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虾壳红色素的抗氧化和抗肿瘤作用

发布日期:2016-04-20

文章编号:1001-909X(1999)02-0026-04

 

虾壳红色素的抗氧化和抗肿瘤作用

汪振诚,陈永刚,刘子贻,沈奇桂,朱寿民

(浙江大学湖滨校区生物化学教研室,浙江杭州  310031)

摘 要:为综合利用虾、蟹等水产品壳废料,采用有机溶剂萃取方法提取虾壳中的红色素,它是一类以虾青素(又名超级维生素E)及其酯为主的类胡萝卜素。比较虾壳红色素与维生素C在抑制小鼠肝匀浆脂质过氧化,以及抑制人大肠癌SW1116细胞株增殖的作用。结果表明虾壳红色素对小鼠肝匀浆脂质过氧化具有明显的抑制作用,其效果比维生素C10倍以上;浓度为1×10-9 1×10-8 mol/L虾壳红色素对人大肠癌SW1116细胞株增殖抑制率分别为23.4%39.0%,在浓度为1×10-7mol/L中培养的细胞基本死亡。提示了虾、蟹壳废料潜在的应用价值。

关键词:类胡萝卜素;虾青素;抗氧化;抗肿瘤

中图分类号: Q54; Q586     文献标识码: A

类胡萝卜素是一类常见的复烯类色素,广泛分布于动植物体内。研究表明,类胡萝卜素是体内单线态氧的淬灭剂,可以降低脂质的过氧化,同时,流行病学认为类胡萝卜素能降低各种癌的发生率。以往所研究的主要为植物源性的类胡萝卜素,如β-胡萝卜素和叶黄素,而对动物源性的研究不多。虾、蟹壳中富含以虾青素(又名超级维生素E)为主的类胡萝卜素,全世界每年产生的几百万吨水产壳废料大多被用于提取几丁质,而对虾壳色素方面的研究报道相对地少得多,国内几乎没有系统研究。本实验从虾壳中提取类胡萝卜素——虾壳红色素,并进一步研究其在抗氧化及抗肿瘤上的生物学性质,以探索对水产壳废料的综合利用。

1 材料与方法

1.1 材料

电热恒温水浴箱(上海医疗器械五厂)CO2培养箱(WJ -12F,日本HIRSAWA公司)24孔培养平板(NUNC, DENMARK)、相差倒置显微镜(37Xa,上海)、超净工作台(苏州净化设备公司)RPMI -1640培养基(瑞典Pharmacia公司)、小牛血清(杭州四季青生物材料研究所)、四乙氧基丙烷(Fluka公司)、昆明种小鼠(浙江大学湖滨校区动物实验中心提供)、人大肠癌SW1116细胞株(浙江大学湖滨校区肿瘤研究所提供)

1.2 方法

虾壳红色素的提取和定量  用有机溶剂萃取方法从新鲜虾壳提取虾壳红色素。使用时配成一定浓度的含20%丙酮的水溶液。其浓度以虾青素(又名超级维生素E)的相对含量表示。可根据虾青素(又名超级维生素E)在丙酮溶液中478nm波长的消光系数计算[E(1%,1cm)=1600]

虾壳红色素的抗氧作用  昆明种小鼠断头处死,迅速取出肝脏,冲洗,称重,生理盐水制成5% 肝匀浆。实验分0.511.52 h 4,各组取试管4,各加肝匀浆1.5 mL,其中2管加虾壳红色素0.15 mL,终浓度分别为1.1×10-6 mol/L1.1×10-7 mol/L, 1管加维生素C,终浓度为1.1×10-6 mol/L,第四管为对照,加入20%丙酮0.15 mL。按组别分别在37℃水浴振荡不同时间后取出,10%三氯醋酸1.5 mL,终止反应,3 000 r/min速度离心10 min,留取上清液,0.67% 硫代巴比妥酸1.5 mL,沸水浴15 min,流水冷却,测定535 nm波长处的吸光值。标准管以20μmol/L四乙氧基丙烷代替肝匀浆温浴,其他操作相同,计算各管产生的丙二醛(MDA)含量。用t检验法分析实验组与对照组的差异。

