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虾青素DHA单酯对脂多糖诱导炎症反应的保护作用

发表时间:2022/12/28 23:21:01  来源:食品科学  浏览次数:1784  
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炎症反应是人类免疫系统的重要生理反应过程,可保护身体免受刺激并恢复受损的组织结构和功能。然而,过度和不受控制的炎症反应会诱发各种慢性病和机体紊乱,包括糖尿病、癌症、心血管疾病、关节炎、自身免疫性疾病和炎症性肠病等。近年来,炎症是生物医学研究人员关注的主要研究领域之一。

中国海洋大学食品科学与工程学院的伍露露、王晓旭、徐 杰*等前期采用体外和体内消化模型研究了14 种不同分子结构虾青素酯的稳定性和生物利用度,结果表明具有长链和饱和脂肪酸的虾青素酯比其他类型的虾青素酯更稳定,虾青素单酯的生物利用度高于游离虾青素(F-Asta),虾青素DHA单酯(AST-DHA)在14 种虾青素酯中具有最高的生物利用度,这种新型活性物质可能在机体内发挥虾青素和DHA的协同作用。

小胶质细胞(BV2细胞)被证明是中枢神经系统的固有免疫细胞,响应中枢神经系统疾病,特别是神经炎症相关疾病的病理刺激。近年来,斑马鱼疾病模型广泛应用于生命科学的各个领域,如免疫学、肿瘤学、神经科学等。斑马鱼因其生命周期短、繁殖率高、易于饲养,且胚胎的光学透明性可以对体内炎症进行无创动态成像,被公认是有效的体内抗炎实验模型。本实验主要利用以上两种模型探究AST-DHA抗炎活性。

1、AST-DHA对BV2细胞炎症的作用

LPS对细胞形态、细胞存活率及NO产生量的影响

01

由图1A可知,加入不同质量浓度LPS培养48 h,空白对照组和质量浓度100 μg/mL LPS组细胞形态正常,多为小的圆形或具有长的突触。而LPS质量浓度达到200 μg/mL时,细胞胞体明显变大,突触变短。LPS质量浓度400 μg/mL时细胞状态改变更加明显。由图1B可知,100 μg/mL以上LPS诱导BV2细胞48 h可以极显著降低细胞存活率(P<0.01),与空白对照组相比,细胞存活率下降了约50%。而各质量浓度LPS诱导24 h后细胞存活率均与空白对照组无显著差异(P>0.05)。NO是炎症进程中的重要信使,与免疫调节作用密切相关。由图1C可知,在质量浓度100、200、400 μg/mL LPS诱导BV2细胞48 h,其NO产生量与空白对照组相比极显著升高(P<0.01)。质量浓度100 μg/mL和200 μg/mL LPS处理24 h时,细胞NO产生量与空白对照组相比变化不显著(P>0.05)。综合上述结果,后续实验用质量浓度400 μg/mL LPS处理BV2细胞48 h构建炎症细胞模型。

AST-DHA对BV2细胞炎症因子表达水平的影响

02

由图2可知,模型组中TNF-α和IL-1β表达水平均高度显著高于空白对照组(P<0.000 1、P<0.001),分别约为对照组的1.5 倍和1.4 倍,而AST-DHA组TNF-α和IL-1β mRNA相对表达量接近于空白对照组,说明AST-DHA显著降低了LPS诱导的BV2细胞中炎症因子的表达水平(P<0.001、P<0.01),F-Asta对细胞中IL-1β的表达作用效果不显著(P>0.05)。结果表明,AST-DHA能够下调炎症细胞中炎症因子的表达水平,对LPS诱导的细胞炎症具有改善作用。

2、AST-DHA对LPS诱导的斑马鱼炎症的保护作用

LPS诱导斑马鱼炎症模型的建立

01

图3结果显示,用LPS处理斑马鱼胚胎后,当质量浓度达到15 μg/mL时绿色荧光强度最强,与空白对照组相比染色效果最明显,后续实验采取该质量浓度LPS处理斑马鱼胚胎建立炎症模型。

AST-DHA对炎症斑马鱼胚胎发育畸形的调节作用

02

在体视显微镜下观察到正常发育至48 hpf的斑马鱼胚胎(图4A 1 )和经LPS诱导各组典型的发育阴滞胚胎(图4A 2 )。发育阴滞的情况有卵黄囊水肿、尾部发育不全、眼部发育不全和脊索畸形等。如图4B所示,模型组畸形率是空白对照组的2 倍多,F-Asta组和AST-DHA组斑马鱼胚胎畸形率与模型组相比高度显著下降(P<0.001、P<0.000 1),尤其是AST-DHA组,其畸形率接近于空白对照组。以上结果表明,AST-DHA对炎症斑马鱼胚胎的发育具有保护作用。

AST-DHA对斑马鱼体内ROS水平的影响

03

如图5A所示,注射AST-DHA的斑马鱼荧光强度明显低于模型组。进一步采用Image J软件分析荧光成像图像并计算平均荧光强度。如图5B所示,与模型组相比,F-Asta和AST-DHA均能有效抑制炎症斑马鱼体内ROS的产生(P<0.001、P<0.000 1)。AST-DHA组斑马鱼的ROS水平较F-Asta组极显著降低(P<0.01),其ROS水平接近于空白对照组。以上结果表明AST-DHA较F-Asta具有更好的降低炎症斑马鱼体内ROS产生量的效果。

AST-DHA对斑马鱼胚胎体内MDA含量的影响

04

由图6可知,模型组与空白对照组相比,斑马鱼胚胎体内MDA含量高度显著上升(P<0.000 1),约为对照组的2.5 倍。与模型组相比,AST-DHA和F-Asta均能高度显著减少炎症斑马鱼胚胎体内MDA含量(P<0.000 1),且AST-DHA组MDA含量的下降较F-Asta组更明显(P<0.01)。结果表明,LPS的暴露会导致斑马鱼胚胎体内过氧化物MDA含量增加,AST-DHA可以缓解这种应激状态。

AST-DHA对斑马鱼体内炎症因子的调节作用

05

由图7可知,LPS处理后斑马鱼胚胎体内促炎因子TNF-α和IL-1β水平较空白对照组极显著升高(P<0.01)。F-Asta对TNF-α mRNA表达水平无显著作用(P>0.05),但能显著降低IL-1β mRNA表达(P<0.05);AST-DHA能显著降低TNF-α和IL-1β的表达水平(P<0.01、P<0.05)。结果表明,虾青素对LPS诱导的斑马鱼胚胎炎症反应有改善作用,并且AST-DHA较F-Asta下调炎症因子的效果更好。

本研究利用不同质量浓度LPS处理BV2细胞和斑马鱼,通过对体内外模型生化指标的检测、染色结果的观察以及qPCR检测,确定了AST-DHA对LPS诱导的炎症的保护作用,且AST-DHA较F-Asta表现出更好的抗炎活性,这可能得益于虾青素与DHA的协同作用,为AST-DHA生物活性的研究和相关功能性食品的开发提供理论依据。

本文《虾青素DHA单酯对脂多糖诱导炎症反应的保护作用》来源于《食品科学》2022年43卷19期158-164页,作者:伍露露,王晓旭,罗京义,李艺洋,王志高,徐杰,薛长湖。

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