海帶多糖對超重環(huán)境下微波輻射損傷的防治*

姜艷霞，呂士杰，徐俊杰，羅軍，張巍

海帶多糖對超重環(huán)境下微波輻射損傷的防治*

姜艷霞，呂士杰，徐俊杰，羅軍，張巍

（吉林醫(yī)藥學院生化教研室，吉林吉林132013）

目的探討海帶多糖對超重環(huán)境下微波輻射損傷的防治作用。方法制作大鼠超重環(huán)境下微波損傷模型，通過灌胃給予20 mg/ml海帶多糖（低劑量組）和40 mg/ml海帶多糖（高劑量組），觀察防護效果。結(jié)果血漿中超氧陰離子在模型組顯著低于對照組（P＜0.05），低劑量海帶多糖組和高劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）在模型組與對照組差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），高劑量組及低劑量組顯著高于對照組（P＜0.05）。過氧化氫酶（CAT）在模型組顯著低于對照組（P＜0.05），而低劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-POX）在模型組與對照組差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；高劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。一氧化碳（NO）、一氧化碳合酶（NOS）和還原型合胱甘肽（GSH）在模型組、低劑量海帶多糖組和高劑量組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。在肝組織勻漿中，過氧化氫酶（CAT）在模型組降低，但與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；在低劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。NOS在模型組顯著高于對照組（P＜0.05），但低劑量組和高劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。GSH-POX在模型組顯著低于對照組（P＜0.05）。GSH在模型組顯著高于對照組（P＜0.05），低劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。結(jié)論海帶對超重微波的過氧化損傷的防護的調(diào)節(jié)可能通過CAT及GSH-POX的清除和增強還原型GSH的抗氧化來實現(xiàn)，具體機制有待進一步研究。

海帶多糖；微波輻射；超重環(huán)境；過氧化；過氧化氫酶

海帶，是海藻類植物之一，因其生長在海水中，柔韌似帶而得名。海帶是一種在低溫海水中生長的大型海生褐藻植物，一般長2～4 m，最長達7 m，是一種藥食兩用海洋植物。海帶有“長壽菜”、“海上之蔬”、“含碘冠軍”的美譽。海帶主要是自然生長，也有人工養(yǎng)殖，多以干制品行銷于市，質(zhì)量以色褐、體短、質(zhì)細而肥厚者為佳。中醫(yī)認為，海帶性味咸寒，具有軟堅、散結(jié)、消炎、平喘、通行利水、祛脂降壓等功效，并對防治矽肺病有較好的作用。另外海帶還具有防治甲狀腺腫、降壓、降脂、抑制腫瘤［1］、提高免疫力［2］、降糖、利尿、消腫、預防心腦血管病、消除乳腺增生、護發(fā)、補鈣、美容、防癌、延緩衰老、減肥及減輕腎纖維結(jié)節(jié)等作用［3］。海帶含有40多種活性成分，主要成分多為海帶多糖、褐藻酸、甘露醇、維生素、氨基酸和多種常量及微量元素等。海帶能促使體內(nèi)的放射性物質(zhì)隨大便排出體外，從而減少放射性物質(zhì)在人體內(nèi)的積聚，減少了放射性疾病的發(fā)生幾率，有研究顯示［4-8］海帶多糖對γ-射線的輻射損傷具有防治作用，本文對海帶多糖對超重條件下微波輻射的損傷防護進行初步探討。

1 材料與方法

1.1試劑與儀器

還原型谷胱甘肽（GSH）、一氧化氮（NO）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-POX）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、一氧化氮合酶（NOS）和超氧陰離子均為南京建成試劑公司產(chǎn)品。721型分光光度計（上海第三儀器廠），HH. B11-500-S電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海躍進醫(yī)療器械廠），用TD25-WS多管架自動平衡離心機（長沙湘儀離心機儀器有限公司），乙醇及冰醋酸均為分析純。

