1、 胡萝卜素对大鼠急性放射性损伤的保护作用作者：王娟娟 马爱国 韩磊 单信芝 【摘要】 目的 观察补充 胡萝卜素对大鼠急性放射性损伤的保护作用。方法 取 40 只雌性 SD 大鼠，随机分为正常对照组(A 组)、阳性对照组(B 组)、 胡萝卜素 5 mg/(kgd)组(C 组)、 胡萝卜素 10 mg/(kgd)组(D 组)。照射前 C 组按 5 mg/(kgd) 灌喂 胡萝卜素，D 组按 10 mg/(kgd)灌喂 胡萝卜素，A 组及 B 组按照相同体积灌喂花生油。连续灌胃 14 d，第 15 天除 A 组外,其余各组大鼠分别给予腹部单次剂量 9 Gy 一次性 X 线照射。4 d 后处死大鼠，检
2、测各组大鼠血浆超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)含量及谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性。用单细胞凝胶电泳测定各组大鼠 DNA 损伤情况。结果 与 B 组比较，C、D 组大鼠血浆 MDA 含量明显下降(F=5.23,q=4.20、2.80,P0.05)。D 组大鼠血浆 GSHPX 活性较 B 组明显升高(F=3.70,q=5.11,P0.05)。0 mol/L H2O2 诱导淋巴细胞氧化损伤时，B 组大鼠淋巴细胞 DNA 自发性损伤情况较其他 3 组严重(F=105.06,q=19.8521.53，P0.05)。结论 补充一定剂量 胡萝卜素对 X 线腹部放射引发的生物膜脂质过氧化及
3、DNA 氧化损伤有较好的防护作用。 【关键词】 胡萝卜素;辐射损伤,实验性;超氧化物歧化酶;丙二醛;大鼠,SpragueDawley ABSTRACT Objective To study the protection of carotene (C) on rat with acute radiation damage. Methods Forty female SD rats were randomized to four groups: normal control group (A), positive control groups(B), 5 mg/(kgd) C group (C)
4、and 10 mg/ (kgd) C group (D). Before radiation, 5 mg/(kgd) of C was given to rats in group C, 10 mg/(kgd) of C to those in group D, and same volume of peanut oil was given to those in groups A and B. The intragastric administration lasted for 14 days.On 14th day, a single abdominal radiation of 9 Gy
5、 was offered to all the rats, except those in group A. The rats were sacrificed four days later,plasma superoxide dismutases (SOD), malondialdehyde (MDA), and glutathion peroxidase (GSHPX) were detected and damage of DNA was checked using single cell gel electrophoresis technique. Results Compared w
6、ith group B, the contents of MDA in groups C and D were significantly lower (F=5.23;q=4.20,2.80;P0.05); the activity of GSHPX in group D was higher than that of group B (F=3.70;q=5.11;P0.05). The damage of DNA in group B was the most severe compared with the other three groups (F=105.06;q=19.85-21.5
7、3;P0.05). Conclusion Supplement of a certain dose of C will have a better protection on lipid peroxidation and oxidative damage of DNA induced by radiation injury of the abdomen. KEY WORDS Beta carotene; Radiation injuries, experimental; Superoxide dismutase; Malondialdehyde; Rats, SpragueDawley 研究表
