十字花科植物中的芥子碱对果蝇的抗衰老作用

十字花科植物中的芥子碱对果蝇的抗衰老作用 () 应用与环境生物学报 1999 ,5 1:32,35 1999202225 Chi n . J . Appl . Environ . Biol . 十字花科植物中的芥子碱对 3 果蝇的抗衰老作用 顾瑞琦李 群 ( )中国科学院上海植物生理研究所 上海 200032 - - 1- 1 - 1(ρ) 摘 要 芥子碱对 O 和OH的清除效率达 50 %时的质量浓度 分别为 5 mg L 和 330 mg L ,40 mg L 的芥 2 - - - 1- 1 ρ子碱对 O 的清除效率即可达 89 . 7 % ,证明芥子碱是一 O 与OH的清除剂. 分别以 为 10 mg L 和 50 mg L 2 2 - 1 芥子碱的培养基饲喂果蝇 ,对果蝇的最高寿命 、平均寿命及半数寿命均有一定的延长作用 ,其中 10 mg L 的芥() () () 子碱组可明显延长雄性果蝇的最高寿命 11 . 90 %、平均寿命 11 . 24 %及半数寿命 17 . 21 %,两种浓度的芥子 碱溶液对果蝇的平均寿命的延长作用的差异显著. 芥子碱对果蝇的延寿作用有一定的性别差异 ,对雄蝇的效果 好于雌蝇. 关键词 芥子碱 ; 抗衰老 ; 活性氧自由基 ; 果蝇 中图法分类号 Q946 . 88 + Q95233 THE EFFECTS OF SINAPINE FROM CRU CI F EROUS PL ANTS O N THE L IFE - SPAN OF D ROSO P HILA M ELANO GAS TER L I Qun & GU Ruiqi ( )S hanghai Institute of Plant Physiology , Chinese Academy of Sciences , Shanghai 200032 Abstract It is reported that sinapine is a natural radiation protection substance distributed in Cruciferous - () () plants. The scavenger effect of sinapine on superoxide anions O and hydroxyl radicals OH, and antiaging 2 effect on Drosophila melanogaster were studied in this paper. The results indicated that sinapine could be used - - ρ) (as efficient scavengers for O and OH. The mass concentrations of sinapine in scavenging 50 % Oand 2 2 - 1 - 1 - - 1 OH are 5 mg L and 330 mg L , respectively. The scavenging efficiency of Oby 40 mg L sinapine is 89. 2 - 1 - 1 7 %. 10 mg L and 50 mg L of sinapine could effectively prolong the maximum life2span , average life2span - 1and median life2span of Drosophila melanogaster , and 10 mg L of sinapine could increase the maximum life2 ( ) ( ) ( ) span by 11. 90 % , average life2span by 11. 24 % and median life2span by 17. 21 %in male flies. The anti2aging effect of sinapine on the males was better than that on the females. Key words sinapine ; anti2aging ; oxygen free radicals ; Drosophila melanogaster 已有的研究结果表明了本实验室从十字花科植物中提取的芥子碱具有极强的辐射防护和抗突变的作 1 ,3 用. 近年来国际上许多科学家认为辐射损伤 、衰老与癌症发生均与生物体内活性氧自由基的代谢失调有 4 ,许多辐射防护剂也有防癌和防衰的功能 ,因为这些功能的共同机制都是清除活性氧自由基 . 本文报道 关 了芥子碱对果蝇寿命的延长作用并从其对活性氧自由基的清除的角度探讨了其抗衰老作用的机制 . 收稿日期 : 1997212226 接受日期 : 1998204215 3 中国科学院上海分院择优经费项目 1 材料与方法 1 . 