石斛多糖對SHR氧化應激反應和晚期糖基化終產物代謝的影響

曾德創 陳宏明 潘興壽 唐漢慶 梁燁 鄒才華 李天資

【摘要】?目的?探討石斛多糖對自發性高血壓大鼠（SHR）氧化應激和晚期糖基化終產物（AGE）代謝的藥效及其劑量。方法?提取石斛多糖，將SHR大鼠隨機分為對照組、低劑量組、中劑量組和高劑量組四個組，對照組給予開水，低劑量組、中劑量組和高劑量組分別給予石斛多糖100 mg/d、300 mg/d、500 mg/d，干預 2個月，比較干預后各組超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）、AGE、可溶性AGE受體（sRAGE）和全長AGE受體（RAGE）mRNA水平。結果?對照組SOD、CAT和MDA平均水平分別為（111.26±23.36）U/L、（59.58±13.48）U/L和（19.77±1.61） μmol/L，低劑量組為（151.18±23.76）U/L、（63.36±12.40）U/L和（10.95±2.07） μmol/L，中劑量組為（177.03±29.00）U/L、（76.35±11.20）U/L和（8.83±1.91） μmol/L，高劑量組為（182.77±21.62）U/L、（85.83±11.58）U/L和（6.94±1.84） μmol/L。與對照組比較，低劑量組SOD水平較高，MDA水平較低，差異有統計學意義（P<0.01），中劑量組和高劑量組SOD、CAT水平較高，MDA水平較低，差異有統計學意義（P<0.01）。對照組AGE、sRAGE和RAGE mRNA平均水平分別為（6.43±0.78）mg/L、（1.09±0.18）mg/L和（0.94±0.11），低劑量組為（6.40±0.80）mg/L、（1.41±0.19）mg/L和（0.90±0.08），中劑量組為（5.99±0.67）mg/L、（1.70±0.20）mg/L和（0.84±0.15），高劑量組為（4.67±0.69）mg/L、（1.95±0.22）mg/L、（0.54±0.10）。與對照組比較，低劑量組、中劑量組sRAGE水平較高，差異有統計學意義（P<0.01），高劑量組AGE、RAGE mRNA水平較低，sRAGE水平較高，差異有統計學意義（P<0.01）。石斛多糖對MDA、SOD、AGE、sRAGE和RAGE mRNA平均水平有劑量效應關系，糾正SHR氧化應激功能紊亂的有效劑量為300 mg/d;糾正SHR晚期糖基化終產物及其受體功能紊亂的有效劑量為500 mg/d。結論?石斛多糖可有效緩解SHR的氧化應激功能紊亂，降低AGE水平，提高sRAGE水平，降低RAGE基因的活化，對緩解SHR的血管重塑有積極的作用。其藥效有劑量效應關系，中等劑量可有效改善氧化應激癥狀，高劑量能改善AGE其受體癥狀。

【關鍵詞】?石斛多糖;氧化應激;自發性高血壓;晚期糖基化終產物;晚期糖基化終產物受體

中圖分類號：R282.71?文獻標志碼：A?DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.09.002

晚期糖基化終產物（Advanced glycation end products，AGE）能夠和身體的組織細胞相組合，導致慢性退化性疾病的發生，是全球醫學界最為熱門的研究領域之一，AGE受體（Receptor for Advanced Glycation End-product，RAGE）是細胞表面分子的免疫球蛋白超家族成員之一，與AGE及蛋白質分子相互作用參與氧化應激，高水平的AGE可促進RAGE的表達，誘導細胞信號轉導與促進動脈粥樣硬化（AS）的發生和發展有關[1]。可溶性RAGE（Soluble receptor for advanced glycation end products，sRAGE）與RAGE結構相似，可競爭性與AGE結合，對保護血管細胞，改善AS進程有積極的作用，成為臨床藥學關注的熱點[2]。石斛（Dendrobium）含有豐富的酚類、類萜類和含氮類等重要藥用成分，具有滋陰清熱，抑制炎癥反應，增強免疫力等功效，在AS治療中發揮了積極的作用，但其作用的靶點及其機制還不完全清楚[3]。為探討石斛對AS的療效及其機制，本文觀察石斛多糖干預自發性高血壓大鼠（SHR）后其超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、過氧化氫酶（CAT）、AGE、sRAGE和腹主動脈平滑肌RAGE mRNA表達水平的變化情況。

