肾脏是维持人体正常生命活动的重要代谢器官之一。随着年龄的增加,肾脏的结构和功能均会发生退行性变化,如体积变小、质量减轻、肾小球硬化、肾小管萎缩等,成为引发急慢性肾脏疾病的重要影响因素。近年来,功能性食品和多种营养元素在延缓和改善衰老引起的肾脏疾病方面的作用成为研究热点。
蜂王浆的主要成分为60%~70%的水、12%~15%的粗蛋白、10%~16%的碳水化合物、3%~6%的脂类和一些微量元素,具有增强免疫力、延缓衰老、抗氧化等多种功能。蜂王浆在辅助治疗肾脏疾病的过程中,能够通过恢复肾小球滤过膜对体内代谢的分辨自控能力,对受损肾脏起到修复的作用,改善肾脏功能障碍。对于乙二醇诱导的氧化肾脏损伤,蜂王浆主要通过减弱脂质过氧化作用,提高系统抗氧化能力发挥保护作用。尽管蜂王浆对肾脏损伤具有显著的保护作用,但蜂王浆对衰老肾脏是否有保护作用以及其调控信号通路仍不清楚。
D-半乳糖(D-gal)致衰老模型是经典的衰老模型之一。该模型可破坏肾脏结构,引起肾小球病变,产生大量自由基,导致肾脏损害。因此,D-gal致衰老模型被广泛应用于肾脏衰老保护作用的研究。六味地黄丸是我国的一种传统中药,在临床上对多种肾脏疾病具有一定的改善作用,主要体现在改善肾脏功能和减轻病理损伤方面。本研究以六味地黄丸为实验的阳性对照组。
蜂王浆具有延缓衰老的功效,对多种条件造成的肾脏损伤也具有一定的保护作用,但蜂王浆是否具有延缓衰老引起的肾脏功能衰退的作用尚不清楚。中国农业科学院资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室为研究蜂王浆对衰老小鼠肾脏的作用,以SPF级昆明小鼠为研究对象,50只小鼠(雌雄各一半)分为5组,对照组注射和灌胃生理盐水;另外4组注射D-半乳糖建立小鼠衰老模型的同时,衰老模型组灌胃生理盐水,2个阳性对照组分别灌胃维生素E和六味地黄丸,实验组灌胃蜂王浆,实验期持续90 d。研究通过肾脏指数、肾脏病理组织切片、血液尿素氮和肌酐水平评价小鼠的肾脏功能情况,通过总抗氧化能力和超氧化物歧化酶水平评价组织的抗氧化能力;利用非靶标血清代谢组解析蜂王浆调控的主要代谢物和代谢通路。
结果表明:衰老小鼠肾脏发生明显变化,肾小囊囊腔明显扩张,肾小球球体萎缩;血液尿素氮、肌酐水平显著上升,总抗氧化能力和超氧化物歧化酶水平显著下降;灌胃维生素E、六味地黄丸和蜂王浆均能不同程度地缓解肾脏生理功能和抗氧化能力的下降,而蜂王浆和六味地黄丸更加明显地减轻了小鼠肾脏病变。衰老小鼠血清代谢结果显示,与六味地黄丸组相比,蜂王浆调控的代谢途径更具有针对性,主要在氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢途径发挥调控作用;与模型组相比,蜂王浆组雌雄小鼠分别有308和343种代谢物发生了显著变化,分别富集在19和15条代谢通路上,这些代谢通路主要涉及抗氧化、提高能量供应和维持肾脏基本功能方面。结果表明,蜂王浆对D-半乳糖致衰老小鼠的肾脏具有较好的保护作用,研究旨在为进一步应用蜂王浆开发功能性食品提供理论依据。
肾脏是维持机体稳态的重要器官,随着年龄的增长,肾脏的老化、萎缩导致其质量的减少和结构的改变,这是其功能发生变化的主要原因。D-gal在体内醛糖还原酶作用下,生成醛糖醇、H2O2以及超氧阴离子,在体内产生非酶糖基化、氧化应激自由基损伤及诱导醛糖还原酶活性增强等一系列病理和生理性的改变,对肾脏等器官产生损害作用,造成系统功能减退。D-gal对肾脏的损害作用,主要表现为氧化应激损伤、组织病理变化和功能减退,如肾小球体积增大,基底膜增厚,肾脏质量减轻等。