1 实验材料 ( ) 黑腹果蝇 Drosophila melanogaster野生型原种 Oregan K品系 ,由中国科学院上海昆虫研究所自荷兰引进 ,1 芥子碱为本实验室自制 ,方法同前. - () 1 . 2 芥子碱对超氧阴离子自由基 O 的清除作用 2 5 - 按照郭蔼光等的方法进行. 测定原理为邻苯三酚在碱性条件下自氧化产生的 O 激发化学发光剂 lu22 - - - minol 发光 ,其发光强度与 O 的生成量成正比 ,加入 O 清除剂后清除了反应产生的 O 使发光强度减弱 .2 2 2 ( ) 1 . 3 芥子碱对羟自由基 OH的清除作用 6 按照王成莲等的方法进行. 1 . 4 果蝇的培养及抗衰老实验3 挑选 8 h 内孵出的果蝇成虫 ,按性别分组进行实验 . CK 果蝇在基础培养基上培养 ,给药组的培养基芥 - 1 - 1 ρ( ) 子碱质量浓度 分别为 10 mg L 和 50 mg L 两个试验组 ,每个试验组果蝇数雌雄 N , N 各为 100 ,重复 ? Q ( ) 进行 3 次实验 ,因此每个浓度的给药组中雌雄果蝇总数各为 300 ,CK 中雌雄果蝇总数 N各为 400. 每 3,4CK ( ) d 换一次培养基并 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 果蝇死亡数 ,至全部死亡为止 ,以各试验组最后死亡的果蝇的存活天数 t/ d作为该组 果蝇最高寿命 ,并计算各试验组果蝇的平均寿命 、半数寿命以及寿命延长率 . 2 结 果 - () ( ) 2 . 1 芥子碱对超氧阴离子自由基 O 和羟自由基 OH的清除作用2 - 分别测定了不同浓度芥子碱溶液对 O 和OH的清除作用 ,结果见图 1 ,图 2.2 - () ( ) 图 1 芥子碱对超氧阴离子自由基 O 的清除作用图 2 芥子碱对羟自由基 OH的清除作用 2 ( )Fig. 2 Effect of sinapine on scavenging hydroxyl radicals OH Fig. 1 Effect of sinapine on scavenging superoxide anions radicals - ()O 2 - - 从图中可见 ,芥子碱对 O 和OH的清除能力随反应系统中芥子碱浓度的增加而增加 ,芥子碱对 O 和OH2 2 - 1 - 1 - 1 - 的清除效率达 50 %时的 浓 度 分 别 为 5 mg L 和 330 mg L , 40 mg L 的 芥 子 碱 对 O 的 清 除 效 率 即 可 达2 - 89. 7 % ,说明芥子碱是一很强的 O 与OH的清除剂 .2 2 . 2 芥子碱对果蝇的抗衰老作用 - 1 分别测定了含不同浓度芥子碱的培养基培养果蝇后对果蝇寿命的影响 . 10 mg L 的芥子碱可分别提高- 1 雌雄果蝇的最高寿命达 11. 90 % ,50 mg L 的芥子碱可提高果蝇的最高寿命达 8. 33 % ,雌雄均是 . 从平均寿命 - 1 和半数寿命的数据来 看 , 芥 子 碱 对 雄 性 果 蝇 的 延 寿 作 用 较 雌 性 明 显 , 10 mg L 芥 子 碱 的 处 理 效 果 优 于 50 应 用 与 环 境 生 物 学 报 5 卷 34 - 1 - 1 () mg L ,其中 10 mg L 芥子碱可延长雄性果蝇半数寿命达 17. 21 % 见表 1;芥子碱对果蝇的平均寿命的延长- 1- 1 作用的结果经统计学处理差异均为极显著 ,并且 10 mg L 组的效果好于 50 mg L 组 . 这一点从果蝇的生长 - 1 () 时间存活曲线上也可看出 图 3 ,图 4:无论雌雄果蝇 ,给药组的存活曲线均在 CK 的右侧 ,且 10 mg L 芥子碱 - 1 饲喂的果蝇的存活率均高于 50 mg L 的给药组 . 表 1 芥子碱对果蝇的最高寿命 、平均寿命及半数寿命的影响 Table 1 Effect of sinapine on maximum life2span , average life2span and medium life2span of Drosophila melanogaster 果蝇数 芥子碱处理 最高寿命 半数寿命 最高延寿率 平均寿命 平均延寿率 半数延寿率 Number of Sinapine Maximum Median Maximum Average Average Median Drosophila Life2Span Life2Span treatment Increment Life2Span Increment Increment Melanogaster - 1( )( )( )) ( )( ) ( t / d t / d % (ρ)%t / d x2 ?s% / mg L maxmax ( ) N ? 400 84 60 . 9 ?0 . 6 58 . 7 ( )0 CK Q 400 84 61 . 4 ?0 . 