JA－1003電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；FEI－XL 30：環(huán)境掃描電子顯微鏡：荷蘭FEI有限公司；SCD500型離子濺射儀：瑞士Bal－Tec有限公司；HCP－2型臨界點干燥儀：瑞士Bal－Tec有限公司。

1.4 動物分組

在實驗條件下，經(jīng)3 d～5 d適應(yīng)性喂養(yǎng)后，隨機對受試小鼠進行分組。選取皇帝蕉（Musa AA Pisang Mas）和粉蕉（Musa ABB Pisang Awak），分別設(shè)置2種濃度[高劑量組2.5 g/（kg·BW·d）和低劑量組1.25 g/（kg· BW·d）]開展實驗。共設(shè)置5個實驗組（每組10只小鼠）：空白對照組、皇帝蕉高劑量組、皇帝蕉低劑量組、粉蕉高劑量組和粉蕉低劑量組。

1.5 飼養(yǎng)方法

香蕉低聚糖均經(jīng)口灌胃給予受試小鼠，空白對照組同樣途徑給予蒸餾水，全部小鼠均以SPF級飼料喂飼。于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗動物中心飼養(yǎng)，屏障環(huán)境[恒溫（23±3）℃，恒濕50%～70%，安靜潔凈，晝夜各12 h交替]。連續(xù)正常培養(yǎng)四周后，脫頸處死取其新鮮臟器，按要求處理得到待測樣品。

2 方法

2.1 臟器質(zhì)量及臟器系數(shù)的測定

連續(xù)給予受試樣品四周，稱重后立即脫頸椎處死動物，剖腹取小鼠心臟、肝臟、脾臟、腎臟、胃、小腸并稱重。各項臟器系數(shù)由下列公式計算得到[7]：

使用SPSS Statistics 20統(tǒng)計軟件分析所得實驗數(shù)據(jù)，方差分析（Analysis of variance，ANOVA）前先進行方差同質(zhì)性檢驗（Homogeneity of variance）；選擇Duncan多范圍檢驗（Duncan’s multiple range test）進行兩兩比較；顯著性水平選擇0.01和0.05；數(shù)據(jù)以x+s表示。

2.2 掃描電鏡實驗

連續(xù)給予受試樣品4周，稱重后立即脫頸椎處死動物，剖腹取新鮮的小鼠肝臟、脾臟。

樣品的處理方式為雙固定臨界點干燥[8]，主要流程為：取樣→前固定→后固定→脫水→過渡→干燥→鍍金→觀察。

3 結(jié)果與分析

3.1 臟器指標的測定結(jié)果

臟器系數(shù)又稱為臟體比系數(shù)，指實驗動物臟器與其體重的質(zhì)量之比。健康正常的動物的臟器系數(shù)是相對恒定的數(shù)值，因此該系數(shù)可用來衡量動物的臟器是否受到不良影響，是動物毒理學(xué)研究中一項重要指標[9]。

實驗期間各組受試動物的精神狀態(tài)和健康狀態(tài)良好，各項生理活動正常。解剖觀察發(fā)現(xiàn)，所有受試小鼠的臟器形態(tài)健康，未發(fā)生明顯病變。兩種香蕉低聚糖對受試小鼠的臟器重量和臟器系數(shù)的影響結(jié)果分別如表1和表2所示。

表1 低聚糖對小鼠臟器重量的影響Table 1 Organ weight of the experimental mice

表2 受試小鼠臟器系數(shù)值Table 2 Organ coefficient of the experiment mice

由表1和表2可知，在臟器重量和臟器系數(shù)兩個考察項目上，空白對照組與四組劑量組之間、四組劑量組內(nèi)的各臟器（心、肝、脾、肺、腎、胃）間的差異均不具有顯著性（P＞0.05），說明在實驗期間，受試樣品對受試小鼠未造成明顯的臟器變化。

