番茄紅素對高同型半胱氨酸血癥大鼠血管內皮舒縮功能和纖溶功能的影響

郭 嫻，李 亮，曹建民*，周海濤

1北京體育大學，北京 100084;2 宿州學院，安徽 234000;3 北京聯合大學生物化學工程學院，北京 100023

血管內皮功能的損傷與障礙是心血管病的形成和發展的主要原因。同型半胱氨酸水平的升高容易導致機體形成高同型半胱氨酸血癥(homocysteinemia，HH)，在一定程度上造成血管內皮細胞損傷加重，血管痙攣，進一步誘發動脈粥樣硬化性疾病［1］。番茄紅素(lycopene，LP)主要存在于番茄、西瓜、南瓜、葡萄、葡萄柚等食物中，尤以番茄中含量最高。研究表明，番茄紅素具有多種生物學活性，如清除氧自由基、猝滅單線態氧、誘導細胞間連接通訊、抑制腫瘤細胞增殖、減少DNA 損傷、增強機體免疫功能等，且具有比其它類胡蘿卜素更強的清除單線態氧的能力［2］。臨床研究表明，番茄紅素除了可以清除自由基，抗衰老和提高免疫力外，還可抑制LDL 膽固醇氧化產物的形成，減緩動脈粥樣硬化，預防冠心病的發生［3］。本研究旨在觀察8 周的番茄紅素補充對高蛋氨酸飲食造成的高同型半胱氨酸血癥大鼠血漿同型半胱氨酸的影響，以及番茄紅素對與血管內皮舒縮功能相關的血栓素B2(thromboxane B-2，TXB2)、6 酮前列腺素F1α(6-keto-prostacylin F1α，6-Keto-PGF1α)及反映血管纖溶功能的血漿組織型纖溶酶原激活劑(tissue plasminogen activator，t-PA)和纖溶酶原激活劑抑制物(plasminogen activator inhibitor，PAI)的活性影響，進而為預防動脈粥樣硬化和心血管疾病提供方法和依據。

1 材料與儀器

1.1 動物

清潔級雄性4 周齡SD 大鼠30 只，平均體重為120.3±5.6 g，北京大學醫學部實驗動物科學部提供，許可證號SCXK(京)2006-0008。在整個實驗過程中，實驗室內溫度保持在(23±3)℃，相對濕度45%～70%，晝夜節律控制，每日光照12 h(早8 點～晚8 點)條件下，分籠飼養8 周。

1.2 實驗用藥

番茄紅素由陜西森弗技術有限公司提供，生產批號為1120090518。為減小實驗誤差將其配制成番茄紅素溶劑。將1.25 g 番茄紅素溶于1 L 色拉油，制成1.25 mg/mL 的溶劑。

1.3 試劑

血漿同型半胱氨酸(Hcy)、組織型纖溶酶原激活劑(t-PA)和纖溶酶原激活劑抑制物(PAI)均采用酶聯免疫吸附測試法(ELISA)測定，血栓素B2(TXB2)和6 酮前列腺素F1α(6-Keto-PGF1α)均采用放射免疫法測定，測試試劑盒均由Adlitteram Diagnostic Laboratories，Inc USA 提供，試劑盒編號為104120090409，并嚴格按照使用說明操作。

1.4 儀器

STAT FAX 2100 全自動酶標儀(美國阿尼朗斯)，r-911 全自動放免技術儀(中國科技大學實業總公司)。

2 實驗方法

2.1 動物分組

實驗大鼠適應性飼養4 d 后，以數字隨機分組法分為3 組，包括普通飲食組(C)，蛋氨酸飲食對照組(M)，蛋氨酸飲食+番茄紅素(ML)，每組10 只。普通飲食組的大鼠以普通飼料的喂養，蛋氨酸組的大鼠以按3%的比例添加L-蛋氨酸制成的蛋氨酸飼料喂養，蛋氨酸飲食+番茄紅素組除蛋氨酸飼料喂養外，采用專業灌胃器灌胃(ig)番茄紅素，每天一次，劑量為6.25 mg/kg，ig 體積為5 mL/kg。其他各組ig 等量生理鹽水。實驗共持續8 周。普通飼料和蛋氨酸飼料均購置于中國醫學科學院實驗動物研究所，飼料合格證明編號為SCXK2006-0003。飼料生產廠商為北京康藍生物技術有限公司，批號為20090518。

2.2 指標測定

末次實驗結束24 h 后，烏拉坦適度麻醉，腹主動脈取血8 mL，2 mL 注入構櫞酸鈉抗凝試管中，以3000 rpm 離心10 min，取上層血漿置-20 ℃冰箱保存，供測血漿同型半胱氨酸(Hcy)、血漿組織型纖溶酶原激活劑(t-PA)和纖溶酶原激活劑抑制物(PAI)，剩余部分的血待特殊消炎痛-EDTANa2的抗凝處理后待測血栓素B2(TXB2)、6 酮前列腺素F1a(6-keto-PGF1a)。

2.3 數據統計

3 實驗結果

3.1 各組大鼠血漿同型半胱氨酸含量變化

由表1 可知，蛋氨酸飲食組大鼠血漿Hcy 含量明顯高于正常對照組(P＜0.01)，給予8 周的番茄紅素處理后，大鼠血漿Hcy 含量顯著性降低(P＜0.01)。

表1 大鼠同型半胱氨酸的含量(n=10，)Table 1 The content of homocysteine in different groups of rats

表1 大鼠同型半胱氨酸的含量(n=10，)Table 1 The content of homocysteine in different groups of rats

注:＊＊表示與C 組相比有非常顯著性差異(P＜0.01);▲▲表示與M組相比有非常顯著性差異(P＜0.01)。Note:Compare with C group，＊＊P＜0.01;Compare with M group，▲▲P＜0.01.

