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黑茶是中国特有的茶类,属于后发酵茶,主要分布在云南、湖南、湖北、四川和广西。黑茶经过较长时间的渥堆和后发酵过程,由于微生物的参与,形成了其特殊的药理作用[1-2]。Xiao等[3-4]研究发现,黑茶的有效成分主要有黑茶多糖、茶多酚、茶褐素和咖啡碱等。黑茶多糖是一类分子质量较大的复杂多糖,其化学本质是一类与蛋白质结合在一起的酸性多糖或酸性糖蛋白[5]。黑茶中的水溶性糖和游离蛋白质含量普遍高于其他茶类,这是因为黑茶在后发酵过程中溶解性较差的大分子多糖和蛋白质分子分解成较小的可溶性游离多糖、寡糖、蛋白质或肽链等[6]。我们的前期研究发现,黑茶提取物有较好的辐射防护作用[7],由于黑茶成分复杂,其辐射防护作用的机制尚不清楚。本研究通过对小鼠30 d存活率和氧化损伤防护实验,观察黑茶提取物的辐射防护作用,并通过黑茶主要成分——黑茶多糖测试其对Toll样受体5(Toll-like receptors 5, TLR5)的激活作用,研究黑茶发挥辐射防护作用的分子机制。
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由图 1和表 1可知,与单纯照射组相比较,黑茶水提物能显著提高辐射损伤小鼠的30 d存活率,高剂量给药组提高幅度达53.4%,保护指数为1.32,明显延长辐射损伤小鼠的平均生存时间,差异有统计学意义(t=3.126,P<0.05),低剂量给药组和中剂量给药组也可在不同程度上提高辐射损伤小鼠的存活率,分别提高26.7%和33.4%,结果提示黑茶水提物对辐射损伤小鼠有较好的整体性保护作用。
图 1 黑茶提取物对辐射损伤小鼠30 d存活率的影响
Figure 1. Effects of dark tea extract on the 30 d survival rates of irradiated mice
组别 小鼠总
数/只存活
率/%平均生存
时间/d保护
指数空白对照组 15 100 30 - 单纯照射组 15 33.3 18.73±8.40 - 黑茶提取物照射给药组 50 mg/kg给药组 15 60.0 23.40±7.84 1.20 100 mg/kg给药组 15 66.7 24.07±8.06 1.23 200 mg/kg给药组 15 86.7 27.73±5.99a 1.32 注:表中,“-”表示无此项数据。a:与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=3.126,P<0.05)。 表 1 辐射损伤小鼠30 d存活率实验结果(x±s)
Table 1. Results statistics of 30 days survival rate in irradiated mice
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由表 2可见,受照小鼠血清、肝组织和肺组织中SOD活性较空白对照组都有显著降低;与单纯照射组相比,黑茶提取物(200 mg/kg)给药组小鼠血清、肝组织和肺组织中的SOD活性均提高,特别是肝组织和肺组织的SOD活性显著提高,差异有统计学意义(t=2.993,P<0.05;t=4.049,P<0.01)。结果提示黑茶水提物对血清、肝组织和肺组织中的SOD活性均有一定的保护作用。
组别 血清SOD活性/
(U/mL)肝组织SOD活
性/(U/mgprot)肺组织SOD活
性/(U/mgprot)空白对照组 72.12±4.78 28.46±3.59a 267.28±19.64b 单纯照射组 59.00±8.35 15.73±3.50a 207.11±21.00b 黑茶提取物照射给
药组(200 mg/kg)62.09±3.41 22.12±2.55a 322.58±47.34b 注:表中,SOD:超氧化物歧化酶。a :与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=2.993,P<0.05);b :与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=4.049,P<0.01)。 表 2 黑茶提取物对辐射损伤小鼠血清和组织中SOD活性的影响(x±s)
Table 2. Effects of dark tea extract on superoxide dismutase activity in serum and tissue of radiation injured mice
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黑茶提取物对辐射损伤小鼠肝组织和肺组织MDA含量的影响见表 3。由表 3可见,与空白对照组相比, 单纯照射组小鼠肺组织和肝组织中的MDA含量有明显升高,差异有统计学意义(t=3.873、2.989,均P<0.05)。黑茶提取物(200 mg/kg)照射给药组辐射损伤小鼠肺组织的MDA含量较单纯照射组有所降低,且降低幅度并不是十分明显;未发现对肝组织中MDA含量降低作用。研究结果提示,黑茶水提物对辐射损伤小鼠肺组织中MDA含量有一定的降低作用。
组别 肺组织MDA含量/