夏介英等[10]對28日齡、56日齡和114日齡的正常健康生長的SPF級昆明小鼠的主要臟器重量和系數(shù)作了測定，取其與本實驗相近日齡的雄性小鼠數(shù)據(jù)相比較發(fā)現(xiàn)，本實驗中各組受試小鼠主要臟器重量和系數(shù)數(shù)據(jù)與其接近，說明本實驗中各組受試小鼠的生長發(fā)育狀況良好，受試樣品未對受試小鼠造成不良影響。

3.2 掃描電鏡觀察肝臟和脾臟結(jié)果

肝臟是哺乳動物機體內(nèi)非常重要的代謝器官，有“解毒排毒”的功能，因此對生物染毒或病變有一定的指向功能；脾臟是哺乳動物機體內(nèi)非常重要的免疫器官，含有大量的淋巴細胞，是機體發(fā)揮免疫作用的中心。因此，選取這兩種器官作為觀察對象。作為一類獲取生物樣品表面微觀形態(tài)的重要手段，掃描電鏡技術(shù)（Scanning Electron Microscope，SEM）已廣泛用于生物學(xué)研究中，具有制樣簡單、分辨率高、立體感強等優(yōu)點，在動物臟器觀察上的應(yīng)用頗多[11-14]，因此，該方法的可靠性較高。

3.2.1 肝臟

肝小葉是肝臟的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，由中央靜脈串起的一塊塊單層肝細胞組成，稱為肝板（或肝索），周家興等[15]曾形容這單層細胞結(jié)構(gòu)為海綿骨架，細胞縫隙則是肝血竇。利用掃描電鏡在800倍放大倍數(shù)下可清晰觀察肝細胞板結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 掃描電鏡下實驗小鼠肝臟結(jié)構(gòu)（SEM，800×）Fig.1 Microstructure of liver organ of the experimental mice under scanning electron microscope 800×

由圖可見肝細胞板切面整齊，紋理清晰，細胞排列緊密有序，單位面積內(nèi)細胞數(shù)量相當，同時未見明顯特異肝血竇或突變區(qū)域。比較五組受試肝臟切片，未發(fā)現(xiàn)明顯差異。

肝細胞是構(gòu)成肝臟的主要細胞，主要由DNA和組蛋白構(gòu)成，內(nèi)含豐富的細胞器。利用掃描電鏡在3 200倍下觀察肝細胞超微結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 掃描電鏡下實驗小鼠肝細胞超微結(jié)構(gòu)（SEM，3 200×）Fig.2 Microstructure of liver cell of the experimental mice under scanning electron microscope 3 200×

由圖可清晰觀察到單個肝細胞的形態(tài)多呈橢圓（圖中圓框所示），形態(tài)飽滿；可清晰分辨暴露的細胞核（圖中方框所示）和眾多散落的線粒體等細胞器。比較五組受試肝臟切片，在單個細胞層面，皇帝蕉兩劑量組相比其余三組，暴露的細胞器更多，但差別不大；但整體而言，五組受試肝臟切片細胞皆飽滿，細胞核未見萎縮，擁有數(shù)量眾多的線粒體等細胞器。

3.2.2 脾臟

脾臟是哺乳動物機體內(nèi)非常重要的免疫器官，其組成可分為白髓（由大量的密集的淋巴細胞組成，特異性免疫應(yīng)答的主要發(fā)生場所）、紅髓（由脾血竇和脾索組成，吞噬作用的主要發(fā)生場所）和邊緣區(qū)（白髓和紅髓的交界處，捕獲、識別抗原并誘發(fā)應(yīng)答的主要場所）三部分[16]。

利用掃描電鏡在800倍放大倍數(shù)下觀察脾臟細胞，如圖3所示。由圖可見，5組受試脾臟切片結(jié)構(gòu)相似：都是由交織成網(wǎng)的脾索內(nèi)“包裹”著數(shù)量巨大的淋巴細胞。比較五組受試脾臟切片，未發(fā)現(xiàn)明顯差異。

