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氧化应激会破坏机体抗氧化防御机制,造成机体氧化损伤,这也是很多疾病的发病机理。线粒体是活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)产生的主要场所。阿魏酸、姜黄素和谷维素三种物质在分子结构上都具有相同的结构,且既往研究已分别证明他们都具有抗氧化作用。强的松是一种糖皮质激素,大剂量注射可使小鼠HPA轴激素分泌紊乱,进而使体内发生应激而大量产生活性氧自由基。因此本实验以强的松诱导的氧化应激小鼠作为实验对象,在日粮中分别添加阿魏酸、姜黄素、谷维素以及辅酶Q10,来比较这几种物质的体内抗氧化效果的差异,同时通过比较他们对线粒体氧化应激的改善效果,来判断他们在体内的抗氧化效果是否与他们的脂溶性相关,为他们在抗氧化方面的应用提供参考。实验设计如下,将90只雄性ICR小鼠随机分为6组:正常组、模型组、阿魏酸组、姜黄素组、谷维素组和阳性对照(辅酶Q10)组。正常组每3天肌肉注射生理盐水,其他组每三天肌肉注射40 mg/kg体重的强的松进行造模。正常组和模型组饲喂正常饲料,其他四组每kg饲料中分别对应添加了40 mg的阿魏酸、姜黄素、谷维素和辅酶Q10。定期测量体重,饲养4周后开始进行行为学实验:糖水偏好程度和强迫游泳实验,饲养8周后取样分析。测定血浆、肝脏、心脏和肌肉组织中的氧化应激相关指标和Nrf2/ARE信号通路相关基因表达;测定下丘脑、垂体和血浆中应激相关激素水平;测定血浆和小肠的炎症和免疫指标;测定线粒体抗氧化酶活性和能量代谢相关指标以及相关基因表达水平。研究发现氧化应激会造成小鼠体重下降,抑郁程度增加,体内抗氧化酶活性降低,并且引发炎症,破坏线粒体结构功能,阿魏酸、姜黄素、谷维素和辅酶Q10均对此有一定的改善效果。其中,谷维素和辅酶Q10明显改善氧化应激造成的体重下降;三种阿魏酸类似物和辅酶Q10显著降低了小鼠HPA轴激素的分泌,改善小鼠的应激程度;谷维素和辅酶Q10显著提高了5-羟色胺(5-HT)和去甲肾上腺素(NE)激素的水平进而改善抑郁状态,姜黄素、谷维素和辅酶Q10显著降低了小鼠强迫游泳的绝望状态时间,辅酶Q10显著提高了小鼠的糖水偏好程度;谷维素和辅酶Q10显著降低了小鼠血浆和组织的ROS和丙二醛(MDA)的含量,并显著提高了过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)抗氧化酶的活性,阿魏酸类似物和辅酶Q10还能够通过Nrf2/ARE信号通路提高了体内总抗氧化能力。姜黄素、谷维素和辅酶Q10显著降低了促炎因子IFN-γ、TNF-α和IL-6的含量,并且显著提高了抑炎因子IL-10的含量;谷维素和辅酶Q10显著提高了小鼠血浆和空肠IgG和IgM的含量。阿魏酸类似物和辅酶Q10还能够改善氧化应激造成的线粒体结构功能的损伤,谷维素和辅酶Q10显著提高线粒体内Mn-SOD和GSH-Px抗氧化酶的活性;阿魏酸类似物和辅酶Q10还提高NADH/NAD~+、乙酰辅酶A和细胞色素P450的水平,并提高PGC-1α及TFAM能量代谢相关基因表达水平,来维持线粒体正常功能运行。综合所有实验结果表明,在本实验的条件下,阿魏酸类似物与辅酶Q10的抗氧化效果差异:阿魏酸<姜黄素<谷维素<辅酶Q10。结合他们的脂溶性可以初步判断他们抗氧化效果的差异可能与他们的脂溶性程度相关。