(nmol/mgprot)肝组织MDA含量/
(nmol/mgprot)空白对照组 2.45±2.02 8.82±1.57 单纯照射组 5.27±1.86a 14.40±1.60 黑茶提取物照射给 3.08±1.09a 15.35±2.74b 药组(200 mg/kg) 注:表中,MDA:丙二醛。a、b:与空白对照组比较,差异有统计学意义(t=3.873、2.989,均P<0.05)。 表 3 黑茶提取物对辐射损伤小鼠肺组织和肝组织中MDA含量的影响(x±s)
Table 3. Effects of dark tea extract on methylene dioxyamphetamine level in lung and liver tissue of radiation injured mice
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由表 4可见,受照小鼠肝组织和肺组织中的CAT活性均低于空白对照组,黑茶提取物(200 mg/kg)给药组小鼠肝组织中CAT的活性较单纯照射组明显升高,差异有统计学意义(t=4.883,P<0.01),肺组织中CAT活性则没有明显的差别。研究结果提示,黑茶提取物可提高辐射损伤小鼠肝组织和肺组织的CAT活性,对辐射致氧化损伤有一定的保护作用。
组别 肝组织CAT活性/
(U/mgprot)肺组织CAT活性/
(U/mgprot)空白对照组 13.61±3.78 5.23±1.97 单纯照射组 11.29±3.07 3.58±0.45 黑茶提取物照射给 18.13±2.28a 3.84±0.27 药组(200 mg/kg) 注:表中,CAT:过氧化氢酶。a:与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=4.883,P<0.01)。 表 4 黑茶提取物对辐射损伤小鼠肝组织和肺组织CAT活性的影响(x±s)
Table 4. Effects of dark tea extract on catalase activity in liver and lung tissue of radiation injured mice
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由表 5可见,所有受照组小鼠肝组织中GSH-Px活性显著低于空白对照组,差异有统计学意义(t=4.807,P<0.01)。与单纯照射组相比,黑茶提取物照射给药组(200 mg/kg)小鼠肝组织和肺组织中GSH-Px活性有明显的提高作用,差异有统计学意义(t=2.702,t=2.959, 均P<0.05)。结果提示黑茶提取物对辐射损伤导致的氧化损伤有一定的保护作用。
组别 肝组织GSH-Px
活性(U/mgprot)肺组织GSH-Px
活性(U/mgprot)空白对照组 324.23±91.64 159.67±28.34 单纯照射组 367.51±52.80a 73.54±11.55 黑茶提取物照射给 454.92±33.70b 124.88±16.68c 药组(200 mg/kg) 注:表中,GSH-Px:谷胱甘肽过氧化物酶;a:与空白照射组比较,差异有统计学意义(t=4.807,P<0.01);b,c:与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=2.702、2.959,均P<0.05)。 表 5 黑茶提取物对辐射损伤小鼠肝组织和肺组织中GSH-Px活性的影响(x±s)
Table 5. Effects of dark tea extract on glutathione peroxidase activity in liver and lung tissue of radiation injured mice
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图 2实验结果显示,空白对照组HEK-BlueTM hTLR5细胞中TLR5受体活性与HEK-BlueTM Null1细胞(阴性对照组细胞)相比没有提高;黑茶多糖低剂量(1 ng/mg)给药组HEK-BlueTM hTLR5细胞与HEK-BlueTM Null1细胞相比,黑茶多糖低剂量给药组和阳性对照组鞭毛蛋白可显著激活HEK-BlueTM hTLR5细胞表面的TLR5受体,差异有统计学意义(t=9.537,P<0.05);黑茶多糖高剂量(10 ng/mg)对HEK-BlueTM hTLR5细胞中TLR5受体也具有一定的激活作用,差异有统计学意义(t=9.222,P<0.05);但黑茶多糖低剂量给药组对TLR5受体的激活作用更加显著,甚至可以达到阳性对照鞭毛蛋白的激活效果,以上数据提示这种作用在黑茶多糖低浓度时更为显著。结果提示,黑茶的主要成分黑茶多糖可能是通过激活TLR5受体来发挥药效以起到辐射防护作用。
黑茶提取物的辐射防护作用及其机制研究
Anti-radiation effects of dark tea and its mechanism
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摘要:
