吡咯喹啉醌對急性染鎘小鼠肝功能和脂質(zhì)過氧化的影響

徐艷麗 馮幼書 葛夢娜 胡金桃 許慶威 姜錦鵬

摘 要：目的：探討吡咯喹啉醌（PQQ）對急性染鎘小鼠肝功能和脂質(zhì)過氧化的影響。方法：選擇48只健康、體重相近的4周齡清潔級小鼠，隨機分為4組，每組12只。對照組和染鎘模型組均先腹腔注射生理鹽水，低、高劑量PQQ干預(yù)組分別腹腔注射40、80mg/kg PQQ溶液。2h后，對照組皮下注射生理鹽水，其余3組皮下注射35μmol/kg的CdCl2溶液。鎘染毒24h后采集血樣和肝組織樣，用于血清中ALT、AST活力以及肝組織中MDA、GSH含量和SOD、GPx活力的測定。結(jié)果：急性染鎘能使小鼠血清ALT、AST活性以及肝臟MDA含量與GPx活性顯著提高，低、高劑量PQQ干預(yù)可以顯著降低小鼠血清ALT、AST活性及肝臟MDA含量和GPx活性，而對肝臟SOD活性和GSH含量則無顯著的影響。結(jié)論：PQQ對急性染鎘小鼠肝臟抗氧化系統(tǒng)和肝臟功能具有改善效果，可減輕鎘造成的急性肝損傷。

關(guān)鍵詞：吡咯喹啉醌;鎘;小鼠;肝功能;氧化損傷

中圖分類號 S852.3文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2022）09-0023-03

Effects of Pyrroroquinoline Quinone on Liver Function and Lipid Peroxidation in Acute Cadmium-Exposed Mice

XU Yanli? ?FENG Youshu? ?GE Mengna? ?HU Jintao? ?XU Qingwei? ?JIANG Jinpeng

（College of Animal Science， Anhui Science and Technology University， Fengyang 233100， China）

Abstract： Objective： To investigate the effects of pyrroloquinoline quinone （PQQ） on liver function and lipid peroxidation in acute cadmium-exposed mice. Method： A total of 48 4-week-old mice with similar body weight were randomly divided into 4 groups with 12 mice in each. The control group and cadmium-exposed model group were intraperitoneally injected with saline， and the low and high dose PQQ intervention groups were intraperitoneally injected with 40 and 80 mg/kg PQQ solution， respectively. After 2 hours， the control group was subcutaneously injected with saline， and the other 3 groups were subcutaneously injected with 35 μmol/kg CdCl2 solution. After 24 h of cadmium exposure， blood samples and liver tissue samples were collected for the determination of ALT and AST activities in serum， MDA and GSH contents and SOD and GPx activities in liver tissue. Result： acute cadmium exposure significantly increased the activities of ALT and AST in serum， MDA content and GPx activity in liver of mice. Low and high dose PQQ intervention significantly decreased the activities of ALT and AST in serum and the content of MDA and GPx in liver of mice， but had no significant effect on the activities of SOD and GSH in liver. Conclusion： PQQ can improve the antioxidant system and liver function of acute cadmium-exposed mice， and alleviate the acute liver injury caused by cadmium.

Key words： Pyrroloquinoline quinine; Cadmium; Mice; Liver function; Oxidative damage

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，鎘污染狀況日趨嚴峻，直接威脅著人與動物的健康。研究發(fā)現(xiàn)，肝臟是鎘的主要靶器官之一[1]，急性或高劑量鎘暴露可引起肝臟等組織損傷[1]。氧化應(yīng)激在鎘誘發(fā)的肝損傷過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用[2]。因此，降低機體氧化應(yīng)激可能會減弱鎘誘發(fā)的肝損傷。吡咯喹啉醌（pyrroloquinoline quinone，PQQ）是于20世紀70年代末被發(fā)現(xiàn)的1種新型B簇類維生素，具有促進生長、抗氧化、防護肝損傷等生物學(xué)功能[3]。胡文敏等[4]研究發(fā)現(xiàn)，PQQ可降低高脂血癥大鼠血清MDA水平及ALT、AST活性，同時提高了血清SOD和GPx的活性。趙芹等[3]研究表明，PQQ可顯著抑制蛋雞血漿中ALT活性，抑制肝臟中SOD活性的降低和MDA含量的升高，抑制肝臟線粒體相對含量的減少。PQQ預(yù)處理能夠減輕甲基汞對PC12細胞的毒性[5]，說明PQQ在拮抗重金屬毒性方面也有獨到作用。目前，尚未見關(guān)于PQQ對急性染鎘小鼠肝臟氧化損傷保護效應(yīng)方面的研究報道。為此，本研究開展了PQQ干預(yù)對急性染鎘小鼠肝臟氧化損傷的保護效應(yīng)及肝毒性的預(yù)防效果試驗，為預(yù)防鎘中毒提供一定的依據(jù)。5DE186BF-CFAD-4836-8981-EA80F6BFDC1A