1.2海帶多糖

由課題組成員應用海帶自行提取，提取方法見文獻［9-10］。

1.3動物分組

健康清潔型（Wistar）大鼠48只，購自吉林大學白求恩實驗動物中心；隨機分成4組，12只/組，雌雄各半。各組分別為對照組；超重環(huán)境下微波輻射組（模型組）；治療組，治療組分20 mg/ml海帶多糖組（低劑量組）和40 mg/ml海帶多糖組（高劑量組）。模型組、低劑量組和高劑量組首先進行超重微波輻射，然后模型組和對照組用蒸餾水灌胃，低劑量組和高劑量組給予海帶多糖灌胃，1次/d，灌胃14 d。

1.4實驗方法

自制微波照射裝置，照射時將大鼠置于自制有機玻璃盒內(nèi)，不含金屬物質(zhì)矩形喇叭天線置于被照大鼠的正上方，照射參考點為大鼠背部體表，電磁波電場方向與大鼠的長軸平行。兩組動物用同一飼料平行飼養(yǎng)5 d后，實驗先在8G超重環(huán)境下5 min后，接著在8G超重環(huán)境下實施200 mW/cm2的微波輻射5 min，然后把動物撤離超重和微波輻射條件。實驗結(jié)束后，10%水合氯醛腹腔麻醉，開腹，腹主動脈采血并置于37℃恒溫水浴箱靜置15 min，用TD25-WS多管架自動平衡離心機以3 000 r/min離心15 min，取其上層血清，按試劑盒說明書操作測定各項指標。

1.5統(tǒng)計學方法

采用SPSS 11.5統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，通過方差分析和q檢驗進行比較分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠血漿中NO、MDA、超氧陰離子和SOD的影響

一氧化氮（NO）在模型組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；在低劑量組、高劑量組與模型組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。丙二醛（MDA）在低劑量組和高劑量組與對照組及模型組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），高劑量組與低劑量組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），而模型組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。超氧陰離子在模型組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），在低劑量組和高劑量組與模型組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），而與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。超氧化物歧化酶（SOD）在模型組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），高劑量組及低劑量組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1　海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠血漿中NO、MDA、超氧陰離子和SOD的影響檢測（±s）

表1　海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠血漿中NO、MDA、超氧陰離子和SOD的影響檢測（±s）

注：1）與對照組比較，P＜0.05；2）與模型組比較，P＜0.05；3）與低劑量組比較，P＜0.05

組別NO/（μmol/L）SOD/（u/ml）對照組3.54±0.465.54±1.59102.17±7.38153.38±4.34模型組2.58±0.441）5.61±1.4889.9±7.091）157.43±4.17低劑量組3.94±0.482）8.99±1.661）2）104.64±7.702）162.82±4.761）高劑量組4.22±0.472）7.70±1.531）2）3）102.45±7.482）168.27±4.171）2）MDA/（nmol/ml）超氧陰離子/（u/L）

2.2海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠血漿中CAT、NOS、GSH-POX和還原型GSH的影響

CAT在模型組和高劑量組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），在低劑量組與模型組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。NOS在模型組、低劑量組和高劑量組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），低劑量組和高劑量組與模型組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。GSH-POX在模型組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），低劑量組與模型組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。GSH在模型組、低劑量組及高劑量組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），但模型組、低劑量組及高劑量組之間比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2　海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠血漿中CAT、NOS、GSH-POX和還原型GSH的影響檢測（±s）

表2　海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠血漿中CAT、NOS、GSH-POX和還原型GSH的影響檢測（±s）

注：1）與對照組比較，P＜0.05；2）與模型組比較，P＜0.05；3）與低劑量組比較，P＜0.05

組別CAT/（u/ml）還原型GSH/（mg/L）對照組85.44±17.5517.23±1.74 1 040.82±79.67 2.04±0.28模型組54.86±18.331）13.88±1.591）1 155.99±74.631）1.23±0.271）低劑量組78.09±19.222）9.42±1.841）2）1 240.00±81.13 1.40±0.301）高劑量組61.60±16.861）10.08±1.531）2）1 104.05±77.67 1.36±0.291）NOS/（u/ml）GSH-POX/（μmol/L）

