海藻硫酸多糖对高功率微波辐射致大鼠氧化损伤防治作用及机制研究

摘要

目的与意义：伴随着现代科技的不断发展，微波技术在军事、医疗、工业、生活中的广泛应用，使得微波辐射污染成为新的重要环境因素，对人类健康的潜在危害日益引起各界广泛关注。已有研究表明，特定条件的微波辐射对神经系统、免疫系统、心血管系统及生殖系统等存在不同程度的损伤效应，但微波辐射损伤的防治除了屏蔽与吸收等物理方法外，疗效显著且安全性高的医学防治药物较少。
　　海藻硫酸多糖，全名为海藻多糖硫酸酯，是从中药材海带（昆布的一种）提取的多糖复合物，是以硫酸化的岩藻糖聚合而成的大分子多糖。前期研究表明，海藻硫酸多糖能清除羟自由基和超氧阴离子自由基，显著提升抗氧化酶活性，显著降低丙二醛含量。本品取材天然，无毒副作用，安全性高，原材料价格低廉，便于制备和使用，有着广泛的应用前景。
　　材料与方法：（1）使用水提醇沉的方法提取海藻硫酸多糖，采用气相色谱法分析总糖的组成，分别采用Molish试验、硫酸钡沉淀法、茚三酮反应对总糖、硫酸根及蛋白进行定性分析,确定其化学成分；分别采用苯酚-硫酸法、硫酸钡比浊法、Lowry法对其总糖、硫酸根及蛋白含量进行定量检测，确定其质量合格。（2）将210只健康成年雄性Wistar大鼠随机分为7组，即正常对照组、HPM辐射组（30mW/cm2 HPM）、低剂量药物防治组（25mg/kg/d海藻硫酸多糖）、中剂量药物防治组（50mg/kg/d海藻硫酸多糖）、高剂量药物防治组（100mg/kg/d海藻硫酸多糖）、阳性药物组（90mg/kg/d普罗布考）和中剂量药物对照组（50mg/kg/d海藻硫酸多糖）。药物组大鼠于辐射前7 d每天灌胃给药1次，持续至辐射后7 d，连续14 d。正常对照组和辐射组灌胃给予等比体积生理盐水，所有大鼠在给药7d后进行HPM辐射（30mW/cm2 HPM间断辐射60min）或假辐射。分别于停药后1d、3d、7d处死各组动物并取静脉血及脑和睾丸组织，对血常规、CD3+、CD4+、CD8+淋巴细胞亚群等免疫指标，黄嘌呤氧化酶（XOD）、髓过氧化物酶（MPO）、丙二醛（MDA）、蛋白质羰基（PCO）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等氧化损伤相关指标进行检测，采用光镜及电镜观察海马和睾丸组织病理形态学改变。
　　实验结果：（1）通过水提醇沉的提取方法得到的海藻硫酸多糖样品，SO42-含量≥23％，总糖含量（以岩藻糖计）≥25%，蛋白含量≥7%，符合质量要求。（2）灌胃期间至停药后7d，辐射组、各药物组及正常对照组之间相同时间点比较，大鼠体重均无明显变化。（3）与正常对照组比较，停药后1d HPM辐射引起白细胞和淋巴细胞数明显减少（P﹤0.05或P﹤0.01），CD3+和CD4+明显升高（P﹤0.05）；停药后3d白细胞数仍明显减少（P﹤0.05）。与辐射组比较，中剂量药物组淋巴细胞数（停药后1d）和白细胞数（停药后1d和3d）及阳性药物组白细胞数明显增加（P﹤0.05）。（4）与正常对照组比较，30mW/cm2 HPM辐射引起脑组织SOD（停药后1～7d）活性明显降低（P﹤0.05），而XOD（停药后1d）、MPO（停药后1d、3d）、MDA（停药后1～7d）和PCO（停药后1d）含量明显升高（P﹤0.05或P﹤0.01）。中、高剂量药物组和阳性药物组XOD（停药后1d）、MPO（停药后1d）、MDA（停药后3d、7d）、PCO（停药后1d）及低剂量药物组MPO（停药后3d）、MDA（停药后1d）较辐射组明显降低（P﹤0.05或P﹤0.01），各剂量药物组和阳性药物组SOD（停药后1d）活性和中剂量药物组SOD（停药后3d、7d）较辐射组明显增加（P﹤0.05）。