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褪黑素对饲低硒粮大鼠微观结构的影响

来源:中华现代内科学杂志 作者:王辉,廉民学,张超英,李广元 2007-4-26
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摘要: [摘要] 目的 观察褪黑素对克山病病区低硒粮喂养的大鼠微观结构的影响。 方法 将SD大鼠分为3个组,分别用克山病病区低硒饲料、低硒饲料加硒、低硒饲料加褪黑素灌胃饲养,12周时检查心肌及肝脏病理损伤情况。结果 12周时低硒组大鼠光镜下见心肌局限性炎症,电镜下见心肌细胞线粒体明显损伤。加硒组与褪黑素组心肌形态学检......


     [摘要]   目的   观察褪黑素对克山病病区低硒粮喂养的大鼠微观结构的影响。 方法   将SD大鼠分为3个组,分别用克山病病区低硒饲料、低硒饲料加硒、低硒饲料加褪黑素灌胃饲养,12周时检查心肌及肝脏病理损伤情况。结果   12周时低硒组大鼠光镜下见心肌局限性炎症,电镜下见心肌细胞线粒体明显损伤。加硒组与褪黑素组心肌形态学检查均未发现明显的病变。12周时低硒组大鼠光镜下肝脏病变检出率明显高于其他两组。 结论   褪黑素可以预防低硒引起的大鼠心肌及肝脏的微观结构损伤,其保护作用可能与抗氧化机制有关。

    [关键词]   褪黑素;低硒;心肌损伤;肝脏损伤

       Effects of melatonin on microstructure lesion of rats fed with lowselenium diet

    WANG Hui,LIAN Minxue,ZHANG Chaoying,et al.Department of Geratology,the Second Hospital of Xian Jiaotong University,Xian 710004,China

    [Abstract]   Objective   To observe the effects of melatonin on microstructure lesion of SpragueDawley rats caused by lowselenium diet of Keshan Disease area. Methods   The rats were divided into three groups and fed with lowselenium diet of Keshan Disease area,seleniumsupplemented diet and lowselenium diet with melatonin(intragastric administration)respectively for twelve weeks,then myocardium lesion and liver lesion were examined in rats.  Results   Myocarditis under light microscope and mitochondrial damage under electron microscope can be found in the lowselenium group;Frequency of liver lesion occurred in lowselenium were significicantly higher than the other two groups(P<0.05). Conclusion   Melatonin can protect microstructure of rats from damaging caused by lowselenium diet which might be related to an antioxidative mechanism.

    [Key words]   melatonin;low selenium;myocardium lesion;liver lesion

    硒是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性中心,长期缺硒可以导致脂质过氧化代谢产物增加[1],最终出现组织结构和功能损害。动物实验显示,长期食用克山病病区低硒粮会导致心肌氧化损伤[2]。具有较高水平酶活力的肝脏对低硒更为敏感,用低硒粮喂养大鼠,肝脏病变的检出率高于心肌病变检出率[3]。补硒可以预防克山病病区低硒粮引起的心肌及肝脏损伤,但由于硒的生物学效应具有双向性,若补硒过量则非但不能起到提高机体抗氧化功能的作用,反而会使机体的脂质过氧化反应增强[4],因此,研究其他具有抗氧化作用的物质对低硒所致机体氧化损伤的影响,具有重要意义。

    褪黑素(melatonin,MT)是松果体合成与分泌的神经内分泌激素。近10年来褪黑素的抗氧化作用[5,6]已经引起人们的普遍关注,本实验的目的在于:研究褪黑素能否预防克山病病区低硒粮引起的大鼠心肌及肝脏的微观结构损伤。

    1   材料与方法

    1.1   实验动物和饲料   健康雄性SD大鼠48只,4周龄,体重70~90 g,由西安交通大学医学院实验动物中心提供。随机分为3组:(1)低硒组:基础饲料组(硒含量为0.012 mg/kg)。(2)加硒组:基础饲料,饮水中加入硒0.3 mg/L。(3)褪黑素组:基础饲料,褪黑素按照10 mg/(kg·d)剂量灌胃给药。模拟克山病病区低硒饮食特点配制动物饲料[7,8]。配制饲料所用的玉米、大豆、大米均采自陕西省黄陵县克山病病区。

    1.2   主要试剂   褪黑素为Sigma公司产品,亚硒酸钠为国产分析纯。

    1.3   实验方法   大鼠饲养12周后,麻醉下静脉取血,置于肝素抗凝试管中。随后打开胸腔及腹腔,从心尖部取1 mm3组织块1~2块,并取1 mm3肝组织块2~3块,分别置于2.5%戊二醛中,随即将心脏冠状切开,置于10%中性甲醛中,并从肝脏同一部位取2块组织,置于10%中性甲醛中固定。常规制作光镜和透射电镜片。血硒测定采用2,3-二氨基萘荧光法。所有标本制作条件严格相同,以避免人工误差。

    1.4   统计学方法   所有数据均用均数±标准差(x±s)表示,组间比较用t检验

    2   结果

    2.1   血硒   每组大鼠的血硒值分别为:低硒组(0.039±0.010)μg/ml;加硒组(0.402±0.057)μg/ml;褪黑素组(0.047±0.016)μg/ml。低硒组或褪黑素组大鼠的血硒值显著低于加硒组(P<0.01)。

    2.2   心肌病理学检查结果

    2.2.1   大鼠心肌组织HE切片   见图1。低硒组(a)大鼠中有5例检出病变,均为局限性炎症表现。而加硒组(b)和褪黑素组(c)心肌光镜下未见异常改变。

    2.2.2   心肌常规透射电镜结果   见图2。低硒组(d)心肌细胞线粒体肿胀增大、大量增生、基质密度下降、嵴排列紊乱,部分线粒体嵴溶解,极端肿胀的线粒体呈空泡状变,线粒体外膜部分缺损。加硒组(e)和褪黑素组(f)超微结构改变不明显。