2.3海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠肝勻漿CAT、NOS、GSH-POX和還原型GSH的影響

在肝組織勻漿中，CAT在模型組比對照組降低，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），在低劑量組和高劑量組與模型組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。NOS在模型組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。GSH-POX在模型組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），低劑量組和高劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。GSH在模型組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），高劑量組與模型組和低劑量組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表3。

表3　海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠肝勻漿CAT、NOS、GSH-pox、還原型GSH的影響檢測（±s）

表3　海帶多糖對超重條件下微波輻射大鼠肝勻漿CAT、NOS、GSH-pox、還原型GSH的影響檢測（±s）

注：1）與對照組比較，P＜0.05；2）與模型組比較，P＜0.05；3）與低劑量組比較，P＜0.05

組別CAT/（u/mg·prot）還原型GSH/（mg/g·prot）對照組703.11±79.07 68.80±7.58 3 398.45±682.331.41±0.56模型組663.28±69.73 82.39±5.991）2 687.47±638.261）2.14±0.491）低劑量組760.40±73.962）72.29±8.48 4 350.21±672.351.85±0.52高劑量組838.63±60.392）76.16±6.92 3 214.69±544.31 1.24±0.421）2）3）NOS/（u/mg）GSH-POX/（u/g·prot）

3 討論

生物體在代謝過程中可生成具有強氧化成分的超氧陰離子、過氧化氫和羥自由基等反應活性氧（reactive oxygen species，ROS），可引起蛋白質(zhì)、DNA等各種生物大分子的氧化損傷，甚至破壞細胞的正常結(jié)構(gòu)和功能，X射線及γ-射線的致癌作用可能與這些射線促進自由基的生成有關(guān)。本實驗中超氧陰離子在模型組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義，在低劑量組和高劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義，可能是超重條件下微波輻射損傷啟動了機體的應激抗損傷機制，導致超氧陰離子降低。

正常情況下生物體含有抗氧化防御系統(tǒng)，可以清除或協(xié)助清除超氧陰離子、過氧化氫和羥自由基，以保持超氧陰離子、過氧化氫和羥自由基的生成和清除的動態(tài)平衡。SOD是生物體內(nèi)主要的抗氧化酶，是超氧陰離子清除劑，對機體的氧化和抗氧化平衡起到至關(guān)重要的作用；CAT和GSH-POX可以清除生物體內(nèi)代謝產(chǎn)生的過氧化氫或者由SOD降解超氧陰離子過程中產(chǎn)生過氧化氫。SOD在模型組與對照組改變不明顯，與叢建波等［11］的研究結(jié)果接近，在低、高劑量組與對照組比較有顯著升高，海帶多糖有增強機體的抗氧化作用［12-13］。GSH-POX在模型組與對照組比較差異有統(tǒng)計學意義；低劑量組與模型組差異有統(tǒng)計學意義。CAT在超重條件下模型組與對照組有顯著差異，而低、高劑量組比模型組升高，低劑量組與對照組差異不明顯，可見在超重微波組體內(nèi)各種來源的過氧化氫增高，消耗CAT，而海帶多糖有升高CAT的作用，促進過氧化氫的清除。GSH-POX在清除過氧化氫時需要GSH提供氫，進行還原反應，所以GSH在保護細胞膜結(jié)構(gòu)和功能完整方面具有重要作用，它是一種低分子清除劑，缺乏或耗竭GSH會使許多化學物質(zhì)或環(huán)境因素毒性作用加重。本實驗血清中GSH在模型組顯著低于對照組，與叢建波［11］等的研究結(jié)果接近，低、高劑量組對GSH含量改變不明顯，說明在超重微波條件下，為了清除產(chǎn)生的過氧化物質(zhì)，消耗了GSH，可能與氧化損傷有關(guān)，因而GSH的含量減少說明模型組的抗氧化能力下降，而海帶多糖短時間內(nèi)沒有修復GSH的再生能力。

