1.研究背景硒是人体必需微量营养元素,在体内执行多种其它营养素和非营养素不可替代的生物学功能。预防和控制心脑血管疾病是其重要生理功能之一。硒过量会对人体造成损害,综合评价硒的功能活性和毒性对指导科学利用硒资源为人类健康服务至关重要。研究表明硒预防和控制人体慢性疾病的发生发展的作用效果和毒性与其化学形态密切相关,根茎类叶类高等植物是高效含硒化合物的重要载体生物资源,其中,多种富硒葱蒜类植物已被证实属于含有高效低毒硒的生物种类。在进一步研究中,硒项目组还发现富硒绿羽类植物含有与富硒葱蒜类植物主要硒种类不同、但同样具有高效低毒潜力的含硒化合物,属于不同于富硒葱蒜类植物的另一类高效低毒富硒生物材料。心血管疾病是威胁人类健康的常见疾病,它是西方国家的第一死因,近年在我国也逐渐上升为主要杀手。动脉粥样硬化(AS)是心脏病和脑血管病的首要病因,而高脂血症是AS的最重要危险因素,也是至今为止研究最早和最深入的AS的危险因素。从病情发生发展过程来看,高脂血症、As和心血管疾病三者依次形成一条完整的疾病链。对慢性疾病来说,从源头上进行控制是最重要的措施。实验性高脂血症动物模型是研究预防控制AS最常用的方法。快速诱发高脂血症动物模型是筛选防治AS的化合物和生物材料的重要手段。采用高脂饲料喂养法诱导高脂血症动物模型是迄今为止最常用也是最符合人类疾病发展变化规律的实验方法。2.研究方法本实验选择两类具有高效低毒潜力的富硒生物的代表性植物富硒绿羽和富硒大蒜作为实验材料,采用高甘油三脂高胆固醇的高脂饲料诱导高脂血症大鼠动物模型,调查和对比分析两类富硒植物硒在动物组织累积分布、预防和控制脂代谢紊乱能力、抗氧化作用效果以及对毒理学指标的影响,以期为两类富硒植物防控AS的营养和药用价值、抗氧化作用机理和安全性,初步提供较为全面的、横向可比的科学数据,为两类富硒植物健康价值评价以及预防和控制AS发生发展的科学应用提供实验数据和基本理论依据,验证获得高效低毒、临床实用价值大的富硒生物材料。购进70只雄性Wistar大鼠,以基础饲料(含硒量为0.08mg/kg)喂饲一周,按照体重队列分为7组,具体分组为:A空白对照组(CK);B高脂血症模型对照组(HFD);C富硒大蒜治疗组(HFD+SeGT);D富硒绿羽治疗组(HFD+SeKT);E普通大蒜预防组(HFD+GP);F富硒大蒜预防组(HFD+SeGP);G富硒绿羽预防组(HFD+SeKP);每组10只。在实验组中,三个预防组(HFD+GP、HFD+SeGP和HFD+SeKP)大鼠从分组之初即以植物悬浊液灌胃;两个治疗组(HFD+SeGT和HFD+SeKT)大鼠在实验前两个月以与植物悬浊液相等体积的蒸馏水灌胃,从第三个月开始,用相应的富硒植物悬浊液灌胃;CK和HFD组大鼠以与植物悬浊液相同体积的蒸馏水灌胃。各富硒植物处理组大鼠给予的硒剂量为每天300μgSe/kgbw。实验期间,除CK组喂饲基础饲料以外,其余各组均喂饲高脂饲料。实验期间,大鼠自由饮水。以大鼠分组后开始计时,实验期为三个月。在实验大鼠分组后的第一和第二个月末,分别取A、B、C和D四组大鼠的尾尖血,检测血清脂类和脂蛋白水平,判断高脂血症大鼠模型是否建立。实验结束后,处死动物,观察各脏器有无病变,取全血、肝脏、肾脏、脾脏、脑和睾丸等组织。