吡咯喹啉醌对急性染镉小鼠肝功能和脂质过氧化的影响

徐艳丽 冯幼书 葛梦娜 胡金桃 许庆威 姜锦鹏

摘 要：目的：探讨吡咯喹啉醌（PQQ）对急性染镉小鼠肝功能和脂质过氧化的影响。方法：选择48只健康、体重相近的4周龄清洁级小鼠，随机分为4组，每组12只。对照组和染镉模型组均先腹腔注射生理盐水，低、高剂量PQQ干预组分别腹腔注射40、80mg/kg PQQ溶液。2h后，对照组皮下注射生理盐水，其余3组皮下注射35μmol/kg的CdCl2溶液。镉染毒24h后采集血样和肝组织样，用于血清中ALT、AST活力以及肝组织中MDA、GSH含量和SOD、GPx活力的测定。结果：急性染镉能使小鼠血清ALT、AST活性以及肝脏MDA含量与GPx活性显著提高，低、高剂量PQQ干预可以显著降低小鼠血清ALT、AST活性及肝脏MDA含量和GPx活性，而对肝脏SOD活性和GSH含量则无显著的影响。结论：PQQ对急性染镉小鼠肝脏抗氧化系统和肝脏功能具有改善效果，可减轻镉造成的急性肝损伤。

关键词：吡咯喹啉醌;镉;小鼠;肝功能;氧化损伤

中图分类号 S852.3文献标识码 A文章编号 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

隨着现代工业的发展，镉污染状况日趋严峻，直接威胁着人与动物的健康。研究发现，肝脏是镉的主要靶器官之一[1]，急性或高剂量镉暴露可引起肝脏等组织损伤[1]。氧化应激在镉诱发的肝损伤过程中发挥了关键作用[2]。因此，降低机体氧化应激可能会减弱镉诱发的肝损伤。吡咯喹啉醌（pyrroloquinoline quinone，PQQ）是于20世纪70年代末被发现的1种新型B簇类维生素，具有促进生长、抗氧化、防护肝损伤等生物学功能[3]。胡文敏等[4]研究发现，PQQ可降低高脂血症大鼠血清MDA水平及ALT、AST活性，同时提高了血清SOD和GPx的活性。赵芹等[3]研究表明，PQQ可显著抑制蛋鸡血浆中ALT活性，抑制肝脏中SOD活性的降低和MDA含量的升高，抑制肝脏线粒体相对含量的减少。PQQ预处理能够减轻甲基汞对PC12细胞的毒性[5]，说明PQQ在拮抗重金属毒性方面也有独到作用。目前，尚未见关于PQQ对急性染镉小鼠肝脏氧化损伤保护效应方面的研究报道。为此，本研究开展了PQQ干预对急性染镉小鼠肝脏氧化损伤的保护效应及肝毒性的预防效果试验，为预防镉中毒提供一定的依据。5DE186BF-CFAD-4836-8981-EA80F6BFDC1A

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 药品与试剂 氯化镉（含量99%）购自北京浩克科技有限公司、吡咯喹啉醌（含量98%）购自南京迈克沃德生物科技有限公司;丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase，ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotransferase，AST）、总超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、丙二醛（malonaldehyde，MDA）、还原型谷胱甘肽（reduced  glutathione，GSH）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、总蛋白测定试剂盒，均购自南京建成生物工程研究所。

1.1.2 主要仪器 酶标仪（1510，赛默飞世尔科技公司）、台式离心机（L500，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司），旋涡混匀仪（Vortex-2，上海沪析实业有限公司）、电热恒温箱（DRP-9162，上海森信实验仪器有限公司）、电子天平（FA2004N，上海菁海仪器有限公司）、高速组织研磨器（OSE-Y50，天根生化科技有限公司）。

1.1.3 试验动物与饲料 清洁级雄性昆明小鼠及饲料购自南京市江宁区青龙山动物繁殖场。饲料营养成分为：粗蛋白≥18%、粗脂肪≥4%、粗纤维≤5%、钙1.2%、磷1.0%、赖氨酸1.32%、蛋氨酸+胱氨酸5.3%。试验期间小鼠自由采食和饮水。

1.2 试验方法

1.2.1 分组与给药 选择健康、体重相近的4周龄的清洁级昆明小鼠48只，随机分为4组，对照组、染镉模型组均腹腔注射生理盐水，低、高剂量PQQ干预组分别腹腔注射40、80mg/kg PQQ溶液。2h后，对照组皮下注射生理盐水，其余3组皮下注射35μmol/kg的CdCl2溶液，注射容量为5mL/kg。染毒24h后处死小鼠。

1.2.2 样品采集 摘除眼球取血，室温下静置2h后，3000r/min离心15min分离血清。分离肝脏，采集肝组织样品。血清和肝组织样品均置于-70℃保存备用。

1.3 测定项目

1.3.1 肝脏重量 每组随机取试验小鼠10只（空腹12h以上），称量体重，屠宰后剥离肝脏并称重，按下式计算肝脏相对重量。肝脏相对重量=肝脏重量（g）/小鼠体重（g）×100

1.3.2 肝功能 血清ALT、AST活性均采用改良赖氏比色法测定，严格按照南京建成生物工程研究所试剂盒说明书进行操作。

1.3.3 肝脏抗氧化功能 肝脏总蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定，肝脏MDA与GSH含量分别采用TBARS法和微板法测定，肝脏SOD与GPx的活性分别采用WST-1法和比色法测定，具体操作严格按照试剂盒说明书进行。MDA、GSH含量和SOD、GPx活性均以样本蛋白浓度进行矫正。

