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编号:10260697
酸枣、山楂、葡萄的体外抗氧化作用研究
http://www.100md.com 《卫生研究》 1999年第2期
     作者:郭剑利 赵熙和 刘耕陶

    单位:中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所,北京 100050

    关键词:酸枣;山楂;葡萄;抗氧化

    酸枣摘要 采用Fe2+-半胱氨酸诱发大鼠肝微粒体生成丙二醛(MDA)和用过氧化叔丁醇(tert-butyl hydroperoxide)损伤大鼠红细胞生成MDA两种损伤体系,分别观察酸枣、山楂、葡萄3种果汁的体外抗脂质过氧化作用。结果表明,在2.5~3.3mg/ml浓度下,葡萄、山楂和酸枣3种果汁对Fe2+-半胱氨酸诱发大鼠肝微粒体MDA生成的抑制率分别达到46.2%、98.3%和99.1%,这3种果汁对过氧化叔丁醇所致大鼠红细胞生成MDA的抑制率分别为葡萄汁(55.6mg/ml)58.5%、山楂汁(13.9mg/ml)38.7%和酸枣汁(8.3mg/ml)38.7%。采用ESR测定3种果汁对19-1.gif (126 bytes)·OH自由基的清除作用。结果表明高浓度时,葡萄汁(134mg/ml)、山楂汁(50mg/ml)和酸枣汁(50mg/ml)对19-1.gif (126 bytes)的清除率分别为74.7%、85.8%和84.0%,对·OH自由基的清除率分别为86.3%、97.8%和96.7%。上述结果表明,这3种果汁具有较强的抗氧化作用。
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    中图分类号 TS275.5 Q554.6

    The antioxidant activity of wild jujubi,crataegus and grape in vitro

    Guo Jianli,Zhao Xihe,Liu Gengtao

    Institute of Nutrition and Food Hygiene,Chinese Academy of Preventive Medicine,Beijing 100050, China

    Two oxidative damaging systems,Fe2+-Cys and tert-butyl hydroperoxide,were used to induce the production of malondialdehyde (MDA) in rat liver microsome and erythrocytes.The inhibition rate of wild jujubi,crataegus and grape juice at the concentration of 2.5~3.3mg/ml to Fe2+-Cys system on the production of MDA were 46.2%,98.3% and 99.1% respectively.The inhibition rate of jujubi (8.3mg/ml),crataegus (13.9 mg/ml) and grape (55.6 mg/ml) to tert-butyl hydroperoxide were 38.7%,38.7% and 58.5% respectively.The capability of scavenging 19-1.gif (126 bytes) and ·OH was measured by ESR technique.It was found that the capability of these juices to eliminate 19-1.gif (126 bytes)and ·OH generated by the xanthine/xanthine oxidase system and H2O2-FeSO4 system was strong.The elimination rate of jujubi (50 mg/ml),crataegus (50 mg/ml) and grape (134 mg/ml) to O19-1.gif (126 bytes) were 84.0%,85.8% and 74.7% respectively and the rate to *OH were 96.7%,97.8% and 86.3% respectively.The results indicated that these three fruits bear antioxidant activity.
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    Key words:wild jujubi,crataegus,grape,antioxidation

    酸枣、山楂、葡萄是我国传统的药食兼用水果。《本草纲目》中提到,酸枣“久服,安五脏,轻身延年”。历代抗衰老方中常以酸枣、山楂、葡萄干等入药,但是迄今为止尚未见有实验数据支持。鉴于抗氧化、清除自由基与预防疾病、延缓衰老有密切联系,本文研究了上述3种水果的抗氧化作用,试图阐明其保健功能的实验依据。

    1 材料

    1.1 实验动物

    Wistar雄性大鼠,体重300~350g,由中国医学科学院动物中心提供。饮用自来水,饲以该动物中心提供的基础饲料。

    1.2 果汁的制备

    1.2.1 酸枣汁的制作程序 酸枣经选洗、破碎、取可食部加去离子水煮沸浸提12小时、过滤真空装罐密封。此为原汁,于0~4℃冷藏备用。
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    1.2.2 山楂汁、葡萄汁的制备 市售山楂、葡萄洗净,用去离子水冲洗3次,用纱布拭去表面水分,称重,取可食部分加少量去离子水匀浆后,四层纱布包裹挤汁,1000g×10min离心,取上清液待测。

