姜黄素对动物线粒体氧化损伤的保护作用及其抗氧化机制研究

发布时间：2018-05-28 18:30

本文选题：氧化应激 + 姜黄素　；参考：《南京农业大学》2015年博士论文

【摘要】：姜黄素是一种天然来源的脂溶性色素,外观呈现鲜明的黄色。近几年的研究表明,除了作为香料、色素添加剂等用于食品加工领域外,姜黄素因其良好的自由基清除活性和抗氧化能力,已在临床疾病的预防和治疗中备受关注。随着人们对食品和动物性制品安全意识的不断增强,姜黄素作为一种新兴的、绿色的天然抗氧化剂应用于动物生产领域具有广阔的前景。但目前关于姜黄素对动物机体的抗氧化保护作用及其发挥作用的潜在机制尚不十分清楚。本文首先通过体外的自由基清除试验与红细胞氧化试验,比较了姜黄素与其他同类天然色素在体外的抗氧化能力差异。然后,利用d-GalN/LPS诱导小鼠的肝脏特异性氧化损伤,通过设置不同饲喂方式的处理组,比较研究姜黄素的预防处理和治疗处理对肝脏线粒体功能的影响。最后,选用快长型AA肉鸡作为试验动物,一方面研究了日粮添加不同水平姜黄素对肉鸡生产性能、肌肉品质和肌肉抗氧化活力的影响;另一方面,通过建立慢性热应激模型,深入地探讨了姜黄素在线粒体——这一亚细胞水平上,对肉鸡生产性能的潜在调控机制和对肝脏氧化损伤的保护作用。1姜黄素的体外抗氧化活力研究本试验旨在通过自由基清除试验和红细胞氧化应激模型比较研究不同天然色素的体外抗氧化活性。在自由基试验中,我们选取姜黄素、叶黄素、番茄红素、β-胡萝卜素、花青素、甜菜碱和辣椒红素这七种天然色素为试验材料,测定了它们对若干自由基的清除效率,包括DPPH·、ABTS·+、O2·-、H2O2清除率和高铁离子还原/抗氧化力。同时,我们还选取人工合成的抗氧化剂BHA作为参照物。这部分的试验结果显示,七种天然色素均具有良好的抗氧化活力,能有效地中和生成的自由基。与其他几种天然色素相比,脂溶性的姜黄素和水溶性的花青素具有更高的自由基清除率。在红细胞氧化应激试验中,我们根据自由基清除率试验的结果,选取姜黄素和花青素作为试验对象,研究不同浓度姜黄素和花青素对AAPH处理后的红细胞溶血率、MDA浓度、T-SOD活性和细胞凋亡的影响。这部分试验结果显示,不同浓度的姜黄素和花青素均可抑制AAPH诱导的红细胞溶血和细胞凋亡,并显著降低AAPH处理后红细胞内MDA的浓度、显著升高T-SOD活性;且这种保护作用呈现浓度依赖性。但与花青素相比,姜黄素对红细胞的保护作用更加明显。结论:七种天然色素都是潜在的天然抗氧化物质,具有良好的自由基清除能力。其中,姜黄素和花青素的抗氧化活力更强,可保护红细胞免受AAPH诱导的氧化损伤。本试验的结果为这些具有抗氧化活性的天然色素类物质在功能性食品、饲料添加剂等领域的广泛应用提供了可靠的数据基础。2姜黄素对d-GaIN/LPS诱导下小鼠肝脏线粒体功能的影响本试验旨在研究并比较姜黄素预防和治疗两种不同饲喂方式对d-GalN/LPS诱导的小鼠肝脏急性损伤的保护作用。选取成年昆明小鼠40只,随机分为5个处理组:基础对照组(CON)、姜黄素组(CUR)、d-GalN/LPS组(GL),姜黄素预防组(CUR-GL)和姜黄素治疗组(GL-CUR)。于d-GalN/LPS注射20h后,宰杀小鼠,分别取血液和肝脏进行指标的测定。试验结果显示:(1)姜黄素预防和治疗两种处理方式均可显著降低d-GalN/LPS处理后小鼠血清中ALT和AST的活性。但与GL-CUR组相比,CUR-GL组血清AST活性显著降低了 18.7%(P0.05)。(2)与GL组相比,CUR-GL组和GL-CUR组肝脏线粒体MDA的浓度分别显著降低了 68.5%和53.9%(P0.05)。CUR-GL组较GL-CUR组相比,肝脏线粒体MDA浓度显著降低了(P0.05)。(3)与GL组相比,CUR-GL组和GL-CUR组均显著提高了肝脏线粒体中MnSOD、GPx和GR的活性(P0.05)。(4)与GL组相比,CUR-GL组显著降低了肝脏ROS的浓度(P0.05)。与GL组相比,CUR-GL组和GL-CUR组均显著抑制了 d-GalN/LPS诱导的线粒体膜电位的降低(P0.05)。与GL-CUR组相比,CUR-GL组肝脏ROS浓度显著降低了 36.0%,线粒体膜电位显著提高了 43.0%(P0.05)。