動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是危害人類健康的常見疾病,研究表明,內(nèi)皮細(xì)胞損傷和內(nèi)皮功能紊亂參與了AS形成過程,因此,保護內(nèi)皮細(xì)胞既是預(yù)防AS形成也是預(yù)防粥樣斑塊破裂的關(guān)鍵之一[1]。大豆低聚糖(soy oligosaccharides,SOS)和大豆低聚肽(soy oligopeptides,SOP)是近年從大豆中提取的兩種生物活性物質(zhì)[2,3]。SOS是存在于大豆中的可溶性糖分的總稱,主要成分為水蘇糖、棉子糖和蔗糖,而SOP是大豆蛋白經(jīng)酶解而得的分子質(zhì)量低于1 000的低分子肽。國內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)SOS和SOP具有降血脂作用, 但有關(guān)SOS和SOP對血管活性物質(zhì)和血液流變學(xué)的影響目前未見報道。本研究觀察了大豆SOS和SOP對實驗性高脂血癥大鼠血管活性物質(zhì)和血液流變學(xué)的影響,探討其調(diào)節(jié)血脂及抗AS的可能機制。
1材料與方法
1.1材料
SOS由上海深遠(yuǎn)食品有限公司生產(chǎn)提供,總糖含量≥70%。SOP由山東中食都慶生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)提供,肽含量≥80%。膽固醇及豬膽鹽由成都科龍化工試劑廠提供。6KetoPGF1a、TXB2測定試劑盒由解放軍總醫(yī)院東亞免疫研究所提供,NO試劑盒為南京建成生物工程研究所產(chǎn)品。
1.2動物分組
選用第三軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心提供的清潔級健康成年雄性SD大鼠60只,體質(zhì)量190~210 g,實驗室環(huán)境下以基礎(chǔ)飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)1周,隨機分為5組,每組12只,即正常飼料對照組(normal diet control group,NCG)、高脂飼料對照組 (high fat diet control group, HCG)、高脂飼料+2%SOS組(HF diet+2%SOS group,SOS)、高脂飼料+3%SOP組(HF diet+3%SOP group,SOP)、高脂飼料+2%SOS+3%SOP復(fù)合組(HF diet+2%SOS +3%SOP group,SOSP)。NCG組予以基礎(chǔ)飼料,其余四組予以高脂飼料,其中SOS組高脂飼料中添加2%SOS,SOP組高脂飼料中添加3%SOP,SOSP組高脂飼料中添加2%SOS和3%SOP。大鼠單籠飼養(yǎng),自由攝食與飲水,準(zhǔn)確記錄攝食量,每兩周稱一次體重,實驗期為8周。動物室溫度為20~23 ℃,濕度為40%~60%。基礎(chǔ)飼料由第三軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心配制:豆餅20%、小麥粉19%、玉米粉15%、大米粉20%、麩皮15%、魚粉5%、骨粉3%、酵母1%、食鹽1%、魚肝油1%。高脂飼料配方:在基礎(chǔ)飼料中添加10%豬油、2%膽固醇和1%膽鹽。
1.3實驗方法
在實驗期末,禁食12 h后,經(jīng)股靜脈取血,血樣分別置于5 ml離心管和5 ml肝素抗凝離心管中,室溫放置2 h,以3 000 r/min離心15 min,制備血清和血漿,按試劑盒要求用酶法在全自動生化分析儀上測定TC、TG、LDLC、HDLC;用放射免疫法測定PGI2、TXA2,NO含量用硝酸還原酶法在721分光光度計上測定;全血粘度(viscosity of whole blood,WBV)采用重慶大學(xué)多維生物工程研究所的FASCO94A全自動血液粘度快速測定儀,以切變率γ1=200 s-1和γ1=2 s-1測定HWBV 和LWBV,血漿粘度(plasma specific viscosity,PSV)ηp用電子計算機自動分析的毛細(xì)管粘度計測定,紅細(xì)胞壓積(hematocrit,HCT)測定采用離心沉淀法,血液還原粘度(blood reduced viscosity,BRV)ηr按公式換算:ηr=(WBV-ηp)/ηp×HCT。