7 61 . 0 3 3300 94 11. 90 5 . 58 62 . 3 6. 13 ? 64 . 3 ?0 . 8 10 3 3Q 300 94 11. 90 11 . 24 71 . 5 17 . 21 68 . 3 ?0 . 7 3300 91 8 . 33 4 . 76 61 . 0 3. 92 ? 63 . 8 ?0 . 8 50 3300 91 8 . 33 5 . 37 65 . 0 6. 56 Q64 . 7 ?0 . 7 3 3 P < 0 . 001 3 P < 0 . 01 图 3 芥子碱对雌果蝇寿命的影响 图 4 芥子碱对雄果蝇寿命的影响 Effect of sinapine on life2span of female 2span of male Drosophila Effect of sinapine on lifeFig. 3 Fig. 4 Drosophila melanogaster melanogaster 从上述结果可见 ,芥子碱在果蝇的抗衰老方面有一定的作用 ,但是有性别上的差异 ,总体来看 ,对雄蝇的 效果好于雌蝇. 3 讨 论 自由基与衰老的关系虽然已被以往的许多研究工作所证实 ,但由于衰老是一个极为复杂的过程 ,自由基 学说只能解释其部分现象 ,还不能解释衰老过程的全部表现 ,但自由基促使衰老过程加快的作用是确切的 ,而 7 ,11 且有实验依据. 外界不良环境刺激可使衰老过程加速 ,而在生物体自身的衰老过程中活性氧自由基也 是一个不可忽视的因素. 本文从芥子碱清除活性氧自由基的角度探讨了其抗衰老作用的机制 ,即可通过清除 体内正常或异常情况下代谢产生的过量的活性氧自由基起到延缓衰老的作用 .12 早在 1956 年 , Harman就根据动物实验中发现的放射线可引起突变 、诱发肿瘤并造成动物衰老和寿命缩 短的现象提出这些现象的出现都是由于放射线照射机体后产生的自由基引起的 ,首次将辐射损伤 、衰老和癌 症发生与活性氧自由基联系在一起 ,并进行了一些动物实验以观察不同的具有辐射防护作用的氧自由基清 13 除剂对不同品系小鼠寿命的影响,实验结果表明半胱氨酸 、22巯基乙胺 、2 ,2’2二氨基二乙基二硫化物等活 性氧自由基清除剂在适当浓度下可延长小鼠的平均寿命最大可达 30 %. 另外一些实验结果表明乙氧基喹和 14 ,15 () 丁基化羟基甲苯 BHT也可延长小鼠的平均寿命,但这些氧自由基的清除剂并不能延长小鼠的最高寿命 ,因此从抗衰老的效果来看并不十分令人满意 ,因为一种药物若仅能延长平均寿命和半数寿命而不能延长 16 最高寿命并不表明能使衰老过程减慢 ,即不具有延缓衰老的作用. 在我们的实验中 ,芥子碱作为超氧阴离子自由基和羟自由基的清除剂 ,在适当浓度下 ,不仅能延长果蝇的 平均寿命和半数寿命 ,而且也能延长果蝇的最高寿命 ,显示出具有一定的抗衰老效果 . 这样 ,就将芥子碱具有 的辐射防护 、清除活性氧自由基以及抗衰老作用从作用机理上统一了起来 ,证实了三者之间具有一定的联系. 本实验的结果显示 ,芥子碱对果蝇的延寿作用并不随培养基中芥子碱浓度的提高而增强 ,这可能是由于 抗衰老药物具有不同于一般药物的特殊性 ,其服用期限较长 ,总的吸收剂量较大 ,而且作用过程比较缓和 ,正 是由 于抗衰老药物作用于生物体的作用过程的特殊性 ,因此其抗衰老效果并不一定随服用剂量的增加而提 17 ,18 高 ,只有在适当剂量下 ,才能表现出一定的效果 ,在其他的抗衰老药物的实验中 ,也存在这一现象. 芥子碱已被证明了具有强的抗辐射损伤和抗突变作用 ,本工作又证明了芥子碱具有强的清除活性氧自 由基的功能 ,以及对果蝇的抗衰老作用 ,这些结果都与清除活性氧自由基有关 ,在理论上是一致的 ,同时也揭 示了芥子碱可能在抗癌症发生方面具有的研究前景 . 致谢 中国科学院上海植物生理研究所王维光副研究员协助进行芥子碱清除超氧阴离子自由基的实验 . 参考文献 () 顾瑞琦. 十字花科植物中的芥子碱对大麦和小麦萌发种子的辐射保护作用. 中国科学 B 辑. 1986 , 2:146,152 1 () 李 群 ,郭房庆 ,顾瑞琦. 果蝇伴性隐性致死突变试验中芥子碱的辐射保护作用. 实验生物学报. 1993 ,26 3: 269,274 2 () 郭房庆 ,李群 ,顾瑞琦. 芥子碱对小鼠辐照后外周血象变化的影响. 辐射研究与辐射工艺学报. 1995 ,13 3: 177,180 3 方允中 ,李文杰. 自由基与酶. 北京 :科学出版社 ,1987 4 () 郭蔼光 ,王振镒. 邻苯三酚自氧化 —化学发光法测定 SOD 活性. 植物生理学通讯. 1989 , 3:54,57 () 王成莲 ,刘莉. 比色法测定抗坏血酸体系产生的 OH 自由基. 生物化学与生物物理进展. 1989 ,16 6: 473,474 5 6 Ames BN , Saul RL . 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