(5)与GL组相比,CUR-GL组显著降低了肝细胞的坏死率(P0.05);而GL-CUR组显著降低了肝细胞的凋亡率和坏死率(P0.05)。(6)与GL组相比,CUR-GL组显著缓解了 d-GalN/LPS介导的Sirt1基因异常表达(P0.05)。结论：在d-GalN/LPS诱导的急性肝损伤模型中,姜黄素处理可增强线粒体的抗氧化能力、抑制线粒体功能紊乱和肝细胞的凋亡,进而发挥对肝脏氧化损伤的缓解作用。此外,与姜黄素治疗处理组相比,姜黄素预防处理组具有更加显著的保肝护肝功能。3日粮添加不同水平姜黄素对肉鸡生产性能、肌肉品质和肌肉抗氧化活性的影响本试验旨在研究日粮添加不同水平姜黄素对肉鸡生产性能、器官重量、胸肌肌肉品质、肌肉自由基清除率和抗氧化能力的影响。选取1日龄健康AA肉鸡320只,随机分成4组,分别饲喂基础日粮(CON组)、基础日粮+50 mg/kg姜黄素(CUR50组)、基础日粮+100 mg/kg姜黄素(CUR 100组)和基础日粮+200 mg/kg姜黄素CUR200组)。试验期为42 d。试验结果显示:(1)不同水平姜黄素对肉鸡生产性能没有显著影响(P0.05)。(2)CUR50和CUR100组21 d肉鸡的法氏囊绝对重量和相对重量均显著高于CON组(P0.05)。CUR100组21 d的胸肌绝对重量和相对重量较CON组相比分别显著提高了 23.76%和11.08%(P0.05)。与CON组相比,CUR200组42 d的脾脏绝对重量和相对重量分别显著提高了 22.98%和20.16%(P0.05)。(3)与CON组相比,CUR100和CUR200组的红度值a*分别显著提高了 27.87%和32.36%(P0.05)。CUR100组的24 h和48 h滴水损失较CON组相比分别显著降低了 22.51%和22.43%(P0.05)。与CON组相比,CUR200组的胸肌压力损失显著降低了 11.40%(P0.05)。(4)与 CON 组相比,CUR50、CUR100 和 CUR200 组的胸肌组织 DPPH·清除率分别显著提高了 16.83%、41.31%和18.00%(P0.05)。就胸肌组织ABTS·+清除率而言,CUR50和CUR100组较CON组相比均有显著提高(P0.05)。与CON组相比,CUR50和CUR100组的胸肌组织O2+-清除率分别显著提高了 41.73%和51.56%(P0.05)。(5)与CON组相比,CUR100组的CAT和GPx活性分别显著提高了77.24%和30.88%(P0.05)。胸肌T-SOD活性在CUR50组最高,较CON组显著提高了 38.37%(P0.05)。CUR100和CUR200组的胸肌MDA浓度较CON组相比分别显著降低了 23.53%和22.06%(P0.05)。结论:日粮添加不同水平的姜黄素,可在一定程度提高肉鸡的免疫器官、胸肌、肝脏等器官的重量和指数,改善胸肌的肉色和系水力,同时还可增强胸肌清除活性自由基的能力和相关抗氧化酶的活性。4姜黄素对热应激肉鸡生产性能的影响及其线粒体相关的调控机制本试验旨在研究热应激下日粮添加不同水平姜黄素对AA肉鸡生产性能、胸肌和胸肌线粒体氧化还原状态和线粒体功能的影响。选取1日龄健康肉鸡400只,随机分成5组,分别饲喂基础日粮(CON组和HS组)、基础日粮+50 mg/kg姜黄素(HS-CUR50组)、基础日粮+100 mg/kg姜黄素(HS-CUR100组)和基础日粮+200 mg/kg姜黄素(HS-CUR200组)。于21日龄开始热应激处理(32±1℃,8h/d),CON组肉鸡仍置于常温饲养(22 ± 1 ℃)。热应激处理持续20 d。试验结果显示:(1)HS-CUR50组和HS-CUR100组的料重比较HS组相比均有显著提高(P0.05)。(2)与HS组相比,日粮添加姜黄素可显著降低胸肌中的ROS和8-OHdG浓度(P0.05)。与HS组相比,HS-CUR100组的MDA和PC浓度分别显著降低了 16.57%和8.43%(P0.05)。(3)与HS组相比,HS-CUR50、HS-CUR100和HS-CUR200组的胸肌GSH浓度分别显著提高了 15.81%、19.73%和11.66%(P0.05),GPx活性分别显著提高了 10.59%、10.80%和 6.35%(P0.05)。