3.2 各組大鼠血漿6 酮前列腺素F1a、血栓素B2含量變化

由表2 可知，蛋氨酸飲食組血漿6-keto-PGF1α含量明顯小于正常對照組(P＜0.01)，經過8 周的番茄紅素處理后，大鼠血漿6-keto-PGF1α 含量顯著升高(P＜0.01)。與此同時，蛋氨酸飲食組血漿TXB2含量明顯大于正常對照組(P＜0.01)，經過8周的番茄紅素處理后，大鼠血漿TXB2含量顯著降低(P＜0.01)。

表2 各組大鼠血漿6 酮前列腺素F1α、血栓素B2的含量(n=10，)Table 2 The contents of plasma 6-keto-PGF1α and TXB2in different groups of rats

表2 各組大鼠血漿6 酮前列腺素F1α、血栓素B2的含量(n=10，)Table 2 The contents of plasma 6-keto-PGF1α and TXB2in different groups of rats

注:＊＊表示與C 組相比有非常顯著性差異(P＜0.01);▲▲表示與M組相比有非常顯著性差異(P＜0.01)Note:Compare with C group，＊＊P＜0.01;Compare with M group，▲▲P＜0.01

3.3 各組大鼠血漿t-PA 和PAI 含量變化

由表3 可知，蛋氨酸飲食組血漿t-PA 含量明顯小于正常對照組(P＜0.01)，經過8 周的番茄紅素處理后，大鼠血漿t-PA 含量顯著升高(P＜0.01)。與此同時，蛋氨酸飲食組血漿PAI 含量明顯大于正常對照組(P＜0.01)，經過8 周的番茄紅素處理后，大鼠血漿PAI 含量顯著降低(P＜0.01)。

表3 各組大鼠血漿t-PA 和PAI 的含量(n=10，)Table 3 The content of plasma t-PA and PAI in different groups of rats

表3 各組大鼠血漿t-PA 和PAI 的含量(n=10，)Table 3 The content of plasma t-PA and PAI in different groups of rats

注:＊＊表示與C 組相比有非常顯著性差異(P＜0.01);▲▲表示與M組相比有非常顯著性差異(P＜0.01)。Note:Compare with C group，＊＊P＜0.01;Compare with M group，▲▲P＜0.01.

4 分析與討論

正常人體內Hcy 的生成與代謝保持相對平衡。高同型半胱氨酸血癥(Homocysteinemia，HH)是一種以血漿中Hcy 升高為主的疾病，輕、中和重度HH 的血漿濃度分別為16～30、31～100 和超過100 μmol/L，少數人可達到500 μmol/L 以上［4］。血中Hcy 水平的升高既包括先天的遺傳如胱硫醚β 合酶(CBS)缺乏，亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)缺乏或者先天性VB 代謝障礙，也包含后天的營養因素如蛋氨酸攝入過多。本實驗中M 組大鼠通過8 周的蛋氨酸飲食喂養后，血漿Hcy 水平，顯著高于對照組(P＜0.01)，達到22.452±1.263 μmol/L，已出現輕度HH。其原因可能為飲食中過多的攝入蛋氨酸后，蛋氨酸在體內S-腺苷蛋氨酸酶作用下與ATP 結合生成較多的S-腺苷蛋氨酸，當S-腺苷蛋氨酸供給甲基后，生成S-腺苷同型半胱氨酸，后者進一步脫氨基生成更多Hcy。而體內蛋氨酸合成酶既定，只能結合一部分Hcy 進行催化，進而在VB12的作用下接受甲基四氫葉酸提供的甲基重新生成蛋氨酸，多余的Hcy 則無法正常代謝轉化成蛋氨酸。所以Hcy 生成的增多和代謝的減少，導致了Hcy 在血液中的堆積，從而形成HH。