目的研究黑茶提取物抗辐射作用及其作用机制。 方法采用137Cs-γ照射小鼠的30 d存活率实验,受照小鼠肺组织、肝组织和血清的氧化损伤防护试验测定单纯照射组、黑茶提取物(50、100、200 mg/kg)各剂量给药组,以及黑茶提取物1、100 ng/mL对HEK-BlueTM hTLR5细胞中Toll样受体5(TLR5受体)激活实验来探索黑茶提取物的辐射防护作用及其作用机制。 结果30 d存活率实验结果显示,小鼠受到射线7.0 Gy照射后,黑茶提取物(50、100、200 mg/kg)给药组小鼠的平均生存时间从单纯照射组的18.73 d分别提高到23.40、24.07、27.73 d,特别是高剂量组作用明显,差异有统计学意义(t=3.126,P < 0.05),黑茶提取物高剂量给药组小鼠的存活率提高幅度达53.4%。氧化损伤防护试验结果显示,黑茶提取物能够提高小鼠血清和组织中超氧化物歧化酶(SOD)(t=2.993,P < 0.05;t=4.049,P < 0.01)、过氧化氢酶(CAT)(t=4.883,P < 0.01)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)(t=2.702、2.959,均P < 0.05)的活性并降低脂质过氧化物丙二醛(MDA)的含量。TLR5受体激活实验结果发现,黑茶主要成分之一的黑茶多糖在低剂量时,与空白对照组相比,能显著激活TLR5受体,差异有统计学意义(t=9.222,P < 0.05)。 结论黑茶提取物具有非常显著的辐射防护作用,其作用机制可能与黑茶多糖对TLR5受体的激活有关。 Abstract:ObjectiveTo investigate the anti-radiation mechanism and its mechanism of dark tea extract. MethodsThe mechanism of radiation protection of dark tea extract groups (50 mg/kg, 100 mg/kg, 200 mg/kg) were investigated by 30 days survival rate experiment of 137Cs γ-rays irradiated mice, protection of oxidative damage in liver, lung and serum, and TLR5 receptor activation test of HEK-BlueTM hTLR5 cell after deal with dark tea extract (1 ng/mL, 100 ng/mL). ResultsIn 30 d survival rate test, average survival time of dark tea extract groups (50 mg/kg, 100 mg/kg, 200 mg/kg) increased from 18.73 d to 23.40 d, 24.07 d and 27.73 d compared with the irradiation-only group, especially in the high dose group (t=3.126, P < 0.05). The survival rate of the high dose group was 53.4% lifted. The results of oxidative damage protection test showed that dark tea extract could increase the activity of superoxide dismutase(t=2.993, P < 0.05; t=4.049, P < 0.01), catalase(t=4.883, P < 0.01) and glutathione peroxidase (t=2.702, 2.959, both P < 0.05) in serum and tissues of mice, and reduce the content of lipid peroxides malondialdehyde(MDA). The dark tea extract polysaccharide could activate the TLR5 receptor when compared with the control group, the difference was sign that dark tea extract can effectively prolong the survival time of mice from 18.73 days to 27.7 days after irradiated with 7.0 Gy γ-rays, the survival rate of mice treated with dark tea siginificant(t=9.222, P < 0.05). ConclusionThe data suggested that the radiation protection mechanism of dark tea extract may be related to the activation of TLR5 receptor by dark tea polysaccharide. -