圖3 掃描電鏡下實驗小鼠脾臟微結(jié)構(gòu)（SEM，800×）Fig.3 Microstructure of spleen organ of the experimental mice under scanning electron microscope 800×

圖4 掃描電鏡下實驗小鼠脾臟細胞超微結(jié)構(gòu)（SEM，6 400×）Fig.4 Ultrastructure of spleen cell of the experimental mice under scanning electron microscope 6 400×

利用掃描電鏡在6 400倍放大倍數(shù)下觀察脾臟細胞，如圖4所示。由圖可見，5組受試脾臟內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成均相當復(fù)雜，充滿了各類數(shù)量巨大的淋巴細胞，大小不一，形態(tài)各異，表面光滑程度不一；粗細不一的微血管交錯成網(wǎng)；該放大倍數(shù)下可觀察到部分脾臟細胞表面存在褶皺。比較五組受試脾臟切片，從單張切片結(jié)果上看，皇帝蕉低劑量組相比其余4組，其微血管分布相對更繁雜；但整體而言，從細胞表面結(jié)構(gòu)、細胞形態(tài)、細胞數(shù)量等方面看，5組受試脾臟切片差異不明顯。

4 結(jié)論

本實驗測定了受試小鼠的臟器質(zhì)量和臟器系數(shù)兩個指標，結(jié)果表明空白組與四組劑量組之間、四組劑量組內(nèi)的各臟器（心、肝、脾、肺、腎、胃）間的差異均不具有顯著性（P＞0.05），說明兩種香蕉（皇帝蕉和粉蕉）在設(shè)置的兩個濃度下未對受試小鼠的臟器造成明顯的變化；同時與已發(fā)表文獻里的數(shù)據(jù)相比較，本實驗中各組受試小鼠數(shù)據(jù)與其接近，說明各組受試小鼠的生長發(fā)育狀況良好，受試樣品未對受試小鼠造成不良影響。

同時利用掃描電鏡技術(shù)觀察受試小鼠的肝臟和脾臟的超微結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明：總體而言，五組受試小鼠間的肝臟和脾臟切片的掃面電鏡結(jié)果趨于一致，無論是從結(jié)構(gòu)組成（組織的復(fù)雜程度、單位面積上的細胞密度等）還是從單個細胞（細胞的飽滿程度、細胞器的豐富程度、表面微觀結(jié)構(gòu)等）考察，五組之間呈現(xiàn)高度相似的結(jié)果，同時未觀察到明顯的病變情況，說明2種香蕉（皇帝蕉和粉蕉）在設(shè)置的2個濃度下對小鼠肝臟和脾臟未造成不良的影響。

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Effects of Banana Oligosaccharides on the Mice Organs

WANG Yu－ting，CHEN Ting－qiang，WANG Juan*
（School of Food Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510641，Guangdong，China）

Oligosaccharides were extracted from two cultivars of bananas（Musa AA Pisang Mas and Musa ABB Pisang Awak）separately，and 2 dose groups 2.5 g（/kg·BW·d）and 1.25 g（/kg·BW·d）were set up for each variety.The weight and coefficient of major organs（including heart，liver，spleen，lung，kidney，stomach）of mice were measured；the liver and spleen were extra observed using scanning electron microscopy（SEM）to evaluate effects of banana oligosaccharides（BOS）on the mice organs.Results showed that neither the difference between the control group and the dose groups，nor the difference between the four BOS－dose groups were found significant，indicating that BOS had no negative effects on the major organs of mice.

banana；oligosaccharides；organ coefficient；scanning electron microscopy（SEM）

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.08.001

2016－07－31

國家自然科學(xué)基金資助項目（31301530）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（2015ZZ122）

汪雨亭（1993—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)與工程。

*通信作者：王娟（1981—），女，副研究員，碩士生導(dǎo)師，博士，研究方向：食品科學(xué)與工程。