1?材料與方法

1.1?鐵皮石斛多糖

采用新鮮鐵皮石斛（廣西根遼生物技術有限公司提供），經本校何思陸主任藥師鑒定確認。多糖提取按文獻[4]：取新鮮鐵皮石斛莖1000 g，100℃殺青30 min，60℃烘箱烘干24 h，100目粉碎機粉碎，80℃熱水浸提2 h，離心、抽濾、濃縮至原有體積的1/6，醇沉24 h，離心，真空干燥。熱水回流加纖維素酶（Cellulase）純化，水浴加熱濃縮至含生藥量為1 g/100 mL的藥液，殺菌，貯存于4℃冰箱內備用。

1.2?動物喂養與藥飼

（1）SHR和飼料：SHR大鼠由中山大學北校園實驗動物中心提供，動物合格證號：SYXK（粵）2017-0081。選購（2 m±2 d）月齡雄性SHR大鼠48只，普通級。鼠飼料丸由上海新奇特種飼料廠提供。（2）喂養方法：鼠飼料丸架式籠養，室溫（20±2）℃，相對濕度（75±5）%，光照明暗各12 h交替，喂養至（8 m±2 d）月齡，平均體重為（352±5） g時給予藥物干預。（3）分組藥飼：將48只SHR大鼠隨機分為對照組、低劑量組、中劑量組和高劑量組共四組，每組12只同一籠飼養。（4）藥物劑量：根據2010年版《中國藥典》成人（70 kg）推薦劑量10 g/d，SHR體重0.35 kg，按照人用量推算動物給藥量，SHR等效劑量約為人的6.3倍，本研究用石斛劑量為：低劑量組100 mg/d，中劑量組300 mg/d，高劑量組500 mg/d。（5）給藥方法：低劑量組口腔給石斛多糖藥飲100 mg/d（取10.0 mL藥液加水40 mL）;中劑量組口腔給石斛多糖藥飲300 mg/d（取30.0 mL藥液加水10 mL）;高劑量組口腔給石斛多糖藥飲500 mg/d（取50.0 mL藥液），每天1次。對照組口腔予開水50.0 mL/d。四組均等量喂鼠飼料丸，飲用水自由飲用，連續2個月。

1.3?標本采集

于干預后麻醉SHR進行標本采集。（1）麻醉方法：碘伏消毒，以10%水合氯醛3 mL/kg腹腔注射麻醉大鼠。（2）血液標本采集：剃去腹部的毛，解剖，切腹壁打開腹腔，從腹腔靜脈取血0.5 mL，低溫分離取血清。（3）標本采集：剪取腹主動脈平滑肌15 mm×3 mm組織，剪成5 mm×3 mm共3小塊，分別置于3個凍存管，于30 min內液氮固定4 h，移至-70℃冰箱保存備檢。

1.4?標本檢測

SOD活性用黃嘌呤氧化酶法測定，CAT用鉬酸銨法測定，MDA用硫代巴比妥酸法測定，sRAGE用ELISA法測定，試劑盒由杭州沃森生物技術有限公司提供，用美國BIO RAD 550型酶標儀檢測，嚴格按檢測方法和程序進行。

1.5?RAGE mRNA表達檢測

用RT-PCR法，取100 μL腹肌勻漿，用Trizol試劑提取總RNA，氯仿和異丙醇抽提。紫外分光光度儀和瓊脂糖電泳鑒定RNA的濃度和純度，取10 μL，逆轉錄合成cDNA，-70℃凍存備用。取5 μL逆轉錄產物進行PCR擴增反應，并以β-actin為內參對照。根據Gene Bank人RAGE基因（Gene Bank登錄號AB036432）設計RAGE基因引物，由杭州聯川生物技術有限公司設計合成。RAGE基因及其管家基因序列及擴增長度見表1。PCR反應條件：55℃逆轉錄反應60 min，94℃變性2 min→94℃30 s→55℃30 s→72℃1 min，共30循環，72℃延伸7 min。膠回收試劑盒回收目的基因片段。PCR產物在瓊脂糖凝膠中電泳，凝膠成像儀采集圖像，PCR儀獲得產物Ct值，采用2-ΔΔCt相對定量計算公式計算分析。