NO是生物體內(nèi)重要的信使分子和效應分子，由L-精氨酸在NOS的催化下降解為胍氨酸過程中產(chǎn)生，生理狀態(tài)下，NO發(fā)揮神經(jīng)遞質(zhì)及血管調(diào)節(jié)等功能。NOS廣泛分布于體內(nèi)多種組織和細胞，病理狀態(tài)下可導致機體的脂質(zhì)過氧化損傷。NO在模型組顯著低于對照組，影響了NO作為神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)控和對血管的舒張作用，在低劑量組、高劑量組恢復到正常水平。NOS在模型組與對照組有顯著差異，低、高劑量組與模型組差異顯著，可能是因為NOS的損傷和減少，導致超重微波條件下NO的合成減少，而海帶多糖沒有修復NOS的能力。丙二醛MDA為氧自由基和生物膜不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應的代謝產(chǎn)物。MDA在超重微波組與正常對照組差別不明顯，可能是由于組織中的過氧化損傷較輕，血中數(shù)值改變不明顯。

肝臟是機體清除活性氧的門戶，活性氧過量生成和機體抗氧化能力下降，可引起肝細胞損害。在肝組織勻漿中，CAT在模型組降低，與陳耀明［14］等的研究結(jié)果接近，在低、高劑量海帶多糖組與正常組接近。谷胱甘肽氧化酶在模型組顯著低于對照組，可能在清除過氧化損傷過程被消耗所致。NOS在模型組顯著高于與對照組，可能導致NO在肝臟的合成增多，進而導致肝的脂質(zhì)過氧化損傷。GSH在模型組顯著高于與對照組，與楊瑛杰等［15］的實驗結(jié)果一致，高劑量組與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義，可能是超重條件下微波輻射導致肝臟的過氧化損傷，應激反應造成GSH的升高，血清中GSH的減少，可能是其他器官發(fā)生了嚴重氧化損傷。綜上所述，海帶對超重微波的過氧化損傷的防護可能是體內(nèi)的過氧化氫的產(chǎn)生過多，通過CAT的清除和還原型GSH的抗氧化的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)，具體機制有待進一步研究。

［1］AKRAMIENE D，ALEKSANDRAVICINE C，GRAZELIENE G，et al.Potentiating effect of beta-glucans on photodynamic therapy of implanted cancer cells in mice.The Tohoku Journal of Experimental Medicine［J］.2010，220（4）：299-306.

［2］PANKRATOV TA.Acidobacteria in microbial communities of the bog and tundra lichens［J］.Microbiology，2012，81（1）：51-58.

［3］ZHANG C，GAO J，ZHANG L.Effect of laminarin on the expression of GRP78 and GRP94 in rat after unilateral ureteral obstruction［J］.Scandinavian Journal of Urology and Nephrology，2012，46（4）：267-272.

［4］羅瓊，任世成，楊明亮，等.海帶多糖對睪丸受輻射雄性大鼠性功能的影響［J］.營養(yǎng)學報，2009，31（3）：259-262.

［5］劉軍，羅瓊，楊明亮，等.海帶多糖干預對慢性電離輻射損傷后雄性大鼠生殖功能的影響［J］.食品科學，2010，31（7）：293-296.

［6］羅瓊，吳曉旻，楊明亮，等.海帶多糖的抗輻射作用與淋巴細胞凋亡關(guān)系研究［J］.營養(yǎng)學報，2004，2（6）：471-473.

［7］劉軍，羅瓊，閻俊，等.海帶多糖對慢性局部電離輻射致大鼠睪丸細胞損傷的干預效應研究［J］.營養(yǎng)學報，2011，33（1）：61-65.

