膨化人參對大鼠骨骼生長的影響及其機制初探

盧煥俊，楊艷召，章小松，許青松，劉麗萍，李范洙，金元哲＊，李成福＊

（1.延邊大學 長白山生物資源與功能分子教育部重點實驗室（延邊大學），延邊大學醫學院 生理學與病理生理學教研部，吉林 延吉133002；2.延邊大學附屬醫院 心血管外科，吉林 延吉133000；3.延邊大學農學院，吉林 延吉133002）

人參是我國傳統的滋補養生名貴藥材，素有“百草之王”之美稱，被東方醫學界譽為“滋陰補腎，扶正固本”之極品。大量的研究發現，人參具有抑制血小板聚集、改善微循環、提高機體抗缺氧能力外還有抗輻射、抗衰老、抗疲勞、抗腫瘤等藥理學功效[1，2]。

現在市場上的人參原料，有水參、生曬參、紅參等。水參又叫鮮人參，鮮人參含水量很高，不易保藏。生曬參又容易受潮霉變或蟲蝕。紅參是鮮人參的熟制品，經過浸潤、清洗、分選、蒸制、晾曬、烘干等工序加工而成。紅參雖然易于保存，但是其加工工藝非常復雜，而且其組織堅硬，難于粉碎，有效成分不易浸提[3]。目前其加工產品僅限于紅參提取液為原料的加工產品。

近年來有些學者利用食品膨化技術，即雙螺桿擠壓技術加工人參獲得了新的產品。這種技術是在很短的時間內（2－3min）將原料的混合、加熱、粉碎、成型、干燥等單位操作同時發生的經濟效率高且連續的熱處理加工方法[3]。人參在膨化過程中其化學成分發生變化，而且又優于傳統紅參[4]。由于雙螺桿擠壓人參（以后簡稱－膨化人參）系人參的新工藝制品，所以關于其生物學效應研究甚少。

本試驗用雙螺桿擠壓技術加工所得的產品－膨化人參，觀察了對大鼠骨骼生長發育的影響，并初步探討了其可能的機制，為膨化人參的進一步利用將提供可靠的理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與分組

選取清潔級雄性SD大鼠32只，體重190g左右，由吉林大學白求恩醫學部實驗動物科提供[許可證號：SCXK（吉）－20110004]。將實驗動物隨機分為膨化人參低、中、高劑量組和對照組，每組各8只，分別灌胃。各給藥組給予相應劑量（0.75g／kg、1.5 g／kg、3g／kg）膨化人參，對照組給予等容量蒸餾水，1d一次連續灌胃21d。每日下午14時左右給藥，同時測量體重。動物自由攝食和飲水。根據初次實驗的結果，在部分實驗只設正常組和膨化人參最佳劑量組。

1.2 藥物

膨化人參由延邊大學農學院提供[4]。用屹立高速兩萬轉粉碎機（QE－100g，浙江屹立工貿有限公司）粉碎為200目粉末，一蒸水配制成懸濁液。

1.3 動物的一般狀態與體重

所有動物在灌胃期間，注意觀察毛發、呼吸、進食、二便、口鼻分泌物、精神狀態的變化，并每日灌胃前記錄每只大鼠體重，并繪制體重記錄表以體現各組體重增長率。

1.4 股骨標本的采集與處理

待灌胃結束第二天，動物腹腔注射水合氯醛（300 mg／kg）進行麻醉，真空采血管心臟采血后，取大鼠雙側股骨，剃干凈軟組織，先用生理鹽水潤濕，再用紗布包裹，最后用錫紙包裹，冰箱（－20℃）保存。

股骨長度、直徑：利用游標卡尺（精度0.02 mm）測量（股骨干中點）。

股骨／體重比：用分析天平（BT125D，德國，賽多利斯科學儀器有限公司）測定。

表觀骨密度：用排水法（精度為0.001ml的微量量筒）測量股骨的體積后，計算出表觀骨密度（骨濕重與體積之比）[5]。

股骨生物力學性能（三點彎曲實驗）：用CSS－44100型電子萬能試驗機（長春試驗機研究所有限公司 中國），（載荷量程為1 000N，分辨力為0.01 N，橫梁位移分辨力為0.001mm）將－20℃保存的大鼠股骨常溫解凍，生理鹽水復濕，進行三點彎曲實驗。跨距20mm，加載速度5mm／min，參考富東慧等的方法[6]測量并計算出股骨的最大彎曲應力、彎曲能量、彎曲彈性模量和彎曲韌性系數。

1.5 血液生化指標

真空采血管（促凝）心臟取血后3 000r／min高速低溫離心10min，取上清用全自動生化分析儀（7600型全自動生化分析儀，日本）檢測血鈣、血磷濃度和堿性磷酸酶活性。

1.6 數據處理

所有實驗數據均以 Mean±SEM表示，應用SPSS11.5統計軟件進行單因素方差分析。設定P值小于0.05具有統計學意義。

2 結果

2.1 動物的一般狀態和大體病理學觀察

在21d的灌胃過程中，各組大鼠一般狀態均良好。除了膨化人參大劑量組動物進食量減少以外其他各組動物的攝食量、大小便、體毛、呼吸等均無異常。其中中劑量組大鼠精神狀態最好。實驗結束后，各組進行解剖，肉眼觀察心、肝、脾、肺、腎和胃腸等內臟臟器，均未發現明顯異常。表明膨化人參不會引起實質性臟器的大體病理損傷。