1.6?統計學方法

應用SPSS 20.0版本軟件進行統計處理，計量數據用（±s）表示。多組資料比較用單因素方差分析，組間比較用LSD-t檢驗，檢驗水準：α=0.05，雙側檢驗。

2?結果

2.1?石斛多糖對SHR大鼠SOD、CAT和MDA水平的影響

與對照組比較，低劑量組SOD水平較高，MDA水平較低，差異有統計意義（P<0.01），中劑量組和高劑量組SOD、CAT水平較高，MDA水平較低，差異有統計意義（P<0.01）;與低劑量組比較，中劑量組和高劑量組SOD、CAT水平較高，MDA水平較低，差異有統計意義（P<0.01）;與中劑量比較，高劑量組MDA水平較低，差異有統計意義（P<0.01）。提示石斛多糖能有效糾正氧化功能紊亂，表現為提高SOD、CAT水平，降低MDA水平，治療SHR氧化應激的有效劑量為石斛多糖300 mg/d，連用2個月，將劑量提高到500 mg/d，其糾正氧化功能紊亂效果無統計學意義（P>0.05）。見表2。

2.2?石斛多糖對SHR大鼠AGE、sRAGE和RAGE mRNA的影響

與對照組比較，低劑量組、中劑量組sRAGE水平較高，差異有統計學意義（P<0.01），高劑量組AGE、RAGE mRNA水平較低，sRAGE水平較高，差異有統計學意義（P<0.01）。與低劑量組比較，中劑量組sRAGE水平較高，差異有統計學意義（P<0.01），高劑量組AGE、RAGE mRNA水平較低，sRAGE水平較高，差異有統計學意義（P<0.01）。與中劑量組比較，高劑量組AGE、RAGE mRNA水平較低，sRAGE水平較高，差異有統計學意義（P<0.01）。提示石斛多糖能有效糾正晚期糖基化終產物及其受體功能紊亂，表現為提高sRAGE水平，降低AGE和RAGE mRNA水平。石斛多糖有效糾正SHR大鼠AGE及其受體功能紊亂的有效劑量為500 mg/d。見表3。

3?討論

有關AGE及RAGE的結構及其對各種疾病病理機制作用的共識正在不斷更新，AGE是一種有高度活性的對機體有害的羰基化合物，營養物質經過美拉德（Maillard）反應產生的終末產物，AGE在非酶促條件下，營養物質中的蛋白質、氨基酸、脂類或核酸等大分子游離的氨基與還原糖的醛基經過縮合、重排、裂解、氧化修飾等美拉德反應后產生的，首先大分子末端的還原性氨基與還原糖分子中的醛基發生加成反應，形成希夫堿（Schiff bases）;其次希夫堿再發生阿馬道里（Amadori）重排，形成早期糖基化產物醛胺類;再次經醛胺類脫水，重排反應生成乙二酸（草酸）、3-脫氧葡萄糖醛酮（3-DG）和甲基乙二醛（丙酮醛）等AGE[5]。體內AGE的主要來源之一是通過進食將AGE攝入體內，另外當體內葡萄糖濃度異常增高時，體內AGE的合成加速，分解減緩[6]。當AGE異常增高時，細胞表面的RAGE與AGE配體相互作用產生效應，導致許多慢性退化性疾病的發生[7]。

