尿酸在鸡氧化还原平衡中的功能研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:a0701302
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尿酸在机体的抗氧化系统中发挥着重要作用,但尿酸同样会造成氧化应激,本论文通过改变尿酸在体内和体外的浓度建立模型,探讨尿酸对抗氧化系统以及抗氧化通路Nrf2/ARE的影响,初步探讨了尿酸的双面性,即抗氧化和促氧化。1.正常生理条件下高低血清尿酸个体抗氧化系统的差异通过多次追踪检测肉鸡的血清尿酸水平,挑选出稳定高尿酸和低尿酸的个体(P<0.001),研究肉鸡在不同的血清尿酸水平下抗氧化体系的差异。鸡在低尿酸水平下,心肌和肾脏组织蛋白质羰基的含量显著增加(P<0.05),抗氧化酶(CAT、SOD和GPX)和抗氧化剂(UA、GSH和AsA)均无差异,检测Nrf2/ARE通路下游基因以及Nrf2mRNA和蛋白的表达水平,低尿酸组心肌和肾脏的表达水平与高尿酸组没有显著差异。提示,自然生长状态下挑选的低尿酸水平的肉鸡,心肌和肾脏存在一定程度的氧化损伤,虽然抗氧化体系没有显著差异,但是低尿酸的个体比高尿酸的个体更有氧化损伤的趋势。2.低蛋白日粮添加甘氨酸对血清尿酸与机体抗氧化系统的影响甘氨酸是合成尿酸最为重要的氨基酸之一。因此研究低蛋白日粮及低蛋白日粮中添加甘氨酸(12.54 MJ代谢能和17%粗蛋白,与对照组、低蛋白组等代谢能)对血清尿酸水平的影响,并研究尿酸变化是否对低蛋白日粮导致的氧化应激存在缓解作用。试验结果显示,低蛋白日粮组的血清和心肌尿酸水平显著降低,心肌和肾脏的MDA和蛋白质羰基含量显著增加,心肌的XOD活性显著增加,GPX活性、GSH和AsA含量显著降低,Nrf2/ARE通路被激活,肾脏的CAT、SOD、GPX活性和AsA含量显著降低。低蛋白+甘氨酸组与低蛋白组相比,心肌和肾脏的氧化损伤都有一定程度的缓解,部分抗氧化剂/酶显著提高,心肌中Nrf2基因(P<0.05)和蛋白(P<0.05)的表达显著降低,基因CAT、SOD2、GPX7、GCLC表达水平显著降低。试验表明,低蛋白日粮导致机体氧化应激和心肌Nrf2/ARE通路的激活,升高的尿酸会缓解氧化损伤,增加了抗氧化物的生成,如GSH、尿酸等。3.尿酸酶注射对血清尿酸与机体抗氧化系统的影响尿酸酶可分解血清尿酸,从而达到降低尿酸的目的。经过预试验,连续腹腔注射尿酸酶7天,并连续检测血清尿酸水平,在第3天时,血清尿酸含量显著下降(P<0.05),因此采集样品。试验结果显示,连续注射尿酸酶3天,血清和心肌尿酸水平显著降低。检测多种组织抗氧化系统的指标,发现降低血清尿酸后,对心肌的影响较大,心肌的SOD、GPX活性和GSH、抗坏血酸含量显著降低,Nrf2基因和蛋白表达显著下降,Nrf2/ARE通路下游抗氧化基因SOD1、SOD2、GPX7以及与GSH生成的相关基因GCLC、GCLM的转录水平均显著下降。这表明,尿酸的短期快速降低,影响心肌的抗氧化系统,抗氧化酶活性以及GSH的生成减少。4.饲喂酵母浸干粉对血清尿酸与机体抗氧化系统的影响酵母提取物富含生物高分子化合物和代谢产物,当大剂量酵母提取物进入体内后,能够干扰机体正常代谢,尤其是激活嘌呤代谢途径,促进尿酸生成,导致血清尿酸水平升高。通过在日粮中添加酵母浸干粉,来研究尿酸的异常升高是否对鸡抗氧化系统的影响。试验结果表明,饲喂添加有10%酵母浸干粉的饲料4周,试验第三周,血清尿酸显著升高,到第四周时,血清与组织内的尿酸均为变化,但是对肾脏的抗氧化系统影响较大,蛋白质羰基含量显著增加,GSH含量和SOD活性显著降低,基因SOD2、GPX7、GSR表达显著增加。这表明,尿酸的异常升高,对心肌基本无影响,但是会造成肾脏的氧化损伤。5.不同蛋白水平日粮对血清尿酸与机体抗氧化系统的影响饲喂不同粗蛋白水平的日粮,改变体内尿酸浓度,研究机体在梯度尿酸环境下抗氧化体系的变化。