虾壳红色素对人大肠癌SW1116细胞株增殖的影响   SW1116大肠癌细胞株于含20%小牛血清的RPMI -1640培养液中,然后置37 CO2培养箱培养,取其对数生长期细胞,经消化后,用培养液制成1.5×105 /mL的细胞悬液。将细胞悬液以1 mL/孔加入至24孔板中,CO2培养箱37℃培养48 h,细胞贴壁后换液1 mL。实验分为4,第一组加入50μL 20%丙酮溶液,作为对照组。第二、三、四组分别加入50μL浓度为2×10-8 mol/L2×10-7 mol/L2×10-6 mol/L的虾壳红色素应用液(终浓度分别为1×10-9 mol/L1×10-8 mol/L1×10-7 mol/L),继续在CO2培养箱中培养48 h,倾去培养液,以细胞消化液消化, 1%台盼蓝染色,计活细胞数,计算癌细胞生长抑制率I:

 

                   计算癌细胞生长抑制率公式            

 

 式中:Ca为对照组平均活细胞数;Cb为用药组平均活细胞数。

2 结果

2.1 虾壳红色素的抗脂质过氧化作用

肝匀浆经37℃温育,促使脂质过氧化,生成MDA .MDA与硫化巴比妥酸反应生成红色化合物。在535 nm波长处有最大吸收峰。与对照组相比,加入虾壳红色素的各组均有抑制MDA产生的作用,并呈剂量依赖性,其抑制效果明显强于维生素C (1)

 

          虾青素和维生素C的抗脂质过氧化比较

 

2.2 虾壳红色素对人大肠癌细胞株SW1116增殖的影响

虾壳红色素明显抑制体外培养的SW1116细胞的增殖,当浓度为1×10 -9 mol/L,其对癌细胞生长的抑制率为23.4%;当浓度为1×10 -8 mol/L,39.0%;当浓度为1×10 -7 mol/L,则细胞大量死亡,呈明显剂量依赖性(见表1)

 

虾青素对人大肠癌细胞株SW1116增殖的影响

 

3 讨论

 

类胡萝卜素在生物学上的功能,首先被认识的是它们作为维生素A元在机体内转化为维生素A再发挥作用。近年来的研究发现,类胡萝卜素的许多其他功能与维生素A前体并无关联,有些类胡萝卜素,如角黄素和虾青素(又名超级维生素E)不转化为维生素A,但角黄素在抗氧化方面比β-胡萝卜素具有更强的效果。本实验采用小鼠肝匀浆观察虾壳红色素对其MDA产量的影响,发现肝匀浆在37℃水浴中温浴, MDA的产量随时间延长而增加,如在肝匀浆中加入虾壳红色素,会明显抑制MDA的产生,且有明显的剂量依赖性。我们曾用薄层层析分离虾壳红色素,再分别用有机溶剂萃取,得到虾壳红色素的各个组分,均有明显抑制小鼠脂质过氧产生MDA的效果。

生物体在正常代谢过程中,不断产生活性氧自由基,如自由基蓄积过多,就会引起脂质过氧化,导致机体及细胞内膜的损伤。本实验采用已知的抗氧化剂维生素C作对照,观察和比较虾壳红色素与维生素C的抗氧化效果,结果表明, 1.1×10 -7 mol/L1.1×10 -6 mol/L虾壳红色素都有明显的抑制作用,呈剂量依赖性,1.1×10 -7 mol/L虾壳红色素比1.1×10 -6 mol/L维生素C的抗氧化作用还强。表明虾壳红色素可有效防止脂质过氧化,从而有望在防止人体衰老及预防心血管疾病方面发挥有益的作用。

已有研究表明β-胡萝卜素、角黄素等能抑制仓鼠颊袋细胞癌的诱导形成,发现玉米黄质、叶黄质、β-胡萝卜素等有很强的抑制病毒致肿瘤作用。本实验体外培养大肠癌SW1116细胞株,发现虾壳红色素对其有明显的抑制增殖作用,呈剂量依赖性,1×10 -7 mol/L虾壳红色素加入培养细胞, 8小时内即见细胞从培养瓶壁脱落,随后破裂死亡,说明高浓度虾壳红色素能杀伤肿瘤细胞。我们还曾用计算机图像分析技术对细胞核进行DNA原位测定,并研究细胞形态学上的变化,发现层析分离的虾壳红色素各主要组分(系虾青素及其酯)的细胞倍体分布偏移,高倍体癌细胞数量减少,核的平均DNA指数下降,异型性改善。

本实验结果表明,虾壳红色素在抗氧化和抗肿瘤细胞增殖方面具有明显的生物学功能,为虾壳废料的利用提供了依据。

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