盐胁迫环境下发菜胞外多糖抗氧化作用及镇痛

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发菜(Nostocflagelliforme)又名发状念珠藻,是一种陆生经济蓝藻,发菜的营养价值很高,富含碳水化合物和蛋白质。食用发菜对佝偻病、高血压、产后血亏等疾病有改善作用,发菜还能通便利尿、清热解毒、愈合伤口及降低血脂与胆固醇含量。发菜可以在逆境(低温、少水、高盐等)下生存,因为发菜在生长代谢过程中分泌到细胞外的长链多糖,即发菜胞外多糖(EPS)一方面作为渗透调节物质发挥作用;另一方面会在细胞表面形成保护膜,保护机体蛋白质不失活。

本实验拟进一步研究其他培养条件下盐胁迫发菜胞外多糖抗氧化与抗炎镇痛活性。陕西科技大学食品与生物工程学院的常相娜、陈雪峰*和龚频等人以BG-11(含氮)培养液、光照强度30μmol/(m2·s)、NaCl浓度0.3mol/L、连续培养15d条件下获得的盐胁迫发菜胞外多糖为研究对象,采用温浴甩尾法及急性炎症模型对发菜EPS的镇痛抗炎作用进行初步研究,并结合研究发菜EPS体外的抗氧化作用,旨在为进一步开发利用发菜EPS提供一定的理论依据。

1发菜EPS体外抗氧化作用结果

1.1羟自由基清除能力如图1所示,无盐胁迫发菜胞外多糖与盐胁迫发菜胞外多糖均表现出对羟自由基的清除能力。与对照组相比,当发菜EPS质量浓度低于0.4mg/mL时,羟自由基的清除能力从高到低为盐胁迫发菜胞外多糖>无盐胁迫发菜胞外多糖>对照组;当发菜EPS质量浓度为1~2mg/mL时,羟自由基清除能力从高到低为对照组>盐胁迫发菜胞外多糖>无盐胁迫发菜胞外多糖。总体来看,盐胁迫发菜胞外多糖的羟自由基清除能力优于无盐胁迫发菜胞外多糖。当发菜EPS质量浓度达到0.8mg/mL时,盐胁迫发菜胞外多糖组的羟自由基清除率达到51.81%,此质量浓度下无盐胁迫发菜胞外多糖组的羟自由基清除率为42.40%。伴随发菜EPS质量浓度增大羟自由基的清除能力也逐渐增强,呈现出较为明显的量效关系,但增幅逐渐减小。1.2O2-·清除能力盐胁迫发菜胞外多糖与无盐胁迫发菜胞外多糖的O2-·清除能力结果如图2所示,在测定质量浓度范围下,盐胁迫发菜胞外多糖与无盐胁迫发菜胞外多糖均具有较强的O2-·清除能力。当发菜EPS质量浓度为0~0.1mg/mL时,无盐胁迫发菜胞外多糖的O2-·清除能力强于对照组;发菜EPS质量浓度为0.2~2mg/mL时,O2-·清除能力由高到低为对照组>盐胁迫发菜胞外多糖>无盐胁迫发菜胞外多糖。O2-·清除能力与发菜EPS质量浓度呈现一定正相关性。盐胁迫发菜胞外多糖的清除能力强于无盐胁迫发菜胞外多糖,当发菜EPS质量浓度为0.4mg/mL时,盐胁迫发菜胞外多糖与无盐胁迫发菜胞外多糖的O2-·清除能力分别为57.28%和50.07%,O2-·清除率增幅随发菜EPS质量浓度增大逐渐减缓。1.3DPPH自由基清除能力图3所示为盐胁迫发菜胞外多糖与无盐胁迫发菜胞外多糖的DPPH自由基清除能力结果。相比于对照组,在测定质量浓度范围下,DPPH自由基清除能力从高到低为对照组>盐胁迫发菜胞外多糖>无盐胁迫发菜胞外多糖。总体来看,盐胁迫发菜胞外多糖与无盐胁迫发菜胞外多糖对DPPH自由基清除能力低于对羟自由基与O2-·。当发菜EPS质量浓度达到2mg/mL时,盐胁迫发菜胞外多糖与无盐胁迫发菜胞外多糖的DPPH自由基清除能力分别为41.97%和36.46%,盐胁迫发菜胞外多糖对DPPH自由基的清除能力优于无盐胁迫发菜胞外多糖,且在实验质量浓度范围内,DPPH自由基清除能力与发菜EPS质量浓度呈现正相关。

