海参酶解物促SD大鼠皮肤创面愈合的研究

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海参是一种富含蛋白质的优质海产品,具有极高的营养和药用价值,已证实其在抗氧化、抗疲劳、抗凝血等方面起有效调节作用。但是针对海参富含营养且胶原含量高的这个特性,相关的应用于医疗、保健或功能食品中的功效研究较少。皮肤创伤是最常见的机体损伤之一,愈合过程中需要营养补给供能,同时胶原也是皮肤组成中必不可少的。因此,本课题在海参富含营养和胶原的基础上,验证海参酶解物(Sea cucumber hydrolysate,SCH)在促创面愈合方向的潜在功效,同时对其促创面愈合通路和吸收机理进行探究,以期为海参资源的高值化利用提供新的方向,为企业对海参资源的深度开发提供医学营养方向的理论基础和实验参考。本文首先对海参的营养组成进行测定,接着通过酶解技术获取SCH作为动物实验原料,然后进行三次动物实验考察SCH促创面愈合的功效。酶解结果显示:酶配比为水产蛋白酶﹕风味蛋白酶=6﹕4、酶添加总量10000 U/(g prot)时酶解效率较好,酶解1h的产物的分子质量<500 Da占70.73%。第一批次动物实验借助大鼠皮层切除创伤模型确认了SCH具备促创面愈合的效果,考察的动物实验组包括:模型Vehicle组、高剂量H-SCH组、中剂量M-SCH组、低剂量L-SCH组和阳性YNBY组。大鼠伤口愈合率的结果显示:SCH不影响大鼠的正常生长,且促进大鼠创面愈合;其中M-SCH组(灌胃蛋白浓度0.50 g/kg)在造模后第8天就显示愈合率显著高于Vehicle组(P<0.05),愈合率为88.15%。苏木精伊红(Hematoxylin-eosin,H&E)和马森三色(Masson’s trichrome method,Masson)染色、炎症指标、Hyp及生长因子含量结果皆表明,SCH可以减少炎性细胞浸润现象,同时促进创面处血管新生、成纤维细胞增殖、胶原沉积和再上皮化,其调节过程可能与Hyp、血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(Basic fibroblast growth factor,b FGF)和表皮细胞生长因子(Epidermal growth factor,EGF)的显著上调有关(P<0.05)。此外,M-SCH组在愈合后期表现出最优的形态特征,新生胶原排列有序紧密,瘢痕表皮最薄。确定了SCH具备促创面愈合的功效后,进一步地对酶解时间进行调整,获取高、中、低3组分子量的SCH并分析其组成差异。第二批次动物实验借助大鼠皮层切除创伤模型探究SCH的分子量对其促创面愈合功效的影响,同时测定创伤大鼠机体炎症和氧化应激,结合相关通路因子表达结果共同阐明SCH促创面愈合的作用通路。考察的动物实验组包括:空白Blank组、模型Vehicle组、高分子量H-Mw组、中分子量M-Mw组、低分子量L-Mw组和阳性YNBY组。高、中、低分子量SCH的氨基酸和矿物质组成揭示它们的主要差异在于Pro、Hyp和分子质量<500 Da的肽的含量上。大鼠创面愈合率的结果再次证实了SCH能促进创面愈合。H&E和Masson染色及Hyp结果表明,L-Mw组的促愈合效果最好,与YNBY组不存在明显差异(P>0.05)。此外,L-Mw组能显著降低白细胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)、白细胞介素-8(Interleukin-8,IL-8)、肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量(P<0.05),提高白细胞介素-10(Interleukin-10,IL-10)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)含量(P<0.05),同时促进VEGF、EGF、b FGF分泌(P<0.05),刺激转化生长因子-β(Transforming growth factor-β,TGF-β)、转化生长因子-β受体Ⅱ(Transforming growth factor receptor typeⅡ,TβRⅡ)、Smad家族3号蛋白(SMAD family member 3,Smad3)的m RNA表达(P<0.05),激活TGF-β/Smad通路,由此共同作用来改善机体的炎症和氧化应激水平、促进胶原合成,加快伤口愈合。第三批次动物实验旨在探究高、低分子量SCH在动物体内吸收的差异。实验设定了6个时间点采集大鼠血浆、胃、肠道和皮肤组织,观察胃肠内容物的变化情况,测定血液和皮肤里游离态/结合态的Pro、Hyp和5个Hyp结合小肽的含量,以及肠道内寡肽转运蛋白(Oligopeptide transporter 1,Pep T1)m RNA表达情况,综合分析SCH分子量对其体内吸收的影响,进而解释SCH促创面愈合的体内吸收机理。结果显示:低分子量SCH的胃排空速率和肠吸收速率较快;低分子量SCH中含有较多的结合态Hyp和Pro;低分子量SCH中Ala-Hyp-Gly、Pro-Hyp、Gly-Pro-Hyp、Hyp-Gly和Ile-Hyp的吸收速率较快,且含量均高于高分子量SCH;低分子量SCH能更快诱导十二指肠内Pep T1表达,同时刺激空肠中Pep T1在2 h内持续表达。综上,对比高、中、低分子量SCH促多雷(Sprague Dawley,SD)大鼠创面愈合效果,得出L-Mw-S的作用效果最优。其中L-Mw-S的制备条件为:底物浓度20%,酶添加量10000 U/(g prot),酶配比为水产蛋白酶﹕风味蛋白酶=6﹕4,酶解温度55℃,p H为7.0,酶解时间5 h。结合动物实验结果,可知SCH促大鼠创面愈合的吸收机理与SCH中的活性Hyp结合小肽被肠道完全吸收有关。这些小肽经小肠上皮的Pep T1途径被完整吸收,进而抑制机体炎症反应和氧化应激、促进生长因子分泌,同时激活TGF-β/Smad通路,诱导前胶原合成,从而加速伤口愈合。
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