8、明， 胡萝卜素作为抗氧化剂可以阻断氧化应激状态，促进过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢(H2O2)酶及谷胱甘肽过氧化物酶 (GSHPX) 的释放1，具有明显的延缓细胞和机体衰老及减少辐射对机体的损伤的功效2,3; 胡萝卜素还具有一定的抗突变作用，可抑制由于辐射引起的微核产生，对染色体畸变有一定的抑制作用;同时可延长接受辐射动物的存活时间，提高动物的存活率4。腹部放射治疗是腹部和盆腔恶性肿瘤治疗的有效手段之一，目前尚无有效的防护剂减轻腹部放射治疗损伤。国内外对于 胡萝卜素抗辐射损伤的研究一般是以一次性全身照射为主5，对 胡萝卜素用于腹部放射损伤保护作用的研究目前尚未见报道。本研究通过对大鼠补充一
9、定剂量的 胡萝卜素，观察其对腹部辐射损伤的保护作用。现将结果报告如下。 1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 动物及分组 清洁级、健康成年雌性 SD 远交群大鼠 40 只，体质量 207.5217.0 g，平均(211.62.6) g。由北京维通利华实验动物有限公司提供(动物合格证号：SCXK 京 20070001) 。用随机数字法分为4 组：空白对照组(A 组)、单纯照射组(B 组)、 胡萝卜素 5 mg/(kgd)组(C 组)、 胡萝卜素 10 mg/(kgd)组(D 组)。每组 10只大鼠，分笼喂养。 1.1.2 实验材料 胡萝卜素购自 Sigma 公司;SOD、GSHPX 、丙二醛
10、(MDA)试剂盒由南京建成生物工程研究所提供;正常熔点琼脂糖(MP)、低熔点琼脂糖(LMP)、RPMI1640 购自 GibeoBRL 公司;荧光剂 DAPI 购自Boehringer Mannheim 公司;Tris 购自 Amresco 公司;DPH 购自美国 Sigma公司;小牛血清购自 Gibico 公司;淋巴细胞分离液由爱普生物技术公司提供。 1.1.3 实验仪器 723 型荧光分光光度计由日本岛津 RF2540 公司生产;3K30 型低温离心机由德国 Sigma 公司生产; TCSSPZ 荧光倒置共聚焦显微镜由 Leica 公司生产; Wlinac 23EX 直线加速器以及 Por
11、tal Vision 实时影像系统由美国 Varian 公司生产。 1.2 方法 1.2.1 动物处理 照射前 C 组以 胡萝卜素 5 mg/(kgd) 灌喂，D 组以 胡萝卜素 10 mg/(kgd) 灌喂，其他两组分别用等量花生油灌胃，各组均连续灌胃 14 d，自由进食标准饲料。 1.2.2 动物模型的建立 照射前 12 h 禁食，称质量后用 100 g/L 水合氯醛(400 mg/kg)腹腔注射麻醉，固定于手术板上，腹部给予 X 线单剂量 9 Gy 照射6。照射部位从剑突至肛门，照射面积 9.9 cm3.5 cm，放射源距腹壁距离(SSD)100 cm，组织补偿 1 cm，剂量率 300
12、 cGy/ min，照射时间 175 s，建立急性腹部放射性损伤模型7。 1.2.3 血样采集 照射后第 4 天将大鼠处死，腹主动脉取血 46 mL，加入肝素抗凝管中，混匀，取 30 L 血用于 DNA 损伤分析，其余 3 000 r/min 离心 10 min，收集上层血浆于 5 mL 试管中，-20 冰箱保存备用。 1.2.4 SOD、GSHPX 活性及 MDA 含量的测定 SOD 活性采用羟胺法测定，测定波长为 550 nm。GSHPX 活性采用 DTNB 直接法测定，测定波长412 nm。MDA 含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定，测定波长 532 nm。 1.2.5 DNA 损伤的
13、检测和分析 采用单细胞凝胶电泳法(SCGE)8。DNA 损伤分级：0 度为无损伤;度为淋巴细胞核周围出现毛糙;度为淋巴细胞核轻度拖尾;度为淋巴细胞核中度拖尾;度为淋巴细胞核完全散开。 1.2.6 统计学处理 所有数据均采用 SPSS 11.0 及 PPMS 1.59统计软件进行处理，实验结果以s 表示,统计处理采用 One WayANOVA 检验。2 结 果 2.1 大鼠纳入实验的情况 B 组 1 只大鼠在腹部照射后死亡，经尸体解剖发现其肠腔高度扩张，脆性增加，肠黏膜充血明显;C 组 1 只大鼠在灌胃过程中死亡，经尸体解剖发现为气管 食管瘘;D 组 1 只大鼠于采血过程中死亡，考虑为抽血引起循
14、环血容量不足致死;其余 37 只大鼠完成实验。 2.2 血浆 SOD、GSHPX 活性及 MDA 浓度比较 与 B 组比较，C、D 组大鼠血浆 MDA 含量明显下降(F=5.23,q=4.20、2.80，P0.05);D 组大鼠血浆 GSHPX 活性明显升高(F=3.70,q=5.11，P0.05)。见表 1。 2.3 对 DNA 损伤的影响 0 mol/L H2O2 诱导淋巴细胞氧化损伤时，B 组大鼠淋巴细胞 DNA自发性损伤较其他 3 组严重(F=105.06,q=19.8521.53,P0.05)。分别用 5、10 和 20 mol/L H2O2 诱导淋巴细胞氧化损伤时，B、C、D 组淋