2不同注射方式下发菜EPS的镇痛作用

通过温浴甩尾法评价EPS的镇痛作用。0min时各组小鼠痛阈值差异无统计学意义。由图4可知,皮下注射发菜EPS后,除生理盐水组外,皮下注射盐胁迫发菜胞外多糖与无盐胁迫发菜胞外多糖均有镇痛效果(图4A),各组小鼠在20、30、40min时痛阈值均延长,表明发菜EPS具有显著的镇痛作用(P<0.05);由图4B可知,皮下注射发菜EPS在30min时所有剂量都表现出极显著的镇痛效果(P<0.01)。伴随发菜EPS在小鼠体内代谢,注射发菜EPS50、60min时,镇痛作用不再显著。注射相同质量浓度的发菜EPS溶液,盐胁迫发菜胞外多糖镇痛效果比无盐胁迫发菜胞外多糖更好(图4A)。由图4B可知,盐胁迫发菜胞外多糖低、中、高剂量痛阈值分别为4.92、5.04、4.99s,结果表明皮下注射盐胁迫发菜胞外多糖10mg/kgmb发菜EPS溶液可显著延长温浴导致的小鼠甩尾反应时间,使痛阈值达到最大。图5所示的腹腔注射发菜EPS镇痛效果与皮下注射具有相类似规律,注射相同质量浓度的发菜EPS溶液,盐胁迫发菜胞外多糖镇痛效果比无盐胁迫发菜胞外多糖更好(图5A);图5B则表明不同剂量的盐胁迫发菜胞外多糖相比较,低、中、高剂量最高痛阈值分别为5.12、5.42、5.17s,中剂量10mg/kgmb发菜EPS溶液效果最好。结合图4与图5,比较皮下注射和腹腔注射两种发菜EPS注射方式,相较于阿司匹林组,腹腔注射发菜EPS镇痛效果优于皮下注射的镇痛效果。皮下注射发菜EPS后,在30min时所有剂量都表现出极显著镇痛效果,具有显著镇痛效果的时间区间为30~40min,说明注射发菜EPS后,镇痛效果逐步发挥,30min时药效最好。随着时间延长,发菜EPS在体内代谢,镇痛作用减弱。腹腔注射发菜EPS后,不同剂量的盐胁迫发菜胞外多糖溶液均可延长小鼠温浴甩尾的时间,20min时所有剂量都表现出显著镇痛效果(P<0.05),镇痛效果发挥的主体时间为20~30min。

3发菜EPS的抗炎作用

如图6A所示,相较于空白对照组,无盐胁迫发菜胞外多糖组及盐胁迫发菜胞外多糖组均能极显著抑制二甲苯所致的小鼠耳廓肿胀(P<0.01),其中盐胁迫发菜胞外多糖肿胀抑制率(43.11%)高于无盐胁迫发菜胞外多糖的肿胀抑制率(32.88%),说明抑制二甲苯致小鼠耳廓肿胀方面,盐胁迫发菜胞外多糖优于无盐胁迫发菜胞外多糖。图6B表明低剂量组可以显著抑制二甲苯所致的小鼠耳廓肿胀(P<0.05),中剂量组与高剂量组均能极显著抑制二甲苯所致的小鼠耳廓肿胀(P<0.01),且盐胁迫发菜胞外多糖抗炎效果与剂量呈正相关,当盐胁迫发菜胞外多糖剂量为30mg/kgmb时,肿胀抑制率最高为43.11%。

讨论

本实验采用体外自由基清除能力实验评价盐胁迫发菜胞外多糖的抗氧化性能,实验结果表明:相比于无盐胁迫发菜胞外多糖,盐胁迫发菜胞外多糖对羟自由基、O2-·、DPPH自由基3种不同类型自由基的清除能力均有所提高。自由基具有高氧化活性,化学性质非常活跃,被认为是导致机体各类损伤的根本原因。盐胁迫条件下发菜产生的EPS是一种应激性的代谢产物,合成受到逆境的影响,使得EPS的单糖组成发生改变。盐胁迫发菜胞外多糖具有更为突出的自由基清除能力,可能与其糖醛酸结构含量上升相关。然而,根据文献报道,除单糖组成外,单糖联动位置、多糖的三维结构都可能与多糖的抗氧化性有关,因此,是否还有其他结构特征与盐胁迫发菜胞外多糖的抗氧化活性相关仍需进一步研究。本实验通过温浴甩尾实验探讨发菜EPS的抗炎镇痛活性。镇痛实验结果显示,发菜EPS能明显延长温浴甩尾的时间,其中盐胁迫发菜胞外多糖镇痛效果优于无盐胁迫发菜胞外多糖,且腹腔注射(20min)相较于皮下注射(30min)起效速度快,镇痛效果更显著,产生上述差异的主要原因可能是两种发菜EPS注射方式的代谢动力学差异。本实验研究结果表明盐胁迫发菜胞外多糖具有良好的体外抗氧化活性,同时也具有体内镇痛抗炎活性,但几种活性之间的关联性及盐胁迫发菜胞外多糖在体内发挥活性的作用机理还有待深入研究。本实验采用体外自由基清除能力实验评价盐胁迫发菜胞外多糖的抗氧化性能,并通过温浴甩尾和二甲苯致炎实验研究发菜EPS的抗炎镇痛活性,结果表明相较于无盐胁迫发菜胞外多糖,盐胁迫发菜胞外多糖具有更好的体外抗氧化与抗炎镇痛活性。为发菜EPS进一步作为功能性食品和多糖药品等高附加值产品的加工开发提供了数据支持和理论依据。

本文《盐胁迫环境下发菜胞外多糖抗氧化作用及镇痛抗炎活性》来源于《食品科学》年41卷17期-页,作者:常相娜,陈雪峰,龚频,杨文娟,王兰,袁霞,刘宁。DOI:10./spkx---。点击下阅读原文即可查看文章相关信息。

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