    2 方法

    2.1 酸枣、山楂、葡萄3种果汁抑制Fe2+-半胱氨酸诱发肝微粒体丙二醛(MDA)生成的测定[1]

    按照文献方法制备大鼠肝微粒体[1],反应液中含15mg/ml蛋白的肝微粒体100μl,0.01mol/L半胱氨酸20μl(L-半胱氨酸为中国科学院生化研究所产品),1 mmol/L FeSO4 50μl(空白管不加FeSO4),果汁测定管加待测果汁10μl,用pH7.4,0.1mol/L的磷酸缓冲液补充体积至1ml,37℃温育15min后,立即加20%3氯乙酸(TCA)500μl,1000g离心10min,取1ml上清,加1ml 0.67%硫代巴比妥酸(TBA),100℃煮10min,于532nm测OD值。
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    果汁的作用以MDA的抑制率(IR%)表示。19-2.gif (1407 bytes)

    2.2 酸枣汁、山楂汁、葡萄汁对过氧化叔丁醇(tert-buty1 hydroperoxide)损伤大鼠红细胞生成MDA的抑制作用

    Wistar雄性大鼠8只,眼眶取血(5%EDTA抗凝),共获得8份血样,按常规方法制备红细胞悬液。每份血样均进行以下几种不同处理:(1)对照空白管:0.1ml红细胞悬液,0.2ml等渗磷酸钠缓冲液;(2)果汁空白管:0.1ml红细胞悬液,0.1ml等渗磷酸钠缓冲液,0.1ml待测果汁;(3)阳性对照管:0.1ml红细胞悬液,0.1ml 4.5mmol/L过氧化叔丁醇,0.1ml等渗磷酸钠缓冲液;(4)果汁保护管:0.1ml红细胞悬液,0.1ml 4.5mmol/L过氧化叔丁醇,0.1ml待测果汁。
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    以上各管于37℃振荡水浴中共同温育2h后,按Mengel等方法测MDA[2],于各管中加入10%TCA 1ml,离心取上清液,加入0.67% TBA,于100℃水浴反应15min后,测532nm吸光度。同时做MDA标准。

    抑制率(IR%)=(阳性组MDA—果汁组MDA)/阳性组MDA

    2.3 酸枣、山楂、葡萄3种果汁对活性氧自由基的清除作用

    2.3.1 ESR检测氧自由基[3,4] 产生O(-)/(*)2的体系为黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶,反应体系25μl含黄嘌呤0.4mmol/L,二乙酸胺五乙酸0.1mmol/L,待测果汁,黄嘌呤氧化酶0.1IU/L和0.1mol/L DMPO(5,5-dimethy1-1-pyrroline-1-oxide),混匀后立即装入石英毛细管中测试DMPO加合物DMPO-OO-的波谱。
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    产生·OH的体系为H2O2-FeSO4。反应体系25μl含1%H2O2,二乙酸胺五乙酸0.1mmol/L,待测果汁,FeSO4 100μmol/L和0.1mol/L DMPO,混匀后立即装入石英毛细管中测试DMPO顺磁加合物DMPO-OH的波谱。

    DMPO、黄嘌呤(xanthine,X)、黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase,XO)均为Sigma公司产品;DMPO用前经活性炭处理纯化,使其本身无顺磁信号。

    2.3.2 测试条件 ESR测试仪器为日本JOES公司产RE1 X型顺磁共振波谱仪。X波段,微波功率10mV,中心磁场(3245±100)G,调制频率100khz,调制幅度1G,扫描时间1min,扫描频率0.1秒,室温测试。
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    2.3.3 波谱分析 果汁对氧自由基的清除率计算公式如下:

    E=〔(h0-hx)/h0〕×100%

    式中:h0为对照组电子自旋共振波谱峰高,hx为果汁组电子自旋共振波谱峰高。每种果汁测定3个平行样品,以平均峰值计算。

    3 结果

    3.1 酸枣、山楂、葡萄3种果汁对Fe2+-半胱氨酸诱发的大鼠肝微粒体脂质过氧化的影响

    表1显示,3种果汁对Fe2+-半胱氨酸诱发的大鼠肝微粒体MDA的生成均有明显的抑制作用,且在一定范围内呈剂量—效应关系。2.5g/L的酸枣汁、山楂汁对该体系MDA生成的抑制率甚至可接近100%。三种果汁抑制率比较,在2.5~3.3g/L水平上,葡萄汁的抑制作用最弱,酸枣汁的作用略强于山楂汁。但在低浓度(1.3g/L)时,山楂汁的抑制率高于酸枣汁。
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    表1 不同浓度酸枣、山楂和葡萄3种果汁对Fe2+-半胱

