硫辛酸(LA)是属于B族维生素的一类双硫代巯基化合物,存在于动物肝脏组织及菠菜、番茄等植物中,是脂溶和水溶两性分子,能以较高浓度存在于细胞内外发挥作用。同时,它作为丙酮酸脱氢酶和甘氨酸脱羧酶的辅酶,是一种强有力的抗氧化剂,可以影响细胞清除自由基的进程,如增加谷胱甘肽(GSH)的合成,调控转录因子活性;LA也被用于通过金属螯合治疗重金属中毒以及由外界引起的氧化应激造成的细胞损伤,包括糖尿病、神经退行性疾病、感染、老化和电离辐射。
河北工程大学生命科学与食品工程学院的赵丽云、刘爱莲、刘美玉*等人通过建立HepG2细胞氧化应激体外模型,比较LA和白藜芦醇(RES)在对乙酰氨基酚(APAP)致HepG2细胞损伤中的抗氧化作用,并初步探讨其抗氧化机制,为APAP所致肝损伤防治和功能食品开发提供理论依据。
1、APAP诱导HepG2细胞肝损伤模型的建立
随着APAP浓度增加,HepG2细胞的存活率逐渐降低,APAP的IC50为60 μmol/L,选择该浓度造模进行后续研究。
2、LA和RES对APAP诱导HepG2细胞损伤的影响
首先测定了LA和RES对HepG2细胞的毒性影响,发现LA对细胞无影响的安全浓度为0~60 μmol/L;RES对细胞无影响的安全浓度为0~90 μmol/L。用20、60 μmol/L的LA和RES分别对模型组细胞处理24 h后,结果显示LA和RES均能提高细胞活力,且LA组细胞活力较RES组高,尤以20 μmol/L LA组效果最佳。
3、Annexin-V FITC/PI双标记法检测细胞凋亡
每个图中左上Q1-UL代表坏死细胞,右上Q1-UR代表凋亡晚期细胞,左下Q1-LL代表正常细胞,右下Q1-LR代表早期凋亡细胞。
以PBS为对照,其凋亡率为12.48%(Q1-UR+Q1-LR);模型组的细胞凋亡率为99.14%,与对照组相比细胞凋亡率明显升高;RES组的细胞凋亡率为27.64%,LA组的细胞凋亡率为21.69%,二者与模型组比较细胞凋亡率均明显降低。LA组凋亡率降低值明显低于RES组凋亡率降低值。由此可见,RES和LA均可抑制氧化应激引起的细胞凋亡,且LA的效果优于RES。
4、LA和RES的细胞抗氧化活性比较
不同浓度的LA和RES作为抗氧化剂抑制了该反应的进行,荧光强度减小;且相同浓度下,LA组比RES组荧光强度小,说明LA抑制DCF的生成的能力比RES强。
5、LA和RES对APAP诱导的HepG2细胞中MDA、GSH及SOD水平的影响
与对照组相比,模型组MDA含量高度显著升高,而GSH质量浓度和SOD活力高度显著降低;与模型组相比,LA组和RES组均可高度显著降低MDA含量,同时高度显著提高GSH质量浓度和SOD活力,而LA比RES效果好。
6、LA和RES对凋亡相关基因Bcl-2、Bax和caspase-3表达的影响
qPCR检测凋亡相关基因表达结果表明,与对照组相比,模型组Bax和caspase-3表达量高度显著提高,同时Bcl-2表达量高度显著降低;与模型组相比,LA组和RES组Bax和caspase-3表达量均有降低,同时Bcl-2表达量均有提高,但LA组比RES组效果更显著,表明LA比RES具有更好的抑制HepG2细胞凋亡的作用;Western blot结果也发现有同样的趋势,首先LA和RES可以从蛋白水平调节APAP诱导的损伤,其次LA比RES能更有效缓解APAP诱导的损伤。
结 论
综上所述,LA比RES对APAP引起的肝损伤起到保护作用明显,并且初步探讨出LA和RES对APAP引起肝损伤保护作用机制,是通过抑制氧化应激和细胞凋亡(通过降低MDA含量,提高GSH和SOD活力,下调Bax和caspase-3表达量及上调Bcl-2表达量)来实现其对APAP诱导的HepG2细胞损伤的保护作用。并且LA比RES干预APAP引起的细胞损伤效果更好。因此LA和RES对APAP引起肝损伤保护作用及其机制有待于更多基础和临床实验的证实。
本文《硫辛酸和白藜芦醇在对乙酰氨基酚致HepG2细胞损伤中的抗氧化作用》来源于《食品科学》2020年41卷7期153-158 页,作者:赵丽云,刘爱莲,刘美玉,任晓锋。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190311-137。
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