Key words:
- Dark tea /
- Radiation protection /
- Toll-like receptors 5
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表 1 辐射损伤小鼠30 d存活率实验结果(x±s)
Table 1. Results statistics of 30 days survival rate in irradiated mice
组别 小鼠总
数/只存活
率/%平均生存
时间/d保护
指数空白对照组 15 100 30 - 单纯照射组 15 33.3 18.73±8.40 - 黑茶提取物照射给药组 50 mg/kg给药组 15 60.0 23.40±7.84 1.20 100 mg/kg给药组 15 66.7 24.07±8.06 1.23 200 mg/kg给药组 15 86.7 27.73±5.99a 1.32 注:表中,“-”表示无此项数据。a:与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=3.126,P<0.05)。 表 2 黑茶提取物对辐射损伤小鼠血清和组织中SOD活性的影响(x±s)
Table 2. Effects of dark tea extract on superoxide dismutase activity in serum and tissue of radiation injured mice
组别 血清SOD活性/
(U/mL)肝组织SOD活
性/(U/mgprot)肺组织SOD活
性/(U/mgprot)空白对照组 72.12±4.78 28.46±3.59a 267.28±19.64b 单纯照射组 59.00±8.35 15.73±3.50a 207.11±21.00b 黑茶提取物照射给
药组(200 mg/kg)62.09±3.41 22.12±2.55a 322.58±47.34b 注:表中,SOD:超氧化物歧化酶。a :与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=2.993,P<0.05);b :与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=4.049,P<0.01)。 表 3 黑茶提取物对辐射损伤小鼠肺组织和肝组织中MDA含量的影响(x±s)
Table 3. Effects of dark tea extract on methylene dioxyamphetamine level in lung and liver tissue of radiation injured mice
组别 肺组织MDA含量/
(nmol/mgprot)肝组织MDA含量/
(nmol/mgprot)空白对照组 2.45±2.02 8.82±1.57 单纯照射组 5.27±1.86a 14.40±1.60 黑茶提取物照射给 3.08±1.09a 15.35±2.74b 药组(200 mg/kg) 注:表中,MDA:丙二醛。a、b:与空白对照组比较,差异有统计学意义(t=3.873、2.989,均P<0.05)。 表 4 黑茶提取物对辐射损伤小鼠肝组织和肺组织CAT活性的影响(x±s)
Table 4. Effects of dark tea extract on catalase activity in liver and lung tissue of radiation injured mice
组别 肝组织CAT活性/
(U/mgprot)肺组织CAT活性/
(U/mgprot)空白对照组 13.61±3.78 5.23±1.97 单纯照射组 11.29±3.07 3.58±0.45 黑茶提取物照射给 18.13±2.28a 3.84±0.27 药组(200 mg/kg) 注:表中,CAT:过氧化氢酶。a:与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=4.883,P<0.01)。 表 5 黑茶提取物对辐射损伤小鼠肝组织和肺组织中GSH-Px活性的影响(x±s)
Table 5. Effects of dark tea extract on glutathione peroxidase activity in liver and lung tissue of radiation injured mice
组别 肝组织GSH-Px
活性(U/mgprot)肺组织GSH-Px
活性(U/mgprot)空白对照组 324.23±91.64 159.67±28.34 单纯照射组 367.51±52.80a 73.54±11.55 黑茶提取物照射给 454.92±33.70b 124.88±16.68c 药组(200 mg/kg) 注:表中,GSH-Px:谷胱甘肽过氧化物酶;a:与空白照射组比较,差异有统计学意义(t=4.807,P<0.01);b,c:与单纯照射组比较,差异有统计学意义(t=2.702、2.959,均P<0.05)。 -
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