    氨酸诱发的大鼠肝微粒体MDA生成的抑制作用(n=3)

    组别

    果汁浓度

    (g/L)

    OD

    (16-1.gif (96 bytes)±s)

    IR

    (%)
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    空白对照

    -

    0.057±0.002

    -

    阳性对照

    -

    0.174±0.015

    -

    酸枣汁

    2.5

    0.058±0.002

    99.1

    1.3
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    0.096±0.006

    44.8

    0.6

    0.130±0.004

    37.6

    山楂汁

    2.5

    0.059±0.005

    98.3

    1.3

    0.102±0.001

    61.5

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    0.136±0.006

    32.5

    葡萄汁

    6.7

    0.087±0.003

    74.4

    3.3

    0.120±0.006

    46.2

    1.7

    0.142±0.004

    27.3
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    3.2 酸枣、山楂、葡萄3种果汁对过氧化叔丁醇所致大鼠红细胞MDA生成的抑制作用 表2 3种果汁对过氧化叔丁醇所致大鼠红细胞

    生成MDA的影响(n=8)(1)

    指标

    阳 性

    对 照

    酸 枣

    (8.3g/L)

    山 楂

    (13.9g/L)

    葡 萄

    (55.6g/L)
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    C/μmol.L-1

    10.18±1.58

    6.24±1.12

    6.24±4.69

    4.22±1.79

    抑制率(%)

    -

    38.7

    38.7

    58.5

    表2显示,本实验所用浓度的三种果汁均可显著抑制过氧化叔丁醇所致大鼠红细胞MDA生成(P<0.01),抑制率分别为酸枣(8.3g/L)IR=40.5%,山楂(13.9mg/ml)IR=48.7%,葡萄(55.6mg/L)IR=73.4%。
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    3.3 酸枣、山楂、葡萄3种果汁对活性氧自由基的清除作用

    黄嘌呤与黄嘌呤氧化酶反应,在DETAPAC作为电子供体的情况下,产生19-1.gif (126 bytes)。后者与捕捉剂形成自旋加合物DMPO-OO-,呈特征性ESR波谱。

    H2O2-FeSO4休系是产生OH的经典反应。

    分别加入3种果汁后,19-1.gif (126 bytes)自由基和·OH自由基信号相对强度均明显减弱。表3为3种果汁对黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶体系产生的19-1.gif (126 bytes)和H2O2-FeSO4体系产生的·OH的清除率。表中显示,在本实验所用浓度下,酸枣、山楂、葡萄汁均对19-1.gif (126 bytes)·OH均有较强的清除效果。高浓度时,山楂汁(50g/L)、酸枣汁(50g/L)、葡萄汁(134g/L)对19-1.gif (126 bytes)的清除率依次为85.8%,84.0%和74.7%,对·OH的清除率依次为97.8%,96.7%和86.3%;将上述3种果汁稀释20倍分别至2.5g/L、2.5g/L和6.7g/L时,对19-1.gif (126 bytes)·OH的清除作用仍很明显。3种果汁中,对19-1.gif (126 bytes)的清除率最强的是山楂汁,而对·OH的清除率最强的是酸枣汁。 表3 酸枣、山楂、葡萄3种果汁对19-1.gif (126 bytes)·OH自由基的清除作用
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    组别

    果汁浓度

    (g/L)

    信号强度(mm)

    平均清除率(%)19-1.gif (126 bytes)

    ·OH19-1.gif (126 bytes)