近年來國內外專家逐漸形成共識，Hcy 血漿濃度的增高與心血管疾病密切相關，可能是致動脈粥樣硬化的一種獨立危險因子［5，6］。同時，血管的舒縮功能和纖溶系統功能紊亂對動脈粥樣硬化、冠心病的發生、發展起重要的影響［7］。Hcy 可導致NO的生成絕對或相對不足，同時會造成內皮細胞分泌NO、ET 和血管緊張素Ⅱ平衡失調，進而引起血管張力調節障礙。6-keto-PGF1α 可舒張血管和抑制血小板的聚集，TXB2可收縮血管和促進血小板聚集。6-keto-PGF1α、TXB2的含量可以直接反映血管痙攣和血小板聚集情況及內皮細胞血管活性物質的水平狀態。而t-PA 和PAI 是纖溶系統中重要的生理活性物質，t-PA 可將纖溶酶原裂解使其變為具有活性的纖溶酶，及時清除血栓;PAI 則主要用于滅活t-PA，所以兩者的平衡維持血液的纖溶功能也極為重要。國外相關研究者發現，Hcy 升高可明顯減少內皮產生PGI2，進而出現血管舒張性下降，血小板聚集和活化功能增強，血管平滑肌細胞增多。本實驗中，8周蛋氨酸飲食喂養后，M 組的6-keto-PGF1α 和t-PA含量顯著低于C 組大鼠，TXB2和PAI 含量顯著高于C 組大鼠。其原因可能為Hcy 在血漿中發生自身氧化，產生過氧化氫、羥自由基等物質，產生內皮毒性作用破壞細胞的完整性，啟動細胞膜脂質過氧化鏈式反應，選擇性降低細胞t-PA 的結合位點，從而抑制細胞相關的t-PA 的活性，導致t-PA/PAI 失衡，誘發舒縮和纖溶功能紊亂，進而誘發血栓性疾病［8］。

番茄紅素(Lycopene，LP)屬于類胡蘿卜素的異構體，具有多種生物學活性，如清除氧自由基、猝滅單線態氧、誘導細胞間連接通訊、抑制腫瘤細胞增殖、減少DNA 損傷、增強機體免疫功能等，且LP 具有比其它類胡蘿卜素更強的清除單線態氧的能力［2］。根據流行病學和基礎醫學的研究發現，番茄及其加工制品可以抗衰老、提高免疫力、輔助降血脂［9-11］，LP 還通過抑制膽固醇合成，增加低密度脂蛋白受體活性，提高低密度脂蛋白的清除率，減緩動脈粥樣硬化的進程，有效降低多種癌癥和50%的心血管疾病患病率［12，13］。本實驗中，通過8 周的番茄紅素補充，ML 組與M 組比較，血漿Hcy 水平非常顯著性的下降。6-keto-PGF1α 和t-PA 含量非常顯著的升高，TXB2和PAI 含量有了非常顯著性的降低。表明番茄紅素可有效降低血中Hcy 的水平，進而改善血管的內皮功能紊亂，延緩和抑制動脈粥樣硬化的形成。分析原因可能是(1)番茄紅素是類胡蘿卜素中最有效的單線態氧滅活劑，滅活能力是β-胡蘿卜素的2 倍，是維生素E 的100 倍。它具有清除自由基的作用，能防止DNA 和脂蛋白的氧化，阻止LDL-C 的形成。番茄紅素還能抑制自由基產生并加快清除，提高過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶活力，降低了血脂對凝血系統的影響［14，15］;(2)番茄紅素能夠促進LDL-R 的表達增加，增加LDL-R 與LDL-C 的結合進而加速清除LDL-C，同時促進HDL-C 的合成。隨著Hcy 的增加產生的更多的氧自由基可氧化修飾LDL，使巨噬細胞轉變為泡沫細胞，加劇血管內皮功能紊亂。而酰基血小板活化因子(acyl-PAF)可降低LDL 對氧化修飾的敏感性，番茄紅素還可以通過抑制動脈內皮細胞的乙酰基輔酶A 乙酰轉移酶的活性，促進acyl-PAF 的合成，降低LDL 對氧化修飾的敏感性，進而抑制LDL的氧化［16］，調節血脂紊亂，降低TXB2的合成，增加PGI2合成［17］;(3)Hcy 升高促進動脈粥樣硬化疾病的發生還有一重要的原因是造成的血管內皮的慢性炎癥反應。番茄紅素可緩解內皮細胞表達和分泌單核細胞趨化因子-I 和白細胞介素-8，顯著減少血管細胞粘附分子，進而減少單核細胞趨化因子-I 誘導單核細胞向血管內下移行的增殖，有效防止了血中Hcy 升高帶來的凝血系統功能的紊亂，進而調節了內皮的t-PA 和PAI 活性，延緩了動脈粥樣硬化疾病的進程。

5 小結

蛋氨酸攝入過多造成的高同型半胱氨酸血癥，可通過加劇血管收縮、促進血小板聚集和抑制纖溶酶的活性造成血管舒縮功能和纖溶功能障礙，加劇大鼠形成動脈粥樣硬化。而通過持續8 周的番茄紅素補充能夠有效的改善，降低血漿中Hcy 的水平。番茄紅素可通過有效的清除自由基，改善羥自由基對血管內皮造成的損傷，同時可降低LDL 對氧化修飾的敏感性，抑制LDL 的氧化降低血漿中TXB2合成，增加6-Keto-PGF1α 含量，同時調節t-PA 和PAI的活性及時清除血栓，增強纖溶功能，減輕內皮的損傷程度，保護血管內皮的舒縮功能。

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