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编号:10235947
硒多糖、亚砷酸钠对大鼠肝微粒体酶和GSH-Px等的影响
http://www.100md.com 《毒理学杂志》 1999年第1期
     作者:程继忠 邬惠琼 海涛 宋瑞琨

    单位:程继忠 邬惠琼 宋瑞琨 (同济医科大学环境毒理学教研室 武汉 430030); 海 涛 (同济医科大学职业医学研究所)

    关键词:硒多糖;亚砷酸钠;微粒体酶;谷胱甘肽过氧化物酶;脂质过氧化

    卫生毒理学杂志990102 内容摘要 研究了硒多糖、亚砷酸钠在体内、外对大鼠肝微粒体酶细胞色素P-450、b5、NAD(P)H-细胞色素C还原酶、谷胱甘肽硫转移酶(GST)的影响;并通过测定硒多糖、亚砷酸钠对肝谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和脂质过氧化(LPO)的影响,探讨了硒、砷相互作用的机理。结果表明:连续7天腹腔注射0.2mg/kg硒多糖,细胞色素P-450、b5的含量、GST的活性降低(P<0.05);硒多糖明显诱导GSH-Px的活性,降低脂质过氧化,拮抗亚砷酸钠对LPO的作用。亚砷酸钠显著增强肝细胞脂质过氧化(P<0.05),对GSH-Px和肝微粒体酶无明显影响。
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    Effects of selenium polysaccharide and sodium arsenite on rat liver mitocrosomal enzymes and glutathione peroxidase activity

    Cheng Ji-zhong Wu Hui-qiong et al.

    (Dept.of Environmental Toxicology,Tongji Medical University,Wuhan 430030)

    Hai Tao

    The effects of selenium polysaccharide and sodium arsenite on the contents of microsomal cytochrome P450,b5 and activities of NAD(P)H cytochrome C reductase and glutathione S-transferase in rat were studied in vivo and in vitro experiments.And the mechanism was also illuminated by determining their effects on the activity of glutathione peroxidase(GSH-Px) and the lipid peroxidation.The results indicated:the contents of microsomal cytochrome P450 and b5 were decreased,activity of glutathione S-transferase was inhibited after seleniunm polysaccharide administered by intraperitoneal injection daily for 7 days at a dose of 0.2mg/kg.The GSH-Px activity was increased to 1.7 times of control group and the lipid peroxidation was decreased significantly by selenium polysaccharide(P<0.05).While sodium arsenite induced to increase the content of lipid peroxidation obviously(P<0.05) and had not appear to affect the liver cytosolic glutathione peroxidase and microsomal enzyme activities in vivo.These finding suggested that selenium polysaccharide could protect against lipid peroxidation induced by arsenic.
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    Key words:selenium polysaccharide;sodium arsenite;microsome engymes;glutathion peroxidase;lipid peroxidation

    硒是人体必需的微量元素。一定水平的硒对于维持人体正常生理功能具重要意义,对于防癌、抗癌也有重要作用[1]。硒多糖是从湖北恩施地区天然资源箬叶植物中提取的一种有机硒,具有毒性小,资源丰富的特点。砷可致癌,我国云南锡矿工人的肺癌的主要原因就是与砷的摄入有关。已往在研究硒砷相互作用方面,主要从砷抑制硒中毒的角度出发,而有关硒对砷中毒的影响方面研究甚少。我们拟从体内、体外试验研究硒多糖、亚砷酸钠对微粒体酶和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、脂质过氧化(LPO)的影响,探讨其相互作用机制。

    材料与方法

    1.试剂;5,5′-二硫代双-2(2-苯硝基甲酸)(DTNB)、牛血清蛋白(BSA)、NAD(P)H、细胞色素C为Sigma产品;二硫代苏糖醇(DTT)为Boehringer Mannheim公司产品;四乙氧基丙烷(TEP),为Fluka产品;硒多糖(湖北恩施地区的一种植物提取物),由华中理工大学化学系提供;亚砷酸钠为上海化学试剂二厂产品。其余试剂均为分析纯。
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    2.动物和处理方法:雄性SD大鼠(200±20)g,由同济医科大学医学实验动物研究中心提供。随机分成4组,每组10只。(1)对照组,生理盐水。(2)硒多糖组,0.2mg/kg。(3)亚砷酸钠组,10mg/kg。(4)硒多糖+亚砷酸钠组,于大鼠两侧腹腔分别先后注射亚砷酸钠10mg/kg和硒多糖0.2mg/kg。以上4组,每天以腹腔注射给药一次,连续7天。第7天处理后24小时,麻醉大鼠并断头处死,取出肝脏,按Remmer[2]的方法制备肝微粒体。亚细胞成份保存于-70℃(0.25mol/L蔗糖,0.1mol/L磷酸钾缓冲液,pH7.4)。用Folin酚法测蛋白浓度。