1.4 数据分析 试验数据采用Excel 2010进行初步整理，采用IBM SPSS Statistic23软件进行统计分析，采用单因子方差分析（one-way ANOVA LSD）法进行多重比较分析，以P<0.05作为差异显著性判断标准。所有数据均用平均数±标准差（[x±SD]）表示。

2 结果与分析

2.1 PQQ对急性染镉小鼠肝脏重量的影响 由表1可知，各组小鼠肝脏的绝对重量和相对重量无明显差异，但与对照组相比，染镉模型组以及低、高剂量PQQ干预组的肝脏相对重量均有不同程度的增加。

2.2 PQQ对急性染镉小鼠肝功能的影响 与对照组相比，染镉模型组血清ALT、AST活性显著升高（P<0.05），提示小鼠肝损伤模型建立成功;与染镉模型组相比，低、高剂量PQQ干预组血清ALT、AST活性均显著降低（见表2）。

2.3 PQQ对急性染镉小鼠肝脏抗氧化性能的影响 与对照组相比，染镉模型组的肝脏MDA含量与GPx活性显著升高。与染镉模型组相比，低、高剂量PQQ干预组的肝脏MDA含量和GPx活性显著降低。各组小鼠肝组织中的SOD活性和GSH含量无显著差异（见表3）。

3 讨论

肝脏是镉损伤的主要靶器官，血清AST、ALT的活性能够反映肝细胞的损害和坏死程度[6]。本试验数据显示，染镉模型组血清ALT、AST活性较对照组明显升高（P<0.05），表明在急性镉暴露下肝细胞受到了损伤。与染镉模型组相比，低、高剂量PQQ干预组小鼠血清AST、ALT活力均显著降低，表明一定剂量的PQQ能够保护急性镉染毒造成的肝损伤。

SOD是机体内清除超氧阴离子自由基的一种重要酶，能减轻自由基对细胞的损伤[7]。GPx是机体内广泛存在的一种重要的过氧化物分解酶，能够减缓细胞的氧化应激损伤[8]。研究表明，急性镉中毒可减弱机体对脂质过氧化物的代谢能力，导致膜脂质的过氧化作用增强，进而造成肝脏的氧化损伤[9]。PQQ可以通过调节机体的氧化反应来保护肝脏免受损害[3]。本研究结果显示，与对照组相比，急性镉处理可显著升高小鼠肝组织中GPx活性，而对SOD活性无明显影响，这与何亚兰等[9]、Shi等[10]的研究结果不尽一致。分析其原因可能是與染镉时间、剂量等有关。其次，急性镉暴露对不同抗氧化酶活性的影响可能不同。肝细胞受到急性镉暴露刺激，提高GPx活性，使其抗氧化能力代偿性增强，或是平衡镉所致的肝细胞内活性氧（ROS）产生过量，而引起GPx表达增强。本试验中，低、高剂量PQQ干预能够显著抑制急性镉暴露所致的肝组织GPx水平升高，其原因可能是PQQ减缓了镉对肝组织的氧化损伤，导致机体的抗氧化代偿减弱，或是因为PQQ清除了镉所致的肝组织内过量的ROS，减少了GPx的表达。

GSH是一种非酶性抗氧化剂和自由基清除剂，可与重金属、自由基结合，并将其转化为无毒物质排出体外，缓解有毒物质对细胞的损害[11]。据报道，PQQ在拮抗重金属毒性方面也有独到作用，能够促使铅中毒小鼠体内铅的排出[12]。本试验中，染镉模型组以及低、高剂量PQQ干预组小鼠肝脏GSH含量均低于对照组，分析其原因可能由于染镉后，蓄积于肝组织中的镉与GSH结合并排出体外，导致肝脏GSH消耗增加。高剂量PQQ干预组小鼠肝脏GSH含量低于对照组和低剂量PQQ干预组，表明添加适量PQQ可以拮抗镉的急性毒性，促使小鼠肝内镉的排出，但尚需进一步研究来证实。5DE186BF-CFAD-4836-8981-EA80F6BFDC1A

MDA是自由基与脂质发生过氧化的主要产物，其含量的高低间接地反映了机体组织过氧化程度[6]。本试验中，染镉模型组小鼠肝脏MDA含量高于对照组，表明急性镉染毒促进了肝脏的脂质过氧化，这与何亚兰等[9]的研究结果一致。低、高剂量PQQ干预组肝组织中MDA含量较染镉模型组降低9.07%、11.40%，表明PQQ对急性镉染毒引起的过氧化反应具有较好的保护作用。PQQ干预降低肝脏MDA含量，可能还与PQQ的其他抗氧化机制有关。据报道，PQQ能提供电子使自由基还原，直接清除自由基，其清除能力强于其他水溶性抗氧化剂（如维生素C）[13]。因此，PQQ还可能通过非酶抗氧化系统发挥抗氧化作用。

综上所述，急性染镉可使小鼠肝脏损伤，PQQ干预能够有效改善急性染镉诱导的小鼠肝损伤，这与其缓解肝脏的氧化损伤有关，但PQQ改善镉致急性肝损伤的确切作用机制尚有待进一步研究。

参考文献

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[4]胡文敏，李林子，张岭，等.吡咯喹啉醌对高脂血症大鼠糖脂代谢肝功能及脂质过氧化影响的实验研究[J].中国预防医学杂志，2016，17（01）：29-33.

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[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.

（责编：张宏民）5DE186BF-CFAD-4836-8981-EA80F6BFDC1A