（5）停药后1d，30 mW/cm2 HPM辐射引起睾丸组织XOD、MPO、MDA、PCO较正常对照组明显升高（P﹤0.05或P﹤0.01），而SOD和CAT活性明显降低（P﹤0.05）；停药后3d， HPM组SOD和CAT仍明显低于正常对照组（P﹤0.05），MDA仍明显高于正常对照组（P﹤0.05）；低剂量药物组MPO（停药后1d）、MDA（停药后3d）和PCO（停药后1d）较辐射组明显降低（P﹤0.05），中、高剂量药物组和阳性药物组 SOD（停药后1d）、CAT（停药后1d）较辐射组明显升高（P﹤0.05），MDA（停药后1d和3d）、PCO（停药后1d）较辐射组明显降低（P﹤0.05）。此外，中剂量药物组XOD和MPO（停药后1d）较辐射组明显降低（P﹤0.05），SOD（停药后3d）较辐射组明显升高（P﹤0.05）。（6）组织学观察见HPM辐射引起海马神经元固缩、深染和水肿，血管周围间隙明显增宽；睾丸周边部生精小管内生精上皮层明显水肿，精子细胞和精子不同程度减少；超微结构见辐射组海马神经元和胶质细胞水肿，线粒体明显肿胀、空化，突触间隙模糊，血管周间隙明显增宽；睾丸精原细胞核染色质团块状凝聚或凝集边移或褪变，精母细胞和精子细胞线粒体明显肿胀、空化，可见精母细胞和精子细胞褪变和坏死；各药物组较辐射组损伤呈不同程度减轻，尤中剂量药物组减轻明显。
　　实验结论：（1）30mW/cm2 HPM间断辐射1h可导致大鼠脑和睾丸不同程度的氧化应激损伤，并可导致免疫功能降低，主要表现为神经元固缩、深染和水肿，血管周间隙增宽、生精上皮水肿，精子细胞和精子不同程度减少；白细胞和淋巴细胞数下降；自由基生成酶活性增加，抗氧化酶活性下降，氧化损伤产物增加。（2）25mg/kg/d、50mg/kg/d和100mg/kg/d的海藻硫酸多糖对30mW/cm2 HPM辐射致大鼠免疫功能降低及脑和睾丸氧化损伤具有不同程度的防治作用，50mg/kg/d海藻硫酸多糖能明显增加白细胞数和淋巴细胞数，并可明显缓解 HPM辐射致大鼠脑和睾丸形态学损伤；25mg/kg/d海藻硫酸多糖可抑制辐射致睾丸组织XOD、MPO、MDA和PCO升高，还可提高脑组织SOD、CAT活性；50mg/kg/d海藻硫酸多糖可抑制辐射致脑和睾丸组织XOD、MPO、MDA、PCO含量增加，提高脑和睾丸组织SOD和CAT活性；而100mg/kg/d海藻硫酸多糖可抑制辐射致脑和睾丸组织XOD、MPO、MDA含量增加，提高脑和睾丸组织SOD和CAT活性；低剂量药物防治效果不如中、高剂量药物组，中、高剂量药物组防治效果接近，因而中剂量药物更适合于防治HPM辐射所致氧化应激损伤。（3）海藻硫酸多糖可以降低XOD、MPO等自由基生成相关酶活性，增加SOD、CAT等抗氧化酶活性，降低MDA、PCO等自由基代谢产物含量，为其防治HPM所致机体氧化损伤的机制之一。

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缩略词表

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前言

参考文献

第一部分 海藻硫酸多糖的提取、纯化与质量控制

研究背景

材料与方法

实验结果

讨论

结论

参考文献

第二部分 海藻硫酸多糖对高功率微波辐射致大鼠氧化损伤防治作用及机制研究

研究背景

材料与方法

实验结果

讨论

结论

参考文献

附录

个人简历

攻读硕士期间研究成果一览表

致谢

文献综述: 高功率微波辐射损伤防护药物的研究进展