    3.酶活性分析:微粒体细胞色素P450和细胞色素b5的含量及NAD(P)H-细胞色素C还原酶活性按Cheng等[3]的方法测定。以1-氯-2,4-二硝基苯作为底物测定胞浆谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性[4]。GSH-Px活性:用预冷的生理盐水经门静脉灌注肝脏,然后加入5倍体积的0.25mol/L蔗糖溶液,匀浆。低温30000g离心30分。取上清100μl,加入2.58ml的50mmol/L磷酸盐缓冲液(pH7.4,含5nmol/L EDTA),按Lawmedce和Burk[5]的方法测酶活性。脂质过氧化物按Ohkawa[6]的方法测定,用1,1,3,3-四乙氧基丙烷作为标准,TBA-RS水平用TMP nmol/g肝重表示。
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    4.体外实验中酶活性分析:用去离子水配制不同浓度的硒多糖和亚砷酸钠溶液。样品(肝微粒体和肝匀浆)分别与终浓度为10-7~10-3mol/L的亚砷酸钠溶液混合,于30℃水浴30分。按方法[3]测定相应指标。加入终浓度为10-5mol/L的硒多糖测定其与亚砷酸钠的相互作用。

    5.统计学分析:用方差检验并两两比较。

    结 果

    1.硒多糖、亚砷酸钠对大鼠肝微粒体的影响:

    如表1所示,硒多糖单独作用或硒多糖和亚砷酸钠共同作用于机体时,均使大鼠肝细胞色素P-450、细胞色素b5的含量和GST活性下降;硒多糖单独作用使之分别相当于对照组的57%、70%和62%。与亚砷酸钠同时处理动物后,则分别相当于对照组的54%、67%和77%。差异具有显著性(P<0.05)。亚砷酸钠连续处理7天对微粒体细胞色素P-450和细胞色素b5的含量和GST的活性无明显影响。各组对NAD(P)H-细胞色素C还原酶的影响不明显。在GST反应体系中,加入不同浓度的受试物,在10-7~10-3mol/L的浓度范围内,硒多糖对GST活性产生抑制作用,且呈剂量-效应关系。
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    表1 硒多糖和亚砷酸钠在体内对大鼠肝微粒体酶的影响(±s,n=10) 组别

    细胞色素含量(pmol.g-1)

    细胞色素C还原酶(pmol.min-1.g-1)

    GST

    (mmol.min-1.g-1)

    P-450
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    b5

    NADH

    NADPH

    对照组

    3.73±2.11

    1.72±0.82

    164.65±54.30

    16.30±4.04

    0.91±0.09

    硒多糖组

    2.11±1.24*

    1.21±0.45*
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    142.02±51.18

    14.15±3.21

    0.56±0.07*

    亚砷酸钠组

    3.06±1.39

    1.42±0.45

    161.40±50.94

    14.91±2.50

    0.96±0.09

    亚砷酸钠+硒多糖组

    2.02±0.68*
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    1.16±0.29*

    157.92±47.95

    15.32±2.73

    0.70±0.06*

    与对照组相比*P<0.05。

    2.硒多糖、亚砷酸钠对大鼠肝匀浆上清液GSH-Px活性和LPO影响:

    (1)硒化合物、砷对GSH-Px活性的影响:结果见图1。硒多糖及硒多糖+亚砷酸钠均使GSH-Px活性增强,对该酶具有明显的诱导作用(P<0.05),分别是对照组的1.7和1.5倍;亚砷酸钠对该酶无明显影响。体外试验中,从图2可见,硒多糖及硒多糖+亚砷酸钠在10-7~10-5mol/L的浓度范围内,使GSH-Px活性增强,但随着浓度的进一步升高,酶活性开始下降。亚砷酸钠在10-7~10-3mol/L的浓度范围内,对该酶活性无明显影响。
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    图1 硒多糖和亚砷酸钠在体内对大鼠过氧化物酶活性和脂质过氧化作用的影响

    图2 硒多糖和亚砷酸钠在体外对大鼠GSH-Px活性的影响

    (2)硒多糖、亚砷酸钠对大鼠肝LPO的影响:体内试验结果见图1。硒多糖可降低LPO作用,相当于对照组的75%(P<0.05)。亚砷酸钠可显著增强大鼠LPO作用,使丙二醛的生成量增加了57%(P<0.05),硒多糖+亚砷酸钠对LPO的影响分别相当于对照组和亚砷酸钠单独作用时的93%和59%。表明硒多糖能拮抗砷对LPO的影响。

    体外试验:硒多糖在10-6~10-3mol/L浓度范围内,可抑制LPO作用,使其降低70%,显示硒多糖自身的抗氧化性。亚砷酸钠在10-7~10-3mol/L范围内,对LPO无明显影响;但砷可使硒多糖在10-6~10-3mol/L的浓度范围内对LPO的影响减少48%。结果见图3。
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    图3 硒多糖和亚砷酸钠在体外对大鼠肝脂质过氧化作用的影响