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 藥品與試劑 氯化鎘（含量99%）購自北京浩克科技有限公司、吡咯喹啉醌（含量98%）購自南京邁克沃德生物科技有限公司;丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanine aminotransferase，ALT）、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（aspartate aminotransferase，AST）、總超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、丙二醛（malonaldehyde，MDA）、還原型谷胱甘肽（reduced? glutathione，GSH）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、總蛋白測定試劑盒，均購自南京建成生物工程研究所。

1.1.2 主要儀器 酶標(biāo)儀（1510，賽默飛世爾科技公司）、臺式離心機（L500，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司），旋渦混勻儀（Vortex-2，上海滬析實業(yè)有限公司）、電熱恒溫箱（DRP-9162，上海森信實驗儀器有限公司）、電子天平（FA2004N，上海菁海儀器有限公司）、高速組織研磨器（OSE-Y50，天根生化科技有限公司）。

1.1.3 試驗動物與飼料 清潔級雄性昆明小鼠及飼料購自南京市江寧區(qū)青龍山動物繁殖場。飼料營養(yǎng)成分為：粗蛋白≥18%、粗脂肪≥4%、粗纖維≤5%、鈣1.2%、磷1.0%、賴氨酸1.32%、蛋氨酸+胱氨酸5.3%。試驗期間小鼠自由采食和飲水。

1.2 試驗方法

1.2.1 分組與給藥 選擇健康、體重相近的4周齡的清潔級昆明小鼠48只，隨機分為4組，對照組、染鎘模型組均腹腔注射生理鹽水，低、高劑量PQQ干預(yù)組分別腹腔注射40、80mg/kg PQQ溶液。2h后，對照組皮下注射生理鹽水，其余3組皮下注射35μmol/kg的CdCl2溶液，注射容量為5mL/kg。染毒24h后處死小鼠。

1.2.2 樣品采集 摘除眼球取血，室溫下靜置2h后，3000r/min離心15min分離血清。分離肝臟，采集肝組織樣品。血清和肝組織樣品均置于-70℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定項目

1.3.1 肝臟重量 每組隨機取試驗小鼠10只（空腹12h以上），稱量體重，屠宰后剝離肝臟并稱重，按下式計算肝臟相對重量。肝臟相對重量=肝臟重量（g）/小鼠體重（g）×100

1.3.2 肝功能 血清ALT、AST活性均采用改良賴氏比色法測定，嚴格按照南京建成生物工程研究所試劑盒說明書進行操作。

1.3.3 肝臟抗氧化功能 肝臟總蛋白含量采用考馬斯亮藍法測定，肝臟MDA與GSH含量分別采用TBARS法和微板法測定，肝臟SOD與GPx的活性分別采用WST-1法和比色法測定，具體操作嚴格按照試劑盒說明書進行。MDA、GSH含量和SOD、GPx活性均以樣本蛋白濃度進行矯正。

1.4 數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行初步整理，采用IBM SPSS Statistic23軟件進行統(tǒng)計分析，采用單因子方差分析（one-way ANOVA LSD）法進行多重比較分析，以P<0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準。所有數(shù)據(jù)均用平均數(shù)±標(biāo)準差（[x±SD]）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 PQQ對急性染鎘小鼠肝臟重量的影響 由表1可知，各組小鼠肝臟的絕對重量和相對重量無明顯差異，但與對照組相比，染鎘模型組以及低、高劑量PQQ干預(yù)組的肝臟相對重量均有不同程度的增加。

