γ-谷维素和半胱胺对应激小鼠氧化还原状态和免疫功能的影响

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机体由于受到各种形式的持续刺激所引起的应激反应均可能伴随着氧化应激的发生,从而造成细胞、组织乃至器官的氧化损伤,并引发炎症,进而对机体的免疫系统造成不利影响,并且进一步加重机体氧化损伤,最终将导致一系列疾病的发生,因此开发安全、高效、经济的抗氧化剂对于改善体内氧化应激及提高免疫力至关重要。单一抗氧化剂的使用往往具有剂量依赖性强、作用范围窄等局限性,低剂量添加很难达到理想的抗氧化效果,高剂量添加反而会造成促氧化作用,而复合型抗氧化剂往往表现出更好的作用效果。γ-谷维素和半胱胺在以往的研究中已被证明在抗氧化和抗炎方面均可以发挥一定的功效,考虑到γ-谷维素脂溶性较强的结构特点,有可能进入产生ROS的主要源头线粒体内部发挥作用,而半胱胺主要存在于细胞浆中,因此本实验中采用糖皮质激素强的松诱导的持续应激小鼠模型,在饲粮中分别添加不同剂量组合的γ-谷维素和半胱胺进行干预,来研究它们对应激小鼠体内的氧化还原状态、线粒体内部氧化还原状态及线粒体功能、免疫功能和肠道健康的影响,从而来探究γ-谷维素和半胱胺能否在对抗氧化应激及调节免疫等方面发挥协同作用,以期为安全高效的复合型抗氧化剂的开发提供参考。实验设计如下:将90只5周龄雄性ICR小鼠适应性饲养一周后,随机平均划分为正常组、模型组、谷维素组、半胱胺组、联用1组和联用2组,每隔两天进行一次皮下注射,正常组注射生理盐水,其他组注射40 mg/kg体重的强的松进行造模。正常组和模型组饲喂正常饲粮,其他四组每千克饲粮中γ-谷维素和半胱胺的添加量分别为40mg+0 mg、0 mg+60 mg、20 mg+30 mg、40 mg+60 mg。每周同一时间进行体重测定,饲养的第6周对各组小鼠进行糖水偏爱行为学实验,第7周进行强迫游泳行为学实验,饲养8周后处死取样,进行应激状况、氧化还原状态、线粒体功能、免疫和炎症状况以及肠道内部形态等相关指标的测定,以评价γ-谷维素和半胱胺对应激小鼠的氧化还原状态和免疫功能的影响以及是否具有协同作用。研究发现持续应激使小鼠体重增长缓慢,出现抑郁状况,体内应激水平较高,并且抗氧化酶活性出现下降,脂质过氧化程度显著增加,线粒体功能紊乱,免疫系统受损,并引发肠道炎症,不同剂量组合γ-谷维素和半胱胺的添加对此均有一定的改善,结果显示:与模型组小鼠相比,(1)四个实验组小鼠的体重均有所升高,糖水偏好程度增加,强迫游泳时的绝望时间缩短,持续应激造成的抑郁状况有所改善,并且HPA轴相关激素水平和心脏、肝脏和空肠组织中HSP70含量下降,总体而言,联用1组对应激状况的缓解作用最明显;(2)四个实验组小鼠体内的总SOD、CAT、GSH-PX等抗氧化酶的活力及总抗氧化能力均有所提高,血浆和组织中MDA含量均有所下降,总体而言,联用1组对于应激小鼠体内的氧化还原状态的改善作用最明显,并且显著提高了Nrf2/ARE抗氧化信号通路相关基因的表达水平;(3)四个实验组小鼠组织线粒体内的Mn-SOD活力、线粒体膜电位、乙酰辅酶A和ATP水平均有所提高,MDA含量均有所降低,线粒体DNA拷贝数、TFAM和PGC-1α基因表达水平均有所提高,总体而言,联用1组和谷维素组对应激小鼠线粒体内的氧化还原状态及线粒体能量代谢功能的改善作用最显著;(4)四个实验组小鼠的脾脏和胸腺指数、血浆和空肠中的免疫球蛋白含量和抑炎因子水平均有所提高,促炎因子水平均有所降低,空肠内部形态结构有所改善,空肠中TLR4信号通路相关基因表达水平均有所降低,而紧密连接蛋白相关基因表达水平均有所提高,总体而言,联用1组对于应激小鼠体内的免疫功能障碍和炎症状况的改善作用最显著,并有效保护了空肠黏膜屏障的完整性。综合所有实验数据可以发现,四个实验组对应激小鼠的氧化还原状态和免疫功能均有一定的改善作用,其中联用1组效果最显著,说明当γ-谷维素与半胱胺以较低剂量联用时可以在体内发挥协同作用,起到很好的抗氧化和调节免疫功能的作用,从而有效对抗氧化应激带来的危害。
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