2.2 膨化人參對大鼠體重的影響

實驗期間各組大鼠體重隨時間的延長逐漸增加。灌胃之前膨化人參大、中、小和對照組大鼠的體重分別為191.25±6.89、192.75±6.93、190.25±6.23和189.75±6.21g，各組間沒有明顯差異。但是灌胃21d后，除了膨化人參大劑量組體重增加率（體重增長率＝體重增加量／體重）明顯減少（與對照組比較P＜0.05）之外，其余各組大鼠體重均增加。另外，與對照組比較膨化人參的中、低劑量組雖然有增加趨勢，但是無顯著性差異（P＞0.05）。參見（圖1）。

圖1 各組大鼠體重增長率比較

2.3 膨化人參對大鼠股骨／體重比的影響

各組動物灌胃結束后膨化人參各組股骨／體重比均增加，分別為2.44±0.06、2.37±0.05、2.33±0.05。與對照組（2.18±0.03）比較，高、中兩個劑量組股骨的重量和股骨／體重比均明顯大于對照組（P＜0.05），參見圖2。

接著作者選擇效果明顯的中劑量組，觀察了大鼠股骨長度、直徑、體積和骨密度的變化。發現，除了骨密度以外其他各項指標均大于對照大鼠（P＜0.05）。另外，雖然膨化人參組股骨的密度與對照組相比沒有明顯的差異（P＞0.05），但是卻有提高趨勢（見表1）。提示，膨化人參中劑量具有促進大鼠股骨生長的作用。

圖2 各組大鼠股骨／體重比

表1 各組大鼠股骨基本物理指標（n＝8）

2.4 膨化人參對大鼠股骨生物力學指標的影響

通過三點彎曲試驗發現，中劑量組大鼠股骨最大彎曲應力、彎曲彈性模量、彎曲能量、和彎曲韌性系數均大于對照組大鼠（P＜0.05）。提示，中劑量膨化紅參明顯提高大鼠股骨生物力學抗壓韌性（表2）。

表2 各組大鼠生物力學指標 （n＝8）

2.5 膨化人參對血鈣、血磷和堿性磷酸酶水平的影響

為了探討膨化人參促進股骨生長的機制，觀察了中劑量組動物血清血鈣、血磷含量和堿性磷酸酶水平的變化。發現藥物組的各項指標均明顯高于對照組（P＜0.05）。膨化人參促進股骨的生長可能與增加大鼠血液中血鈣、血磷和堿性磷酸酶有關（表3）。

表3 各組大鼠血鈣、血磷、堿性磷酸酶水平的變化 （n＝8）

3 討論

關于人參的化學成分和藥理學作用的研究眾多[7，8]。人參中含有各種類型的人參皂甙、糖類、氨基酸、維生素、蛋白質、多肽、有機酸、脂溶性成分以及微量元素等。但是，其中最主要的有效成分是人參皂甙和人參多糖。現代醫學證明，人參能興奮神經系統、降血糖、改善消化吸收和代謝功能、抗腫瘤、抗癌、抗過敏、抗疲勞、延緩衰老，而且這些作用與人參皂甙和人參多糖關系密切[9]。

紅參系鮮人參經蒸制、烘烤所得的棕紅色半透明角質狀的初加工品。在加工過程中其成分發生變化[10，11]。

雙螺桿擠壓（twin－screwextrusion）人參是把一種新型的食品加工技術應用到人參加工所得制品，是一種新的人參加工工藝[12－14]。已有的研究發現，這種加工工藝簡單、省時，而且質地疏松、均勻，有利于開發膨化類人參保健食品。同時，還能提高褐變物質的含量，改變其成分的構成比[3，4]。但是由于膨化人參為新的工藝生產制品，所以對其生物學功能性研究尚未廣泛開展。

本實驗發現，長期給予膨化人參（1.5mg／kg）明顯提高大鼠股骨的長度、直徑。表明，膨化人參促進了大鼠骨骼生長。

眾所周知，骨骼的生長與血液中的鈣和磷密切相關[15]。體內的鈣和磷大部分存在于骨骼內，而且主要以羥磷灰石形式存在，保證骨骼的生長和硬度及韌性。另外，血液中堿性磷酸酶是一種普遍存在的胞內酶，是參與骨代謝的重要蛋白質，與骨的形成高度相關。認為他可通過分解磷酸酯的無機磷促進基質礦化。因此堿性磷酸酶是反映成骨細胞的重要標志[16]。實驗還發現，膨化人參使動物的骨重／體重比、骨密度、血鈣和血磷含量明顯增加，血清的堿性磷酸酶活性增高，同時又顯著提高股骨的生物力學效能。骨骼力學指標的提升，也反映了骨結構和材料上的強化。

可見，適量的膨化人參，可能通過增加鈣磷的吸收、提高血液中的堿性磷酸酶，激活成骨細胞的活性來提高骨骼的生長發育。但是是否還有其他機制，另外膨化人參的什么成分或哪些物質起主要的作用，尚待進一步研究。

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