2.2 PQQ對急性染鎘小鼠肝功能的影響 與對照組相比，染鎘模型組血清ALT、AST活性顯著升高（P<0.05），提示小鼠肝損傷模型建立成功;與染鎘模型組相比，低、高劑量PQQ干預(yù)組血清ALT、AST活性均顯著降低（見表2）。

2.3 PQQ對急性染鎘小鼠肝臟抗氧化性能的影響 與對照組相比，染鎘模型組的肝臟MDA含量與GPx活性顯著升高。與染鎘模型組相比，低、高劑量PQQ干預(yù)組的肝臟MDA含量和GPx活性顯著降低。各組小鼠肝組織中的SOD活性和GSH含量無顯著差異（見表3）。

3 討論

肝臟是鎘損傷的主要靶器官，血清AST、ALT的活性能夠反映肝細胞的損害和壞死程度[6]。本試驗數(shù)據(jù)顯示，染鎘模型組血清ALT、AST活性較對照組明顯升高（P<0.05），表明在急性鎘暴露下肝細胞受到了損傷。與染鎘模型組相比，低、高劑量PQQ干預(yù)組小鼠血清AST、ALT活力均顯著降低，表明一定劑量的PQQ能夠保護急性鎘染毒造成的肝損傷。

SOD是機體內(nèi)清除超氧陰離子自由基的一種重要酶，能減輕自由基對細胞的損傷[7]。GPx是機體內(nèi)廣泛存在的一種重要的過氧化物分解酶，能夠減緩細胞的氧化應(yīng)激損傷[8]。研究表明，急性鎘中毒可減弱機體對脂質(zhì)過氧化物的代謝能力，導(dǎo)致膜脂質(zhì)的過氧化作用增強，進而造成肝臟的氧化損傷[9]。PQQ可以通過調(diào)節(jié)機體的氧化反應(yīng)來保護肝臟免受損害[3]。本研究結(jié)果顯示，與對照組相比，急性鎘處理可顯著升高小鼠肝組織中GPx活性，而對SOD活性無明顯影響，這與何亞蘭等[9]、Shi等[10]的研究結(jié)果不盡一致。分析其原因可能是與染鎘時間、劑量等有關(guān)。其次，急性鎘暴露對不同抗氧化酶活性的影響可能不同。肝細胞受到急性鎘暴露刺激，提高GPx活性，使其抗氧化能力代償性增強，或是平衡鎘所致的肝細胞內(nèi)活性氧（ROS）產(chǎn)生過量，而引起GPx表達增強。本試驗中，低、高劑量PQQ干預(yù)能夠顯著抑制急性鎘暴露所致的肝組織GPx水平升高，其原因可能是PQQ減緩了鎘對肝組織的氧化損傷，導(dǎo)致機體的抗氧化代償減弱，或是因為PQQ清除了鎘所致的肝組織內(nèi)過量的ROS，減少了GPx的表達。

GSH是一種非酶性抗氧化劑和自由基清除劑，可與重金屬、自由基結(jié)合，并將其轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)排出體外，緩解有毒物質(zhì)對細胞的損害[11]。據(jù)報道，PQQ在拮抗重金屬毒性方面也有獨到作用，能夠促使鉛中毒小鼠體內(nèi)鉛的排出[12]。本試驗中，染鎘模型組以及低、高劑量PQQ干預(yù)組小鼠肝臟GSH含量均低于對照組，分析其原因可能由于染鎘后，蓄積于肝組織中的鎘與GSH結(jié)合并排出體外，導(dǎo)致肝臟GSH消耗增加。高劑量PQQ干預(yù)組小鼠肝臟GSH含量低于對照組和低劑量PQQ干預(yù)組，表明添加適量PQQ可以拮抗鎘的急性毒性，促使小鼠肝內(nèi)鎘的排出，但尚需進一步研究來證實。5DE186BF-CFAD-4836-8981-EA80F6BFDC1A