测定血清中总胆固醇(TC)、甘油三脂(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)含量、组织含硒量、血浆、红细胞和肝脏丙二醛(MDA)含量;全血和肝脏谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性;肝肾毒理指标血清谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、总蛋白(TP)、血浆尿素氮(BUN)和血肌酐(CRE)等。所有数据均采用SPSS12.0版统计软件进行方差分析。3.研究结果(1)血清脂类和脂蛋白含量分析结果显示:与HFD组相比,植物处理组大鼠的血清TC、TG和LDL-C含量以及动脉粥样硬化指数(AI)值均显著降低,而HDL-C均有不同程度的升高。预防组大鼠血脂改善程度好于相应的治疗组,富硒绿羽处理组的血脂改善程度好于富硒大蒜处理组。(2)与CK组相比,HFD组的大鼠全血和肝脏GPx活力均有不同程度降低,而肝脏和血浆MDA含量显著增加。与HFD组相比,富硒植物处理组大鼠全血和肝脏GPx活性显著升高。富硒大蒜治疗组与预防组大鼠全血GPx活性没有显著差异;富硒绿羽预防组大鼠全血GPx活性显著高于相应的治疗组。富硒大蒜预防组全血GPx活性明显低于富硒绿羽预防组。富硒植物所有处理组间肝脏GPx活性无显著性差异。富硒大蒜预防组大鼠的血浆、红细胞和肝脏MDA含量显著高于治疗组;富硒绿羽预防组大鼠血浆和红细胞MDA含量显著高于治疗组,而肝脏MDA含量无显著差异;在所有富硒植物处理组中,富硒大蒜治疗组大鼠组织MDA含量最低。(3)从组织硒分布来看,富硒大蒜预防组大鼠组织硒含量在红细胞最高,脾脏次之,其余组织的硒含量从高到低依次为:肾脏、肝脏、血浆、肌肉以及脑组织;富硒大蒜治疗组大鼠组织硒含量在红细胞最高,肾脏次之,其余各组织的硒含量从高到低依次为脾脏、肝脏、血浆、肌肉和脑组织;富硒绿羽预防组和治疗组大鼠的组织硒含量从高到低依次为肾脏、红细胞、脾脏、肝脏、血浆、肌肉和脑组织。从组织硒含量来看,预防组大鼠不同组织硒水平均高于相应的治疗组;比较不同植物处理组大鼠血液和组织硒水平,发现在除脾脏和红细胞以外的其他组织中,富硒绿羽处理组的组织硒水平均显著高于富硒大蒜处理组。表明富硒绿羽和富硒大蒜硒在动物体内的累积和分布除与给药期有一定的关系外,更主要的是与植物种类(确切地说是植物所提供的硒形态)密切相关。血清脂类与脏器含硒量间相关分析发现:血清的TC含量与肝脏、脾脏和肾脏硒含量呈现显著的负相关;血清TG含量仅与肝脏硒含量呈负相关;HDL-C含量与肝脏和脾脏硒含量呈正相关,而AI值与肝脏和脾脏硒含量呈负相关。综合相关分析结果,发现肝脏含硒量与血清脂类的相关性最密切。(4)数据结果显示,各富硒植物处理组大鼠没有出现明显的肝脏和肾脏毒性。综合分析作用机理和毒理学实验结果表明,两种富硒植物通过调节脂蛋白代谢有效预防和控制高脂血症发生发展是其发挥预防AS的重要机制之一,它们还在一定程度上能够通过提高全血和肝脏硒蛋白酶GPx活力发挥清除自由基和抗氧化作用起到预防AS的作用。此外,连续3个月摄取高剂量硒(每天300μgSe/kgbw)的两类代表性富硒植物后,大鼠体内未发现明显的肝脏和肾脏硒中毒现象,提示两种富硒植物中不同的硒形态在预防和控制AS发生过程中同样表现出高效低毒特性,为今后针对性应用这些富硒植物预防AS提供了基本科学依据。预防和控制AS发生和发展的适宜硒剂量、特征生物学指标以及作用机理有待进一步深入研究。