1.4統(tǒng)計學(xué)處理
實驗數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差±s表示,采用統(tǒng)計軟件SPSS 11.0 進行方差分析及t檢驗。
2結(jié)果
2.1SOS和SOP對大鼠血管活性物質(zhì)的影響
實驗期間HCG組血漿PGI2、NO含量較NCG組明顯降低,而TXA2、TXA2/PGI2較NCG組明顯增高( P<0.05)。經(jīng)SOS和SOP干預(yù)的各實驗組PGI2、NO含量較HCG組和NCG組都明顯增高,而血漿TXA2水平和TXA2/PGI2比值均顯著降低,以SOSP組復(fù)合干預(yù)最為顯著,尤其在升高NO和降低TXA2、TXA2/PGI2方面與其他兩組相比具有顯著差異 (P<0.05)。(表1)
2.2SOS和SOP對大鼠血液流變學(xué)的影響
HCG組HWBV(γ1=200 s-1) 和LWBV(γ1=2 s-1)較 NCG組顯著增高(P<0.01)。而實驗各組HWBV和LWBV均較HCG組明顯降低 (P<0.01)。實驗組之間相比,SOP組HWBV顯著低于SOS組、SOSP組,SOSP組顯著低于SOS組;SOSP組LWBV顯著低于SOS組、SOP組,而SOP組顯著低于SOS組(P<0.01)(表2)。
HCG組的ηp、ηr、HCT顯著高于NCG組水平,與HCG組比較實驗各組ηp、ηr、HCT均明顯降低(P<0.01)。實驗組之間相比,SOP組、SOSP組ηp顯著低于SOS組 (P<0.01),而SOP組和SOSP組之間無差異;SOS組、SOSP組ηr顯著低于SOP組(P<0.01),而SOS組和SOSP組之間無差異;SOSP組HCT顯著低于SOS組、SOP組, SOP組顯著低于SOS組(P<0.01)。以SOSP組降低ηp、ηr和HCT效果最佳(表3)。表1SOS和SOP對大鼠血管活性物質(zhì)的影響表2SOS和SOP對大鼠HWBV、LWBV的影響表3SOS和SOP對大鼠ηp、ηr、HCT的影響
3討論
血漿中高水平的LDL,尤其是氧化型LDL可使內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生損傷,使致AS性脂蛋白易于進入動脈內(nèi)膜下沉積,而內(nèi)皮功能障礙會破壞內(nèi)皮生成的血管舒張因子和血管收縮因子的平衡,導(dǎo)致血管舒縮異常[45]。已發(fā)現(xiàn)在不穩(wěn)定斑塊表面的內(nèi)皮細(xì)胞表達多種細(xì)胞黏附分子,使大量單核細(xì)胞及淋巴細(xì)胞進入粥樣斑塊,因此保護內(nèi)皮細(xì)胞既是預(yù)防AS病變形成也是預(yù)防粥樣斑塊破裂的關(guān)鍵之一[6]。
內(nèi)皮細(xì)胞活性物質(zhì)TXA2和PGI2是花生四烯酸代謝產(chǎn)物。PGI2是強烈的血管舒張劑和血小板聚集抑制劑,具有抑制凝血和血栓形成等防治
冠心病作用,而TXA2是強烈的血管收縮劑和血小板聚集促進劑,其作用正好與PGI2相拮抗[7]。因此PGI2合成減少或TXA2合成過多與AS發(fā)生密切相關(guān),而TXA2和PGI2平衡是維持正常血管功能及保護內(nèi)皮細(xì)胞免受損傷的重要環(huán)節(jié),也是防治CHD的重要途徑。有文獻報道,
