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Introduction
极低频电磁场(ELF-EMF)频率为0~100 kHz,在日常生活中无处不在。以往的研究表明,ELF-EMF参与了各种疾病,包括免疫疾病和癌症。暴露于ELF-EMF可以延长活细胞的寿命或增加自由基的浓度。活性氧物种(ROS)在自由基链式反应中产生,导致组织中的氧化应激,伴随着一氧化氮(NO)和丙二醛(MDA)含量的增加。此外,有研究指出,长期暴露于ELF-EMF类似于生理应激,会引起脑脂质谱的变化。暴露于ELF-EMF 7 d可能对大鼠产生致焦虑作用。暴露于ELF-EMF会导致工作记忆(WM)下降,这种影响与海马功能有关
蓝莓具有多种生物活性,包括抗衰老和抗氧化活性,是世界公认的有价值水果。花青素在蓝莓中含量丰富,是蓝莓的主要生物活性化合物。蓝莓被证明可以保护海马细胞免受多巴胺(DA)、淀粉样β肽或脂多糖引起的损伤。
然而,蓝莓花青素对ELF-EMF诱导损伤的影响尚未被评估。沈阳农业大学的Xiyun Sun、Ning Liu等在本研究建立了认知功能和海马神经元损伤的大鼠模型,以检验蓝莓花青素提取物对ELF-EMF诱导的海马损伤的保护机制,从而深入了解蓝莓花青素对海马细胞功能的影响。
莫里斯水迷宫试验是评价大鼠记忆功能的经典方法。如表1所示,在本研究中,与对照组相比,ELF-EMF暴露显著逆转了大鼠不同阶段的记忆功能,表现为较长的逃跑潜伏期。蓝莓花青素处理可防止ELF-EMF诱导的记忆损伤。在ELF-EMF暴露30 d后的第20天,补充蓝莓花青素提取物(200 mg/kg·d)的大鼠的逃跑潜伏期明显短于未处理的大鼠。结果表明,蓝莓花青素提取物能显著恢复暴露于ELF-EMF的大鼠的记忆功能,与先前的研究报道一致。类似的报道表明,姜黄提取物能提高大鼠在莫里斯水迷宫中的表现,D-樟脑-山楂浆果提取物组合能提高50~80岁参与者的认知能力。
分散尼氏物质或包含胞质内空泡后,神经元出现染色过度或苍白萎缩。为了评价蓝莓花青素提取物对ELF-EMF诱导的海马神经元损伤的保护作用,测定了尼氏物质含量和细胞膜完整性。如图1所示,与对照组相比,未补充蓝莓花青素提取物的ELF-EMF暴露大鼠的尼氏物质含量明显降低。然而,蓝莓花青素处理抑制了尼氏物质含量的下降,特别是在100 mg/kg·d和200 mg/kg·d的剂量下。对照组和高剂量组(200 mg/kg·d)的尼氏物质含量没有显著差异,说明蓝莓花青素提取物以剂量依赖的方式抑制了ELF-EMF暴露引起的尼氏物质含量下降。
细胞膜完整性是评价细胞损伤的关键指标。细胞膜完整性的结果如图1所示。ELF-EMF暴露大鼠海马神经元的细胞膜完整性为91.6%,明显低于对照组。用蓝莓花青素提取物处理可抑制降低。200 mg/kg·d蓝莓花青素提取物处理的大鼠海马神经元的细胞膜完整性明显高于ELF-EMF模型组的大鼠。这些结果表明,蓝莓花青素提取物通过维持细胞膜的完整性,可能通过抑制氧化应激来抑制ELF-EMF诱导的海马神经元损伤。
图1 蓝莓花色苷对尼氏物质和细胞膜完整性的影响
对照组的组织学分析显示组织结构正常,组织层清晰、排列整齐、形状完整(图2)。暴露于ELF-EMF而不含蓝莓花青素提取物处理后,可观察到组织层明显减少。200 mg/kg·d蓝莓花青素提取物处理后显著减少了ELF-EMF诱导的损伤。
图2 海马神经元的组织学变化
NO、MDA、SOD和GSH是衡量氧化应激的重要指标。通过测定NO、MDA、SOD和GSH水平,评估蓝莓花青素提取物对ELF-EMF引起的氧化应激的影响。NO的生成是一种高活性的氧化剂,参与脂质过氧化产物MDA的形成。为了研究蓝莓花青素提取物对海马神经元保护作用的机制,测定了NO和MDA的水平(图4)。与对照组相比,暴露于ELF-EMF的大鼠NO水平显著升高;蓝莓花青素提取物抑制了这一效应。同样,蓝莓花青素提取物处理减轻了ELF-EMF诱导的MDA含量增加。此外,与未处理的大鼠相比,200 mg/kg·d蓝莓花青素提取物处理的ELF-EMF暴露大鼠的MDA含量显著降低。这些结果表明,蓝莓花青素提取物处理可通过减弱NO和MDA的产生抑制ELF-EMF引起的海马神经元氧化应激,与之前报道的黑莓汁可减少铝和氟化物引起的NO和MDA增加的结果一致。
SOD和GSH能防止脂质过氧化,是重要的生理性抗氧化剂。如图4所示,ELF-EMF暴露后,SOD和GSH活性显著降低。蓝莓花青素提取物补充剂减弱了这一效应,在200 mg/kg·d时效果最佳。这些结果表明,蓝莓花青素提取物能抑制ELF-EMF暴露引起的SOD和GSH活性的降低,这与之前的研究结果一致,后者提出胍丁胺通过增加SOD和GSH的活性来维持小鼠海马的抗氧化平衡。
在正常情况下,体内ROS的产生和清除处于一种动态平衡状态。结果显示,ELF-EMF的暴露会破坏这种平衡,导致氧化应激。蓝莓花青素提取物治疗可以抑制氧化应激,保护海马神经元。
2+水平和增加SOD和GSH活性来表示。此外,莫里斯水迷宫试验显示,蓝莓花青素提取物增强了暴露于ELF-EMF的大鼠的认知能力。这些研究结果为蓝莓花青素用于抑制ELF-EMF暴露引起的海马损伤提供了依据
该文章《Protective effects of blueberry anthocyaninextracts on hippocampal neuron damage induced by extremely low-frequencyelectromagnetic field》于2020年4月25日在线发表于Food Science and Human Wellness。