MDA是自由基與脂質(zhì)發(fā)生過氧化的主要產(chǎn)物，其含量的高低間接地反映了機體組織過氧化程度[6]。本試驗中，染鎘模型組小鼠肝臟MDA含量高于對照組，表明急性鎘染毒促進了肝臟的脂質(zhì)過氧化，這與何亞蘭等[9]的研究結(jié)果一致。低、高劑量PQQ干預(yù)組肝組織中MDA含量較染鎘模型組降低9.07%、11.40%，表明PQQ對急性鎘染毒引起的過氧化反應(yīng)具有較好的保護作用。PQQ干預(yù)降低肝臟MDA含量，可能還與PQQ的其他抗氧化機制有關(guān)。據(jù)報道，PQQ能提供電子使自由基還原，直接清除自由基，其清除能力強于其他水溶性抗氧化劑（如維生素C）[13]。因此，PQQ還可能通過非酶抗氧化系統(tǒng)發(fā)揮抗氧化作用。

綜上所述，急性染鎘可使小鼠肝臟損傷，PQQ干預(yù)能夠有效改善急性染鎘誘導(dǎo)的小鼠肝損傷，這與其緩解肝臟的氧化損傷有關(guān)，但PQQ改善鎘致急性肝損傷的確切作用機制尚有待進一步研究。

參考文獻

[1]劉暢，李磊，王艷，等.鎘誘導(dǎo)肝損傷的研究進展[J].北方牧業(yè)，2021（16）：20-22.

[2]Tatjana R，Dusan M，Milica N，et al. Oxidative stress in rat liver during acute cadmium and ethanol intoxication[J]. Journal of the Serbian Chemical Society，2012，77（2）：159-176.

[3]趙芹，張海軍，武書庚，等.吡咯喹啉醌對脂肪肝蛋雞肝損傷的保護作用機制[J].動物營養(yǎng)學(xué)報，2014，26（3）：651-658.

[4]胡文敏，李林子，張嶺，等.吡咯喹啉醌對高脂血癥大鼠糖脂代謝肝功能及脂質(zhì)過氧化影響的實驗研究[J].中國預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2016，17（01）：29-33.

[5]Zhang P，Xu Y，Li L，et al. In vitro protective effects of pyrroloquinoline quinone on methylmercury-induced neurotoxicity[J]. Environmental Toxicology and Pharmacology，2009，27（1）：103-110.

[6]汪雪睿，黃保嘉，李想，等.茶多酚對急性鎘（Ⅱ）暴露小鼠紅細胞及肝臟損傷的拮抗作用[J].中國食品學(xué)報，2020，20（4）：66-72.

[7]Younus H. Therapeutic potentials of superoxide dismutase[J].International Journal of Health Sciences，2018，12（3）：88-93.

[8]Ighodaro O M，Akinloye O A. First line defence anti-oxidants-superoxide dismutase （SOD），catalase （CAT） and glutathione peroxidase （GPx）：their fundamental role in the entire antioxidant defence grid [J]. Alexandria Journal of Medicine，2018，54（4）：287-293.

[9]何亞蘭，朱耀輝，陳超，等.穿心蓮內(nèi)酯對鎘致小鼠急性肝損傷的改善作用[J].安徽科技學(xué)院學(xué)報，2019，33（3）：5-9.

[10]Shi J，Chang X，Zouh，et al. Protective Effects of α-Lipoic Acid and Chlorogenic Acid on Cadmium-Induced Liver Injury in Three-Yellow Chickens[J]. Animals，2021，11（6）：1606-1618.

[11]Couto N，Wood J，Barber J. The role of glutathione reductase and related enzymes on cellular redox homoeostasis network[J]. Free Radical Biology and Medicine，2016，95：27-42.

[12]孫靜嫻，杜陽，張鵬，等.吡咯喹啉醌生理醫(yī)學(xué)功效研究進展[J].生物學(xué)雜志，2012，29（6）：80-83.

[13]Akaike T，Sato K，Kohno M，et al. PQQ as a generator and a scavenger of oxygen radicals determination with ESR spectroscopy using a spin trap agent[C]//Fukui T，Kagamiyama H，Soda K，et al.Enzymes dependent on pyridoxal phosphate and other carbonyl compounds as confactors.New York：Pergamon Press，1991：511-513.

（責(zé)編：張宏民）5DE186BF-CFAD-4836-8981-EA80F6BFDC1A