    2.3   肝脏病理学检查结果

    2.3.1   肝组织HE切片   见图3。低硒组(a)大鼠中检出5例肝组织灶状坏死、脂肪变性,2例汇管区炎症。加硒组(b)、褪黑素组(c)分别检出汇管区炎细胞浸润1例。 表1   各组实验大鼠肝脏病变检出率   (略)注:与低硒组比较,*P<0.05

    2.3.2   电镜下肝细胞形态学比较   见图4。低硒组(d)病变区的肝细胞核染色质凝聚,沿着核膜下分布,密度稍增高。肝细胞线粒体增多、肿胀增大,粗面内质网扩张,胞浆内可见多少不等的脂滴。加硒组(e)见肝细胞胞浆中少量脂滴,线粒体轻度肿胀。褪黑素组(f)超微结构无明显改变。     

    3   讨论

    硒是GSH-Px的活性中心,GSH-Px可以清除脂质过氧化物,保护心肌及肝细胞免受其损害。以往的试验证实,克山病病区低硒粮喂养大鼠可以引起抗氧化酶GSH-Px活性减低,脂质过氧化代谢产物增加[2]。最终出现心肌及肝脏结构的氧化损伤。

    在本实验中用低硒粮喂养大鼠12周时,低硒组大鼠心肌光镜下有5例呈局限性炎症改变,电镜下线粒体肿胀增大、大量增生,部分空泡变,线粒体外膜部分缺损。而加硒组心肌光镜及电镜下均未见明显病理改变。低硒组大鼠光镜下肝病变检出率为43.75%,显著高于加硒组6.25%。结合电镜观察结果证实:克山病病区低硒粮可以引起心肌及肝脏微观结构的损害。

    在本实验中低硒饲料加褪黑素灌胃组大鼠喂养12周时,与低硒组相比,该组大鼠心肌光镜及电镜下均未见明显病理改变,肝细胞光镜下仅检出1例汇管区少量炎细胞浸润,未检出肝坏死;超微结构观察未见明显病理改变。说明:褪黑素可以预防低硒引起的心肌及肝脏的过氧化损伤,作用可能与其抗氧化机制有关。

    褪黑素化学名称为N-乙酰-5-甲氧基色胺,属于吲哚胺类激素。目前研究认为,它是已知的抗氧化作用最强的自由基清除剂。有研究证实MT清除羟自由基的能力比谷胱甘肽、甘露醇分别大5倍、14倍,清除氧自由基的能力比断链抗氧化剂维生素E强2倍[6]。对MT受体的研究表明[9]:心肌细胞及肝细胞上有MT受体,是MT作用的靶点。     

    褪黑素的抗氧化作用具有广泛性和复合性。它能直接中和羟自由基和过氧化自由基,还能通过激活超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px),抑制一氧化氮合酶的活性,起到间接抗氧化的作用[6,10]。许多抗氧化剂局限作用于细胞的某一部位,MT则由于脂溶性很高并有较好的水溶性,易于通过血脑屏障及其他生理屏障,具有高度弥散穿透能力,可在细胞膜、胞浆和细胞核中都发挥抗氧化作用。MT这种抗氧化作用的广泛性和复合性,使其在保护机体免于自由基损伤中起非常重要的作用。而且MT对机体一般无毒性,对于抗氧化性损伤更具有实用价值,值得进一步研究应用。

     [参考文献]

    1   Ji LL,Stratman FW,Lardy HA.Antioxidant enzyme response to selenium deficiency in rat myocardium.Am Coll Nutr,1992,11(1):79-86.

    2   李芳生,关金阳,邹黎明,等.缺硒所致心肌线粒体膜氧化损伤的研究.中华病理学杂志,1990,19(3):136-138.

    3   谷伯起,崔可心,杨俊华,等.低硒对大鼠肝、心、骨骼肌形态结构的影响.上海第一医学院学报,1985,12(5):350-353.

    4   Stewart MS,Spallholz JE,Neldner KH,et al.Selenium compounds have disparate abilities to impose oxidative stress and induce apoptosis.Free Radic Biol Med,1999,26(1-2):42-48.

    5   Baydas G,Ozer M,Yasar A,et al.Melatonin prevents oxidative stress and inhibits reactive gliosis induced by hyperhomocysteinemia in rats.Biochemistry,2006,71(Supp 1):91-95.

    6   Pieri C,Marra M,Moroni F,et al.Melatonin:a peroxyl radical scavenger more effective than vitamin E.Life Sci,1994,55(15):271-276.

    7   梯保雄,韩福生,于维汉.蛋白质对饲克山病病区粮大鼠心肌损伤的保护作用.中国地方病学杂志,2002,21(4):245-247.

    8   张桂珍,井玲,李广生,等.钙、硒与维生素E对饲予克山病病区粮大鼠心肌细胞抗氧化能力的影响.中国地方病学杂志,1994,13(5):264-267.

    9   Sallinen P,Saarela S,Ilves M,et al.The expression of MT1 and MT2 melatonin receptor mRNA in several rat tissues.Life Sci,2005,76(10):1123-1134.

    10   Taysi S,Ucuncu H,Elmastas M,et al.Effect of melatonin on lipid peroxidation,glutathione and glutathionedependent enzyme activities in experimental otitis media with effusion in guinea pigs.J Pineal Res,2005,39(3):283-286.

   作者单位: 1 710004 陕西西安,西安交通大学第二医院老年病科(△心内科)

    2 710061 陕西西安,西安交通大学第一医院神经外科

    3 710061 陕西西安,西安交通大学医学院地方病教研室

   (编辑:田   雨)


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