就胸肌 GST、T-SOD 和 CAT 活性而言,HS-CUR50 和HS-CUR100组较HS组相比均有显著升高(P0.05)。(4)日粮添加不同水平的姜黄素均显著提高胸肌线粒体的GPx、GST和MnSOD活性(P0.05)。此外,姜黄素对热应激诱导的胸肌线粒体肿胀反应也存在明显的抑制作用(P0.05)。(5)与HS组相比,姜黄素显著降低了肉鸡胸肌中HSP70和HSP90基因的mRNA表达量(P0.05)。与HS组相比,HS-CUR50和HS-CUR100组avUCP基因的mRNA表达量分别显著增加了 21.25%和24.03%(P0.05)。与HS组相比,HS-CUR100组的PGC-1α和NRF1基因mRNA表达量均显著提高了(P0.05)。经慢性热应激处理后,HS-CUR100组的NRF2基因mRNA表达量最高,与HS组、HS-CUR200组相比分别显著升高了 26.57%和21.99%(P0.05)。结论:日粮添加不同水平的姜黄素可显著改善热应激下肉鸡胸肌和胸肌线粒体的氧化还原状态,增强线粒体的生物合成作用,抑制HSP相关基因的表达,从而有效地缓解热应激对肉鸡生产性能的抑制作用。5姜黄素对热应激诱导的肉鸡肝脏线粒体氧化损伤和功能紊乱的保护作用本试验旨在研究热应激下日粮添加不同水平姜黄素对肉鸡肝脏线粒体氧化损伤和功能紊乱的的保护作用,并拟从Ⅱ相代谢酶系统和线粒体Trx2/Prx3系统两个方面探讨姜黄素发挥抗氧化作用的可能作用机制。试验设计同第七章。试验结果显示:(1)与HS组相比,CUR50、CUR100和CUR200组血清的ALT、AST、MDA和皮质酮水平显著降低了(P0.05)。(2)日粮添加不同水平的姜黄素可显著缓解热应激介导的肝脏ROS浓度升高和线粒体膜电位的降低(P0.05)。就肝脏线粒体MDA水平而言,CUR100和CUR200组较HS组相比分别显著降低了 20.41%和27.21%(P0.05)。与 HS 组相比,HS-CUR50、HS-CUR100 和 HS-CUR200 组的线粒体 PC 浓度显著降低了,线粒体T-SH浓度显著提高了(P0.05)。与HS组相比,HS-CUR100和HS-CUR200组的NP-SH浓度分别显著提高了 18.88%和26.11%(P0.05)。与HS组相比,CUR100组的线粒体MnSOD活性显著提高了 31.85%(P0.05)。(3)日粮添加不同水平姜黄素可显著增强热应激下肉鸡肝脏线粒体中GSH相关代谢酶的活性,包括GSH水平和GCL、GPx、GST的活性(P0.05)。(4)与HS组相比,HS-CUR50、HS-CUR100 和 HS-CUR200 组的 mtDNA 拷贝数分别显著提高了 16.78%、21.97%和 20.88%(P0.05);ATP 浓度分别显著升高了 23.17%、31.47%和 32.48%(P0.05)。(5)与 HS 组相比,HS-CUR50、HS-CUR100 和 HS-CUR200 组的 Nrf2、HO-1和CAT基因的mRNA水平分别有显著提高(P0.05)。HS-CUR100组的Cu/ZnSOD基因mRNA水平最高,较HS组显著升高了 22.45%(P0.05)。与HS组相比,GCLc基因mRNA水平随着姜黄素添加水平的升高而显著升高(P0.05)。(6)与 HS 组比,HS-CUR50、HS-CUR100 和 HS-CUR200 组 Trx2 和 Prx3 基因的mRNA水平显著提高了(P0.05)。就肝脏Trx-R2基因而言,HS-CUR50组的mRNA水平最高,较HS组相比显著提高了 16.70%(P0.05)。HS-CUR100和HS-CUR200组MnSOD基因的mRNA水平较HS组相比显著提高了 23.56%和18.81%(P0.05)。结论:饲喂肉鸡不同水平的姜黄素可显著降低热应激下肝脏ROS浓度,提高线粒体膜电位和DNA拷贝数,改善线粒体的氧化还原状态。同时姜黄素还可通过增强肝脏Ⅱ相代谢酶系统和线粒体内Trx2/Prx3系统的mRNA水平发挥抗氧化的保护作用。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S816

【参考文献】