高血脂能影響TXA2和PGI2代謝,升高TXA2/PGI2比值[8]。本實驗發(fā)現(xiàn),給大鼠飼喂高脂膳食后,HCG組血漿TXA2含量和TXA2/PGI2較NCG組顯著升高,而PGI2含量顯著下降,說明高脂血癥能影響TXA2和PGI2的代謝,使TXA2合成過多而PGI2合成減少,導(dǎo)致血管功能異常,促進AS病變發(fā)生。而各實驗組尤其是聯(lián)合干預(yù)的SOSP組能顯著降低高脂血癥大鼠TXA2水平,增高PGI2血漿含量,從而明顯降低TXA2/PGI2比值。提示SOS和SOP能有效調(diào)節(jié)TXA2和PGI2之間的平衡,保護內(nèi)皮細(xì)胞及減輕內(nèi)皮功能障礙,減少血栓形成和維護正常的血管舒縮功能,起到抗AS和預(yù)防CHD作用。
功能不良的內(nèi)皮細(xì)胞重要特征之一就是合成分泌NO減少,使動脈的內(nèi)皮依賴性血管舒張功能障礙,引起AS早期病變[9]。本實驗中HCG組血漿NO含量較NCG組明顯減少,也說明了內(nèi)皮源性NO生成減少導(dǎo)致內(nèi)皮依賴性血管舒張功能受損是高脂血癥引起的血管病變和AS的早期特征之一。另有研究表明[10],NO在生物體內(nèi)作為一種超氧陰離子自由基清除劑,可通過清除氧自由基來抑制脂質(zhì)過氧化等作用;NO還具有抑制血小板聚集、單核細(xì)胞粘附作用,因此能預(yù)防AS性疾病的發(fā)生。本實驗結(jié)果顯示高脂膳食大鼠經(jīng)SOS和SOP干預(yù)后,血漿NO含量明顯升高,達到NCG組水平,尤其以復(fù)合干預(yù)效果最為顯著,表明SOS和SOP能有效改善高脂血癥引起的NO不足及內(nèi)皮依賴性血管舒張反應(yīng)下降,通過提高NO,清除體內(nèi)過多自由基,防止脂質(zhì)過氧化,及減少單核細(xì)胞在內(nèi)皮下粘附等作用有效預(yù)防AS性疾病的發(fā)生。
有研究顯示[11],高脂血癥時紅細(xì)胞膜中膽固醇含量增高,紅細(xì)胞變形能力下降而HWBV增大,并使紅細(xì)胞聚集性增加而LWBV增大;高脂血癥患者血漿大分子脂蛋白過多,使PSV、BRV增高。血液和血漿粘滯度的升高可損害微循環(huán)血流、在血液與內(nèi)皮細(xì)胞界面發(fā)生切變應(yīng)力異常、使血漿蛋白易與內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生作用、增加血栓形成傾向,導(dǎo)致粥樣硬化性血栓形成。本實驗中,用高脂膳食喂飼大鼠后發(fā)現(xiàn)大鼠HWBV、LWBV、PSV、BRV以及HCT均較正常膳食大鼠顯著增高,而干預(yù)的各組均有明顯下降,說明SOS和SOP可通過提高紅細(xì)胞的變形能力,降低紅細(xì)胞的聚集性來改變血液的粘滯狀態(tài),降低血液及血漿粘度,預(yù)防血中脂質(zhì)在主動脈壁的沉積。脂質(zhì)過氧化的中間產(chǎn)物自由基與最終分解產(chǎn)物丙二醛對細(xì)胞膜起損傷作用,影響膜的流動性和交換功能,使膜的脆性增大,變形性降低,紅細(xì)胞剛性增強,SOS和SOP可能通過抗脂質(zhì)過氧化,減少自由基與MDA對細(xì)胞膜的損傷作用,從而維護紅細(xì)胞正常功能,改善高血脂狀態(tài)下血液流變學(xué)異常。
本實驗結(jié)果表明,三個實驗組不僅能有效降低高脂血癥大鼠血清TC、TG、LDLC和升高HDLC水平,還能調(diào)節(jié)高脂血癥大鼠體內(nèi)TXA2、PGI2、NO等血管內(nèi)皮細(xì)胞活性物質(zhì)生成,改善血液流變學(xué)異常,因此具有明顯的調(diào)節(jié)血脂紊亂,抗AS和保護心血管的作用,并以SOS和SOP聯(lián)合應(yīng)用效果最佳,這為開發(fā)大豆低聚糖和多肽復(fù)合物在心血管保健品方面提供了資料。(參考來源:大豆低聚糖和低聚肽對高脂血癥大鼠血管活性物質(zhì)和血液流變學(xué)的影響,謝莎麗,局解手術(shù)學(xué)雜志2007年第16卷第5期)