研究表明,蜂王浆和六味地黄丸均对肾小管和肾小球损伤、肾功能下降和氧化应激水平上升的相关肾脏损伤模型起到了很好的保护作用,能够有效提高体内抗氧化酶活力和肾脏滤过功能。本研究中,根据肾脏指数、血清指标、组织形态、抗氧化能力等分析结果,发现模型组衰老小鼠肾脏氧化应激反应增强、肾脏发生病理性变化,肾脏功能受到损害,而六味地黄丸和蜂王浆对小鼠肾脏这些方面均有不同程度的改善作用,蜂王浆对小鼠肾脏的改善效果更加显著。
不同的组织和器官通过血液运输营养物质和废物,且根据生理或病理变化进行相关调整,而这些变化可通过代谢物水平反映在血清代谢组分析结果中。因此,通过血清代谢组分析,能够建立代谢与衰老和器官病变之间的联系。本研究中,通过血清代谢组分析能够更加清楚蜂王浆对D-gal致衰老小鼠肾脏保护作用的途径。六味地黄丸主要通过影响氨基酸代谢和能量代谢途径来调整衰老引起的代谢紊乱和肾脏功能障碍;相较于六味地黄丸的调控途径,饲喂蜂王浆在小鼠氨基酸代谢、能量代谢、脂质代谢和辅助因子和维生素代谢多个途径上起到显著的调控作用,特别是氨基酸代谢。
精氨酸代谢通路在保护肾脏过程中发挥重要作用。研究表明,六味地黄丸通过调控精氨酸和脯氨酸代谢,对自然衰老小鼠发挥肾脏保护作用。精氨酸能够通过代谢生成NO,提高SOD活性进而发挥抗氧化作用。同时,精氨酸参与尿素的形成,通过代谢生成天冬氨酸和琥珀酸等代谢产物参与糖异生与能量反应;而精氨基琥珀酸通过ASL生成琥珀酸进而促进柠檬酸循环。血清中氨基酸水平与肾脏功能密切相关,慢性肾脏疾病患者的血清中瓜氨酸、鸟氨酸和精氨酸的水平逐渐降低。
本研究结果显示,模型组衰老小鼠血清中与精氨酸代谢相关的瓜氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、鸟氨酸、精氨酸、脯氨酸和谷氨酰胺等的含量显著降低。而蜂王浆中含有丰富的氨基酸,蜂王浆的补给显著提高了小鼠血液中这些氨基酸的含量;通过血液运输,这些氨基酸和多肽等小分子物质在小鼠肾脏中不断被过滤和重吸收。因此,推测蜂王浆通过提高血液中氨基酸含量,促进肾脏精氨酸代谢通路中关键酶的表达,从而对小鼠肾脏起到抗氧化、促进能量代谢等作用,有效改善了小鼠衰老伴随的肾脏功能衰退。
结 论。
本研究通过建立D-gal诱导的衰老小鼠模型,系统地考察了蜂王浆对D-gal致衰老小鼠肾脏的作用。研究结果表明,补给蜂王浆能够显著抑制衰老导致的小鼠肾脏指数降低,下调衰老小鼠血清BUN、Cre水平,提高小鼠机体的抗氧化能力,能够显著改善衰老导致的小鼠肾脏病变。与六味地黄丸组相比,蜂王浆显著调控衰老小鼠的精氨酸和脯氨酸代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,亚油酸代谢等代谢途径,这些代谢途径与提高小鼠肾脏组织抗氧化能力、能量供应密切相关。本研究结果表明,蜂王浆对D-gal致衰老小鼠的肾脏具有较好的保护作用,结果旨在为进一步开发蜂王浆作为缓解衰老导致肾脏损害的功能性食品或辅助性药物提供理论基础。
(来源:食品科学技术学报. 2023,41(05)北大核心,蜂王浆对D-半乳糖致衰老小鼠肾脏的作用,中国农业科学院资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室/蜜蜂研究所)
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