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临床研究
冬虫夏草提取液对糖尿病小鼠肝线粒体氧化磷酸化功能保护作用
来源:现代预防医学        作者:张蕾,陈顺志,刘树森        发布时间:2016-01-13
摘要:证明实验性糖尿病小鼠肝功能损伤是氧化性损伤,氧化应激又是该损伤的结果,其原因与电子漏增加为主,从而导致质子漏增加,自由基生成量增多,ATP合酶活性下降,无效耗氧增加、线粒体受损;同时也证明了虫草提取液能有效的拮抗由糖尿病引起的肝线粒体的氧化损伤。
[摘要] 
目的:用四氧嘧啶(Alloxan)建立实验性糖尿病小鼠模型,并同时用冬虫夏草提取液进行保护,探讨冬虫夏草提取液对糖尿病小鼠肝线粒体氧化磷酸化功能的保护作用。
方法:从线粒体水平测定:①以琥珀酸(S)为底物的呼吸控 制:态3呼吸速率(R3)、态 4呼吸速率(R4)、呼吸控制比(RCR)和磷/氧比(P/O);②H+-ATPase合成活力;③测定 O2·-的生成量;④SOD活性及GSH含量。
结果:糖尿病小鼠ATP合酶活性显著降低 45.99%;O2·-含量增加35.8%;线粒体呼吸链RCR、P/O显著降低(P<0.01),State4显著增高(P<0.01);线粒体SOD活性,GSH 含量显著降低,P<0.001,用虫草提取液进行保护,各项指标均有显著恢复。
结论:证明实验性糖尿病小鼠肝功能损伤是氧化性损伤,氧化应激又是该损伤的结果,其原因与电子漏增加为主,从而导致质子漏增加,自由基生成量增多,ATP合酶活性下降,无效耗氧增加、线粒体受损;同时也证明了虫草提取液能有效的拮抗由糖尿病引起的肝线粒体的氧化损伤。

[讨论]
1. 冬虫夏草提取液保护实验性糖尿病引起的氧化应激
 线粒体是机体氧自由基的主要来源,同时又对自由基氧化损伤十分敏感。SOD、GSH 是体内关键的抗氧化剂,对它们活性和含量的检测可以反应机体的抗氧化能力及体内对活性氧的受损程度。已知在糖尿病持续高血糖状态中,葡萄糖已不仅是一种能源物质,而且还作为毒性物质促使机体处于氧化应激状态,现已证明,在有微量金属离子(铁、铜等)作用下葡萄糖能自动氧化产生自由基。通过对糖尿病小鼠肝线粒体的抗氧化酶 SOD 活性,及GSH 含量的检测,糖尿病组均比对照组显著降低,说明机体对活性氧的清除能力显著降低,活性氧在体内含量增加,这更加证明了糖尿病与氧化应激密切相关。而用虫草提取液保护组,SOD 活性及GSH 含量有明显改善,线粒体O2·-含量明显下降,说明冬虫夏草提取液通过提高抗氧物含量或提高酶效力来清除自由基。
2. 冬虫夏草提取液可改善实验性糖尿病引起的电子漏
前文所述糖尿病小鼠肝线粒体损伤是氧化损伤,自由基的含量大大增加,线粒体呼吸链又是 O2·-生成的主要场所,线粒体中H2O2主要来自O2·-的歧化。其机制可能为:在呼吸过程中,线粒体电子传递链会“漏出”少量的电子直接与氧结合形成超氧自由基(superoxide radical,O2·-),这一现象被称为线粒体电子漏(electron leak)。
糖尿病小鼠线粒体O2·-的大量增加可能是线粒体损伤的结果,也可能是糖尿病线粒体损伤的原因,可见糖尿病的发生发展都与自由基有关。本实验观察到虫草保护组可有效降低 O2·-含量,提示冬虫夏草提取液可有效的清除自由基,改善实验性糖尿病引起的电子漏,从而使机体减轻自由基造成的氧化损伤。
3.冬虫夏草提取液可保护线粒体呼吸与线粒体质子漏
本实验观察糖尿病小鼠肝线粒体以琥珀酸为底物的态4呼吸比对照组提高。态 4 呼吸受跨线粒体内膜的质子漏(protonleak)控制。质子漏是指质子不通过 F0F1-ATPase进 行ATP合成,而直接通过线粒体内膜回到基质的过程,其结果导致贮存在△ P(质子电化学势能)中的自由能被消耗,ADP/O降低,氧化磷酸化偶联程度下降,而用于产热的氧耗增多。
本实验中观察到糖尿病状态下态4呼吸速率增加表明线粒体质子漏增加。肝脏线粒体以琥珀酸为底物的呼吸控制比RCR、和磷氧比P/O、H+-ATPase合成活力都有显著下降。表明线粒体氧化磷酸化偶联程度降低,线粒体功能受损。而冬虫夏草提取液保护组,线粒体呼吸和氧化磷酸化偶联指标均有显著回升,说明冬虫夏草提取液改善和调节了能量代谢。使ATP的含量增加,改善机体的能量供应,减少了自由基对线粒体氧化还原能力的损伤。在线粒体呼吸链方面有保护线粒体膜的完整性,线粒体呼吸链的连续性,减少电子漏,减少自由基的生成,保护酶活性,减少质子漏使氧化磷酸化偶联增强,ATP 的含 量增加,改善机体的能量供应,减少了自由基对线粒体膜的损伤,使氧化磷酸化得以加强。