［8］李菁菁，羅瓊，周銀柱，等.多糖聯(lián)合作用對輻射大鼠睪丸組織損傷恢復影響［J］.中國公共衛(wèi)生，2011，27（11）：1450-1453.

［9］王承志，呂士杰，蘆曉靜，等.正交試驗法優(yōu)選海帶多糖的最佳提取工藝［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（35）：21778.

［10］JIANG YX，LV SJ，LU XJ，et al.Orthogonal test design for optimizationofthetechnologyoflaminarinfromlaminaria japomica aresch［J］.World Automation Cogress，2012：1-4.

［11］叢建波，張清俊，王長振，等.高功率脈沖微波輻射對小鼠機體氧化應激及巨噬細胞氧耗的影響［J］.軍事醫(yī)學科學院院刊，2009，33（3）：213-215.

［12］CHENG D，LIANG B，LI M.Influence of laminarin polysaccahrides on oxidative damage［J］.International Journal of Biological Macromolecules，2011，48（1）：63-66.

［13］NOH MY，JO YH，PARK CH，et al.Cloning and induction patterns of Cu/Zn superoxide dismutase in responses to immune elicitorsandnucleopolyhedrovirusinthebeetarmyworm Spodoptera exigua［J］.Entomological Research，2010，40（6）：336-342.

［14］陳耀明，陳景元，劉秀紅，等.補鋅對微波輻照大鼠腦組織氧化損傷的影響［J］.第四軍醫(yī)大學學報，2005，26（5）：444-446.

［15］楊瑛杰，于蕾，季宇彬.2 450 MHz微波對受孕母鼠血清自由基的影響［J］.中國傷殘醫(yī)學，2010，18（1）：31-33.

（張西倩編輯）

Prevention and treatment effects of laminarin on overoxidation damage of rats induced by microwave radiation under supergravity*

Yan-xia JIANG，Shi-jie LYU，Jun-jie XU，Jun LUO，Wei ZHANG
（Department of Biochemistry，Jilin Medical College，Jilin，Jilin 132013，P.R.China）

【Objective】To research prevention and treatment effects of laminarin on overoxidation damage of microwave radiation in rats under supergravity.【Methods】The rat model of microwave damage under supergravity was made.The rats were given 20 mg/ml（lower-dose group）or 40 mg/ml laminarin（high-dose group）by intragastric administration and the protective effects were observed.【Results】The plasma superoxide anion was significantly lower in the model group than in the control group（P＜0.05），but not significantly different between either the lower-dose or high-dose group and the control group（P＞0.05）.MDA and SOD were not obviously different between the model group and control group（P＞0.05）.MDA and SOD in the lower-dose and high-dose groups were significantly higher than those in the control group（P＜0.05）.Catalase（CAT）decreased significantly in the model group compared with the control group（P＜0.05）.GSH-POX had a significant difference between the model group and control group（P＜0.05），but no significant difference between the high-dose group and the control group（P＞0.05）.NO，NOS and GSH in the model group，lowerdose group and high-dose group were significantly different from those in the control group（P＜0.05）.In liver homogenate CAT decreased in the model group，but had no obvious difference from that in the control group（P＞0.05）.GSH-POX was significantly lower in the model group than that in the control group（P＜0.05）. GSH was significantly higher in the model group than in the control group（P＜0.05），but was not significantly different between the lower-dose group and the control group（P＞0.05）.【Conclusions】Laminarin regulation to overoxidation damage of microwave radiation under supergravity could clear reactive oxygen species by CAT and GSH-POX and increase GSH antioxidation power.The concrete mechanism needs further study.

laminarin；microwave radiation；supergravity；overoxidation；CAT；GSH-POX

R151；R14

A

1005-8982（2015）36-0031-04

2015-03-29

吉林省科技廳項目（No：201015238）