15、巴细胞氧化损伤情况与 A 组比较差异均有显著性(F=383.92582.56，q=36.2547.68，P0.05)。见表 2。表 1 各组大鼠 SOD、GSHPX 活性及 MDA 含量比较表 2 各组大鼠以不同浓度 H2O2诱导淋巴细胞氧化损伤情况比较 3 讨 论 腹部放射治疗是腹部恶性肿瘤常见的治疗方法之一，特别是对妇科肿瘤治疗有着较好的疗效。抗氧化是研究辐射损伤的重要方法。本研究的结果显示，各组大鼠血浆 SOD 浓度无显著性差异，C、D 组的脂质过氧化代谢产物 MDA 的含量则低于 B 组，D 组 GSHPX 的活性高于 B 组。提示 胡萝卜素能够有效地提高机体内 GSHPX 的活性，降
16、低由脂质过氧化反应生成的 MDA 的含量，减少脂质过氧化产物对机体的损害。SOD 和GSHPX 是机体内两种重要的抗氧化酶。其中 SOD 是一种金属酶，它对机体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用，此酶能清除超氧阴离子自由基(O-2)，保护细胞免受损伤。在本实验中 SOD 无明显升高，可能局部的放射损伤不能有效激发机体的氧化应激反应所致。补充一定剂量的 胡萝卜素可以抑制细胞膜上的不饱和脂肪酸产生的自由基链式反应，减少脂质过氧化物 MDA 生成;而 GSHPX 是机体内广泛存在的一种重要的催化 H2O2 分解的酶。它特异性催化 GSHPX 对 H2O2 的还原反应，可以起到保护细胞膜结构和功能完
17、整的作用。 胡萝卜素的补充有利于提高 GSHPX 的活性，亦可直接抑制和淬灭由电离辐射产生的活性单线态氧，维护线粒体膜的完整性，减轻由于放射线对人体产生的毒副作用。大量的研究证明，其具有抗氧化性，但并非剂量越高其抗氧化作用越强4,10。同时，摄入一定剂量的 胡萝卜素有抗辐射及保护 DNA 作用4。 本文从 DNA 损伤结果可以看出， 胡萝卜素对 DNA 损伤有一定的保护作用，但由于受辐射强度较大及 H2O2 浓度的影响，难以抵御更强的氧化损伤。 胡萝卜素作为维生素 A 的前体，是体内重要的脂溶性抗氧化营养素，它可以保护细胞膜脂质免受过氧化损伤，其抗氧化作用基于分子中的多个共轭多烯双键的特殊结构
18、，这种结构使其能与含氧自由基发生不可逆性反应，生成非常稳定的以碳为中心的自由基 胡萝卜素10，从而清除生理性损伤产生的大量的自由基或活性氧(ROS)，如单线态氧、过氧化物等。氧自由基能与细胞膜的类脂质结合形成氧化脂质，导致细胞膜功能障碍，大量 Ca2+进入细胞内，细胞内游离钙增加引起细胞死亡。同时细胞内外的一些活性氧，主要是氧自由基和 H2O2，与细胞内大分子，如核酸、蛋白质、脂肪等共价结合，破坏细胞内成分，造成细胞死亡。 综上所述，通过对大鼠补充一定剂量的 胡萝卜素可以对急性辐射损伤有一定的保护作用。 【参考文献】 1冷兴志,王晓梅,苏世杰. 胡萝卜素的辐射防护作用及其机制的探讨J. 中国辐
19、射卫生, 1994,3(3)：178179. 2FABIANI R, DE BARTOLOMEO A, ROSIGNOLI P, et al. Antioxidants prevent the lymphocyte DNA damage induced by PMAstimulated monocytesJ. Nutr Cancer, 2001,39:284291. 3ALWANDAWI H K. Enhancement of antiradiation potential of some aminothiols by betacaroteneJ. Ann Nutr Metab, 2003,4
20、7:176180. 4李怡岚,乔珊珊,周蕾, 等. 胡萝卜素的抗辐射作用J. 环境与健康杂志, 2004,21(5)：300302. 5罗银星,王笑民,富琦. 放射性肠炎治疗现状分析J. 北京中医, 2007,26(8)：544546. 6董光龙,刘晓玲,王为忠. 腹部辐射致肠黏膜屏障损伤模型的建立J. 中国临床营养杂志, 2000,8(3)：154156. 7毕迎惠,韩俊庆,盛巍,等. 爱维治对急性放射性肠炎大鼠肠道修复作用的实验研究J. 山东大学学报:医学版, 2007,45(3):274278. 8马爱国,臧金林,宋风荣,等. SCGE,SCE 和染色体畸变分析法用于 DNA 损伤与修复检测的对比研究J. 癌变畸变突变, 2001,13(3)：154157. 9周晓彬,纪新强,徐莉. 医用统计学软件 PPMS 1.5 的组成和应用特点J. 齐鲁医学杂志, 2009,24(1):2932. 10范晓岚,杨军,糜漫天. 胡萝卜素的抗氧化作用与疾病预防J. 中国公共卫生, 2003,19(4)：479480.