试验结果表明,在不影响鸡生产性能的前提下,尿酸随着饲喂粗蛋白水平的降低而降低。心肌和肾脏的MDA、蛋白质羰基含量随着尿酸的浓度降低逐渐增加,部分抗氧化酶/剂逐渐降低,心肌中CAT、SOD1、SOD2、GSS、GCLC、GCLM基因的表达逐渐升高。Nrf2/ARE通路中Nrf2基因和蛋白表达也呈现同样的变化趋势。试验表明,日粮中粗蛋白水平的降低改变血清尿酸的水平,鸡体内氧化损伤加剧,抗氧化酶的活性和抗氧化剂的含量降低,Nrf2/ARE通路随着尿酸水平的降低,基因和蛋白表达水平逐渐升高。说明在非自然生长状态下,尿酸的长期降低会引起机体自主的抵抗氧化损伤。6.尿酸对心肌细胞抗氧化体系的影响成功培养并鉴定鸡原代心肌细胞,研究体外条件下,不同浓度尿酸对心肌细胞抗氧化体系的影响。试验结果表明,1200μmol/L尿酸对细胞造成了氧化损伤,抗氧化酶CAT、SOD活性显著下降,处理12h时,Nrf2基因(P<0.05)和蛋白表达水平(P<0.05)显著增加,Nrf2/ARE通路下游基因SOD1、SOD2、GSS、GCLC、GCLM的转录水平均显著升高。这表明,过高浓度的尿酸会造成细胞的氧化损伤,导致抗氧化酶活力下降,但使会通过激活Nrf2/ARE通路来抵抗氧化损伤。7.尿酸对过氧化氢损伤心肌细胞的保护效应利用H2O2建立心肌细胞氧化损伤模型,研究尿酸对损伤模型的抗氧化体系的影响。用H2O2处理心肌细胞,细胞活力显著降低,MDA和蛋白质羰基含量显著增加,说明模型建立成功。不同浓度尿酸与H2O2联合处理心肌细胞,结果显示,300μM尿酸能缓解H2O2造成的氧化损伤,使MDA和蛋白质羰基含量显著下降,自由基积累显著降低,细胞活力和SOD活力显著提高,Nrf2基因和蛋白的表达均显著升高,部分下游基因的表达上调。1200μM尿酸使模型的MDA和蛋白质羰基含量显著增加,自由基积累显著增加,细胞活力和SOD活力显著下降,Nrf2基因和蛋白的表达均显著降低,部分下游基因的表达受到抑制。另外检测胞内尿酸浓度,发现H2O2增加细胞膜的通透性,使尿酸更容易进入细胞内。结果表明,正常生理浓度的尿酸能通过激活Nrf2/ARE通路来保护鸡心肌细胞抵抗H2O2引起的氧化损伤;而当尿酸浓度高于正常水平时,通过抑制Nrf2/ARE通路,诱导H2O2损伤细胞ROS的生成,加剧氧化损伤。8.高浓度葡萄糖与尿酸互作对心肌细胞抗氧化系统的影响利用葡萄糖建立心肌细胞氧化损伤模型,研究尿酸对损伤模型的抗氧化体系的影响。用葡萄糖处理心肌细胞,细胞活力显著降低,MDA和蛋白质羰基含量显著增加,说明模型建立成功。不同浓度尿酸与葡萄糖联合处理心肌细胞,结果显示,300μM尿酸能缓解高浓度葡萄糖造成的氧化损伤,使MDA含量显著下降,自由基积累显著降低,细胞活力和GSH含量显著提高,Nrf2/ARE通路部分下游基因的表达上调。1200μM尿酸使模型的MDA和蛋白质羰基含量显著增加,自由基积累显著增加,细胞活力、SOD活力和GSH含量显著下降,Nrf2基因和蛋白的表达均显著降低,通路部分下游基因的表达受到抑制。另外检测胞内尿酸浓度,发现高浓度葡萄糖增加细胞膜的通透性,使尿酸更容易进入细胞内。结果同样表明,正常生理浓度的尿酸能部分缓解葡萄糖造成的氧化损伤;而当尿酸浓度高于正常水平时,通过抑制Nrf2/ARE通路,加剧葡萄糖造成的氧化损伤。综上所述,与肾脏、肝脏、胰腺、心血管组织相比较,心肌对尿酸变化较为敏感。生理浓度的血清尿酸具有抗氧化作用,尿酸的降低会引起机体的氧化损伤,过高浓度的尿酸发挥着促氧化作用。生理浓度的尿酸能够缓解H2O2造成的心肌氧化损伤,而高尿酸则加重H2O2造成的损伤。高糖诱导心肌细胞氧化损伤,生理浓度的尿酸可以缓解高糖造成的氧化损伤,而高尿酸则可加重其氧化损伤,提示尿酸在家禽抗氧化体系中的重要作用。因此,合理利用尿酸的特性,对维持机体氧化还原平衡有着十分重要的作用。
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