    讨 论

    细胞色素P-450依赖的单加氧酶是许多内源性物质和外来化合物氧化代谢的主要酶类,其主要存在于肝脏内质网上。深入研究表明许多生理和环境的因素可调节肝单加氧酶。本研究中,硒多糖显著降低大鼠肝微粒体细胞色素P-450和细胞色素b5的含量,并在体内、体外均抑制GST的活性。而P-450和b5含量的下降,影响硒多糖在生物转化中的I相氧化反应:GST活性的抑制干扰了硒多糖代谢产物的Ⅱ相结合反应。延长了它的生物半衰期,使体内血硒浓度相应升高,更有效的发挥其生物作用。亚砷酸钠对该酶没有明显影响,Szinic[7]等认为亚砷酸钠可能存在其它的代谢途径。但亚砷酸钠能部分拮抗硒多糖对肝微粒体酶的影响,从而加快硒多糖在体内的代谢,促进其从体内的排除,降低血硒浓度,影响其发挥生理功能。

    GSH-Px是体内广泛存在的一种催化过氧化物分解的抗氧化酶,它以谷胱甘肽作为受氢体,清除体内有害的过氧化物,阻断脂质过氧化链反应GSH-Px是一种含硒酶,在一定范围内与机体摄入的硒量成正相关。我们发现,硒多糖显著增强GSH-Px的活性,在体内外均能降低脂质过氧化作用,说明硒多糖不仅能通过提高GSH-Px的活性催化过氧化物的还原,而且其自身具有抗氧化性;亚硒酸钠在体内可明显增强线粒体膜LPO,因而破坏膜蛋白的结构,干扰膜蛋白功能的正常发挥。而在体外试验中,亚砷酸钠对脂质过氧化作用无明显影响。这与体内体外砷的代谢方式不同有关。三价砷在体内进行甲基化的过程中,与氧分子反应,产生活性氧对膜进行攻击[8],而体外砷的甲基化反应不能正常进行,因此造成体内体外试验结果的不同。硒多糖通过GSH-Px的活性消除有害的过氧化代谢产物,阻断脂质过氧化链反应,拮抗了亚砷酸钠对膜的损伤作用。有文章指出,亚硒酸钠可拮抗亚砷酸钠对大鼠肝线粒体琥珀酸脱氢酶和丙酮酸脱氢酶的抑制作用[9]。同时,亚砷酸钠也可影响硒多糖GSH-Px的诱导作用。硒多糖与亚砷酸钠的相互作用与体内巯基有关。Neganama[10]等也有相似的结论。
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    综上所述,硒多糖和亚砷酸钠的相互作用主要表现在,亚砷酸钠能拮抗硒多糖对肝微粒体酶的影响,从而加快硒多糖在体内的代谢,促进其从体内的排除,降低血硒浓度,影响其发挥生理功能。而硒多糖拮抗亚砷酸钠的作用主要是通过自身的抗氧化性和增强GSH-Px的活性,抑制砷导致的LPO,减少亚砷酸钠对机体的损害作用。

    国家自然科学基金资助项目(No.39170660)

    参考文献

    1.Wen C C.Cytoprotective effect of reduced glutathione in arsenical-induced endothelial cell injury.Toxicology,1991,69:101.

    2.Remmer H,Greim H,Schenkman J B,et al.Methods for the evaluation of hepatic microsomal mixed function oxidase levels and cytochrome P450.Methods Enzymol,1967,10:703~708.
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    3.Cheng Jizhong,Wu huiqiong,Song Ruikun,et al.Effect of in Vivo and in Vitro treatment with Arsenite on Rat hepatic mitochondrial and microsomal enzymes.Journal of Tongji Medical University,1996,25.

    4.Warholm M,Guthenberg C,Von Bahn C,et al.Glutathione transferase from human liver.Methods Enzymol.1985,113:499~501.

    5.Lawrence R A,and Burk R F.Glutatione peroxidase activity in selenium-deficient rat liver.Biochem Biophys Res Commun,1976,71;952~958.
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    6.Ohkawa H,Ohishi N,Vagi K.Assay for lipid perosides in animal tissues by thiobarbituricf acid reaction.Anal Biochem,1979,95:351.

    7.Szinicz L,Forth W.Effect of As2O3 on gluconeogensis.Arch Toxicol,1988,61:444~449.

    8.Yamaka K.Induction of DNA damage by DMAA,a metabolite of inorganic arsenics,is for the major part likely due to its peroxyl radical.Biochem Biophy Res Commun,1990,168:58.

    9.程继忠,邬惠琼,宋瑞琨,等.亚砷酸钠对大鼠肝线粒体和微粒体酶的影响.卫生研究,1996,25(5):301~304.

    10.Naganama A.The interaction of selenium with various matels in vitro and in vivo.Toxicology,1983,29:77.

    (修回日期 1998年7月), 百拇医药