人類RAGE編碼基因位于6號染色體上，包含11個外顯子和10個較短的內含子[8]。RAGE是一類模式識別受體，正常情況下RAGE表達量很低，當機體出現AGE聚集，RAGE表達量上調，激活如磷脂酰肌醇3激酶（Phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）、分裂原激活的蛋白激酶（Mitogen activated protein kinases，MAPK）、應激活化蛋白激酶（Stress-activated protein kinase，SAPK）、信號傳導及轉錄激活因子（Signal transducers and activators of transcription，STAT）等多種信號傳導通路的級聯放大反應，激活下游核轉錄因子（NK-κB）等，調節多種基因的轉錄表達，炎癥因子釋放，導致血管通透性增高，單核細胞黏附，基質成分增多等病理變化，在動脈粥樣硬化損傷的發生發展中發揮作用[9]。研究認為，AGE與RAGE配體結合后，RAGE將信號傳遞至胞內，從而引發由氧自由基、蛋白酪氨酸激酶、蛋白激酶C、細胞外信號調節激酶、p38絲裂原蛋白激酶和NF-KB等構成的信號轉導途徑[10]。雖然AGE與RAGE配體結合后RAGE首先與哪種蛋白結合，目前還不完全清楚，但對RAGE多聚核糖體mRNA研究發現，RAGE有3種主要的剪接變異體，分別為全長膜結合型、截去C端可溶型（sRAGE）和截去N端膜結合型。全長膜結合型有完整的胞外段、膜鑲嵌區和胞內段;sRAGE為RAGE的胞外段部分，缺少跨膜鑲嵌區和胞內段;膜結合型僅有膜鑲嵌區和胞內段，無胞外段部分[11]。因此只有全長膜結合型和sRAGE能與配體結合，膜結合型由于缺失胞外段不能與配體結合。而sRAGE缺少跨膜鑲嵌區和胞內段，其與AGE配體結合后，信號不能傳遞至胞內，不會發生信號傳導通路的級聯放大反應，同時sRAGE可與全長膜結合型競爭結合其配體，對機體的多種病理狀態起到保護作用[12]。降低AGE，阻斷RAGE表達量上調，刺激機體產生更多的sRAGE等，被認為是緩解氧化應激，預防動脈粥樣硬化及其并發癥的方向標[13]。

氧化應激是指機體在遭受各種有害刺激時，體內活性氧自由基（ROS）和活性氮自由基（RNS）產生過多，氧化系統和抗氧化系統失衡，從而導致組織損傷，在動脈粥樣硬化損傷的發生發展中發生作用。SOD是機體內清除氧自由基的抗氧化酶，其功能是清除氧自由基保護細胞。CAT是一種酶類清除劑，可促使過氧化氫分解為氧和水，從而使細胞免于遭受過氧化氫的毒害。MDA是氧自由基攻擊生物膜中不飽和脂肪酸而形成的氧化終產物，大量的MDA可導致蛋白質、核酸等大分子的交聯聚合，對細胞有毒性作用[14]。

祖國醫學認為風寒暑濕燥火等從經絡傳入臟腑，導致痰濁、血瘀、痰瘀交阻，是糖基化產物代謝紊亂慢性血管疾病的病機，是“痰濁”辨證的客觀表現，早在東漢時期，張仲景在《金匱要略》中就描述石斛具有益氣健脾、理氣活血、補脾益陽等功效，是溫陽健脾的重要代表方劑。現代藥理學認為石斛多糖有抗炎、抗病毒、調節免疫功能、清除自由基等作用[15]。本研究結果顯示，用石斛多糖干預SHR大鼠，可明顯增高其SOD、CAT和sRAGE水平，降低其MDA、AGE及RAGE mRNA水平。提示石斛多糖可能通過降低AGE生成和積累，提高sRAGE表達，抑制RAGE活化，改善SHR大鼠體內氧化應激功能紊亂狀態，在SHR大鼠的血管損害病理過程中起到保護作用。中醫認為動脈粥樣硬化性疾病本為陰陽失調，標為內生之風、痰濁和瘀血。治療上應當用活血化瘀，行氣通絡，豁痰利氣等[16～21]。

本研究結果提示，石斛多糖可有效緩解SHR大鼠的氧化應激和晚期糖基化終產物及其受體功能紊亂狀況。石斛多糖對SHR的癥狀有劑量效應關系，中等劑量可改善氧化應激癥狀，高劑量則改善晚期糖基化終產物及其受體癥狀，為治療血管重塑提供新型的空間。

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（收稿日期：2019-05-23?修回日期：2019-07-12）

（編輯：潘明志）