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龙头鱼(Harpadon nehereus)广泛分布于沿海一带,其蛋白含量丰富、营养价值高,通体能入药,可以滋肝补肾。本研究以龙头鱼骨为原料,用酶法提取龙头鱼骨胶原蛋白(HNBC),对其性质进行了相关研究;然后通过酶解制备并初步分离得到了抗氧化活性最高的组分,即分子量(Mw)小于1 kDa的龙头鱼骨胶原蛋白肽(Harpadon nehereus collagen peptide,HNCP),探究 HNCP 对糖尿病小鼠的保护作用及机制;最后对HNCP进行分离和肽序列鉴定,选取其中三条寡肽,研究其对高糖诱导HepG2细胞损伤的保护作用及机制。具体研究内容如下:(1)研究内容:采用胃蛋白酶在低温下提取龙头鱼骨中胶原蛋白(HNBC),并对HNBC的性质进行了研究。方法:通过SDS-PAGE电泳、氨基酸分析仪、差示扫描量热仪、紫外光谱扫描、傅里叶红外光谱扫描、考马斯亮蓝法、体外自由基清除实验等研究了其相关性质。结果:HNBC为Ⅰ型胶原蛋白;甘氨酸是HNBC中含量最多的氨基酸,其次为丙氨酸和谷氨酸;热变性温度(Tm)为48.5℃;紫外光谱和红外光谱说明HNBC具有完整的三维结构;当pH<4、NaCl浓度<2%(w/v,%)时,HNBC具有良好的溶解性;HNBC表现出DPPH·、·OH、ABTS+·清除活性,并呈现浓度依赖性关系。(2)研究内容:通过酶解法制备龙头鱼骨胶原蛋白肽(HNCP),研究其对糖尿病小鼠的保护作用及机制。方法:采用单因素实验优化酶解工艺、超滤分离龙头鱼骨胶原蛋白粗肽;建立糖尿病小鼠模型,使用试剂盒检测小鼠血清、肝脏各生化指标、对肝脏和胰腺组织进行病理观察,Western blot法分析相关通路蛋白的表达情况。结果:HNBC酶解的最优工艺为:木瓜蛋白酶(5500 U/g),酶解温度55℃,pH 8,酶解时间4 h;分离HNCP粗肽得到5种不同分子量肽组分,其中Mw<1 kDa的组分抗氧化活性最好;模型小鼠经过HNCP给药后,其体内胰岛素含量和糖原积累明显增加、对口服葡萄糖的耐受程度有所改善、空腹血糖相比于给药前明显降低。此外,HNCP能降低小鼠血清中TG、TC和LDL-C水平、减少肝脏中ALT、AST的释放、促进肝脏中CAT、GSH-Px、SOD的表达。HE染色结果显示HNCP能够有效维持肝脏和胰腺结构完整性。另外,HNCP通过调节Nrf2信号通路,上调OH-1、NQO1的表达。在糖代谢过程中,HNCP通过促进GK的表达来激活靶器官对葡萄糖的利用、降低PEPCK1和G6Ppase的表达来抑制糖异生、增加GSK-3β的磷酸化来促进糖原的合成。结论:HNCP能通过降低糖尿病小鼠的氧化应激水平及调节糖代谢来改善糖尿病小鼠的病理状态。(3)研究内容:从HNCP中分离鉴定出抗氧化寡肽,并探究其对HepG2细胞的保护作用及机制。方法:通过Sephadex G-15凝胶柱层析、全自动高压制备分离纯化系统及液质联用技术分离并鉴定HNCP中肽序列;建立高糖诱导的HepG2细胞损伤模型,并使用试剂盒检测细胞内ALT、AST、MDA、抗氧化酶水平及脂代谢相关指标,采用免疫荧光实验检测Nrf2的核转移,Western blot法分析相关通路蛋白的表达情况。结果:获得了氨基酸序列分别为Lys-Leu-His-Asp-Glu-Glu-Val-Ala(KLHDEEVA,KA-8)、Leu-Ala-Leu-Phe-Val-Pro-Arg(LALFVPR,LR-7)和 Pro-Ser-Arg-Ile-Leu-Tyr-Gly(PSRILYG,PG-7)的三条寡肽;在浓度为 100 μmol/L 时,三条寡肽都无细胞毒性且LR-7对高糖刺激的HepG2细胞有一定的保护效果。三者均能显著降低HepG2细胞内ALT、AST和MDA的含量,提高CAT的活性,其中PG-7还能显著增加SOD和GSH-Px的活性。LR-7和PG-7通过降低TG、TC和LDL-C的含量及增加HDL-C的表达来改善脂代谢紊乱,KA-8似乎只对LDL-C和HDL-C有较好的效果。LR-7可更好的促进Nrf2转移到细胞核内被激活。三者还可以促进AKT的磷酸化,上调HO-1、NQO1的表达;在糖代谢相关蛋白表达方面,LR-7和PG-7能够促进GK的表达,LR-7可以抑制糖异生过程的两个蛋白表达,而KA-8则明显促进GSK-3β的磷酸化。结论:三条寡肽均能改善氧化应激和调节糖代谢以减轻高糖诱导的细胞损伤,其中寡肽LR-7效果最好。以上研究表明,从龙头鱼骨中制备的抗氧化肽对糖尿病病症有明显的改善作用。采用来源相对安全的天然活性物质并从氧化应激的角度去研究糖尿病,为抗糖尿病药物的开发提供了新的理论基础,也对龙头鱼资源的开发利用具有重大意义。