为了系统准确地评价小米糠的抗氧化生物活性及其作用机制,东北农业大学食品学院的郭增旺、王中江*、江连洲*等人采用H2O2诱导HepG2细胞构建细胞氧化应激损伤模型,采用CCK-8检测细胞存活率,流式细胞仪检测胞内ROS水平,酶联免疫吸附测定法检测胞内抗氧化酶系活性,Western blotting法检测细胞凋亡通路蛋白表达量,以此评价小米糠黄酮(FMB)的抗氧化活性并探索其作用机理,从而为小米糠的功能性食品开发和抗氧化药物的研究提供理论依据。
1、FMB对H2O2诱导HepG2细胞存活率的影响
正常对照组:不加FMB和H2O2干预处理,只加入等量的PBS溶液;氧化应激模型组:不加FMB干预,加入等量的PBS溶液培养24 h后,加入终浓度为2 mmol/L H2O2溶液刺激1 h;实验组:FMB低、中、高剂量组(FMB-L、FMB-M、FMB-H,终质量浓度分别为50、100、150 μg/mL)干预24 h后,加入终浓度为2 mmol/L H2O2溶液刺激1 h。
与正常组相比,H2O2构建的氧化应激模型组的细胞存活率显着下降(P<0.05),这表明氧化应激模型构建成功;与模型组相比,FMB中、高剂量组能显着提升细胞存活率(P<0.05),且呈现量效关系。这表明FMB对HepG2具有一定程度的保护作用,能缓解H2O2对HepG2的氧化应激损伤。
2、FMB对H2O2诱导HepG2胞内ROS含量的影响
与正常组相比,H2O2构建的氧化应激模型组的胞内ROS水平显着上升(P<0.05);与模型组相比,FMB-L、FMB-M、FMB-H组均能显着提升细胞存活率(P<0.05),且呈现剂量依赖性关系。这表明FMB能显着缓解H2O2所引起HepG2胞内ROS水平的升高,抑制ROS对细胞膜和胞内物质的氧化损伤,进而发挥抗氧化应激功能。
3、FMB对H2O2诱导HepG2的MDA水平的影响
与正常组相比,H2O2构建的氧化应激模型组的胞内MDA浓度显着上升(P<0.05);与模型组相比,FMB-L、FMB-M、FMB-H组能显着降低胞内MDA浓度(P<0.05),且呈现剂量依赖性关系。这表明HepG2细胞经H2O2诱导后细胞膜发生严重损伤,而FMB能显着缓解活性氧对细胞膜脂质氧化损伤的影响,能减轻自由基对机体的氧化应激损伤。
4、FMB对H2O2诱导HepG2抗氧化物酶系活力的影响
与正常组相比,H2O2构建的氧化应激模型组的抗氧化物酶系活力显着降低(P<0.05);与模型组相比,FMB-L组的CAT活力显着升高,FMB-M和FMB-H组的SOD、CAT、GSH-Px活力显着升高。这表明该浓度下的H2O2能破坏细胞的氧化调节系统,降低胞内抗氧化酶系的活力,致使胞内的氧化动态平衡失衡和胞内MDA水平上升,导致细胞发生不可逆的氧化损伤;同时也表明氧化应激模型构建成功;而FMB预培养后能缓解H2O2造成的胞内抗氧化物酶系活力降低并且降低胞内MDA水平,对氧化应激损伤有保护作用,能提高机体对外界氧化应激的调控能力。
5、FMB对H2O2诱导HepG2的凋亡信号通路影响
与正常组相比,H2O2构建的氧化应激模型组的bax、p53和Caspase-3蛋白的表达量均显着上升(P<0.05);与模型组相比,FMB-L组的p53和Caspase-3蛋白表达量显着下降(P<0.05),FMB-M和FMB-H组的bax、p53和Caspase-3蛋白显着下降(P<0.05)。结合前面实验结果可知,该浓度下的H2O2能使细胞存活率降低,并且使胞内凋亡蛋白bax、p53和Caspase-3表达量显着升高。bax凋亡蛋白的水平上升表示细胞的线粒体凋亡通路被激活,线粒体遭受到氧化应激损伤;p53凋亡蛋白的表达量上升代表DNA发生损伤后,细胞进行自我基因修复,当损伤不可修复时则激活Caspase-3凋亡蛋白的表达,而Caspase-3蛋白是细胞发生凋亡的最终执行者。这表明H2O2能激活细胞线粒体凋亡通路和Caspase-3凋亡通路,进而导致细胞存活率下降。
结 论
结果表明:FMB能显着缓解H2O2引起的HepG2细胞存活率的降低和胞内ROS、MDA水平的升高,恢复抗氧化酶系酶活力和下调bax、p53和Caspase-3凋亡蛋白的表达量。这表明FMB能通过抑制细胞凋亡通路蛋白的表达,调控细胞的氧化还原系统、清除胞内活性氧、提高胞内抗氧化酶系的活性,缓解氧化应激对机体所造成的损伤,增强机体对外界氧化应激的调控能力。