    .OH

    对照
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    -

    81.0±1.2

    91.0±1.1

    -

    -

    酸枣

    50.0

    13.0±0.1

    2.0±1.1

    84.0

    97.8

    2.5

    21.0±1.5
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    33.0±2.8

    74.1

    63.7

    山楂

    50.0

    11.5±2.4

    3.0±0.1

    85.8

    96.7

    2.5

    11.5±2.1

    43.5±2.4

    80.9
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    52.2

    葡萄

    134.0

    20.5±0.8

    12.5±0.8

    74.7

    86.3

    6.7

    47.0±3.1

    33.5±4.7

    39.5

    63.2

    4 讨论
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    自由基引发的对机体的各种氧化损伤中,脂质过氧化反应被认为是主要的损伤,本实验采用Fe2+-半胱氨酸和过氧化叔丁醇两种不同损伤因素分别观察酸枣、山楂、葡萄3种果汁对大鼠肝微粒体和红细胞脂质过氧化的保护作用。

    本实验条件下,酸枣、山楂、葡萄3种果汁均能够一定程度抑制Fe2+-半胱氨酸所致大鼠肝微粒体MDA的生成,且在一定浓度范围内呈现剂量-效应关系。说明这3种果汁均具有一定的抗氧化能力。其中,酸枣和山楂的抗氧化能力较强,这两种果汁在2.5mg/ml浓度下对MDA生成的抑制作用均接近100%,说明这两种果汁具有很强的抑制肝微粒体脂质过氧化反应的作用。酸枣经煮沸浸提后仍表现出很强的抗氧化能力,提示其中可能含有热稳定性抗氧化成分。

    红细胞具有典型的生物体细胞膜结构,且是易得到的生物材料,所以被广泛应用于膜脂质过氧化的研究中。氧化损伤可引起红细胞MDA生成增加,是细胞膜脂质过氧化的重要表现之一。过氧化叔丁醇是活性氧的一种,可通过单电子还原途径产生活性更强的·OH,引发脂质过氧化反应。本实验用过氧化叔丁醇损伤大鼠红细胞,观察一定浓度的酸枣汁、山楂汁、葡萄汁对脂质过氧化产物MDA生成的抑制作用。结果表明,3种果汁在一定浓度时均可明显抑制过氧化叔丁醇所致大鼠红细胞MDA的生成。MDA不仅是反映脂质过氧化程度的可靠指标,而且可继发引起细胞多方面的损伤,如:MDA可交联蛋白质和磷脂的氨基,生成脂褐质,沉积于细胞,致使细胞脆性增加,变形性减低;与膜蛋白交联,出现高分子聚合带,损伤膜结构和功能,引起溶血。此外,MDA也可攻击生物大分子DNA等。由此推测,3种果汁对MDA生成的抑制作用可能对于保护细胞免受过氧化损伤,维持细胞正常生理功能具有积极意义。
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    清除自由基是抗氧化剂发挥抗氧化作用的主要机制。为了探讨酸枣、山楂、葡萄3种果汁抑制脂质过氧化反应的机理,本研究以ESR技术测试了上述3种果汁对19-1.gif (126 bytes)·OH自由基的消除作用。结果表明,3种果汁均可一定程度清除19-1.gif (126 bytes)·OH。其中,山楂汁对19-1.gif (126 bytes)的清除作用较强,而酸枣汁对·OH的清除较强。

    上述体外实验结果说明,酸枣、山楂、葡萄3种果汁具有较强的体外抗脂质过氧化作用,清除19-1.gif (126 bytes)和.OH自由基很可能是其抗氧化作用的机理所在。
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    作者简介:郭剑利 女,硕士,现工作单位首都医科大学

    刘耕陶 中国医学科学院药物学研究所,中国工程院院士

    参考文献

    [1] 黄诒森,刘云,屈志伟,等.人参皂甙Rb1、Rg1对大鼠肝、脑微粒体脂质过氧化的影响.中国医学科学院学报,1989,11(5):460—461

    [2] Mengel C E.Study of paroxysmal nocturnal hemoglobulinuria erythrocytes increased lysis and lipid peroxide formation by hydrogen peroxide. J Clin Invest, 1967, 46(11):1715—1722
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    [3] Buetter GR, Oberley LM. Consideration in the spin trapping of superoxide and hydroxyl radical in aqueous systems using 5,5-dimethy1-1-pyrroline-1-oxide. Biochem Biophys Res Commun, 1978,83:69

    [4] Buetter GR. The spin trapping of superoxide and hydroxyl radicals. In: Oberlet ed. Superoxide dismutase. Boca Raton:CRC Press, 1982.63—81

    (1998-07-09收稿), 百拇医药