大鼠肝中抗氧酶及脂质过氧化物对机体衰老过程影响的模糊综合评判
作者:王敏彦 魏素珍 姜玲玲
单位:王敏彦(河北医科大学基础医学研究所 石家庄050017); 魏素珍(河北医科大学基础医学研究所 石家庄050017); 姜玲玲(河北医科大学基础医学研究所 石家庄050017)
关键词:模糊综合评判;超氧化物歧化酶;过氧化氢酶;衰老
数理医药学杂志000110
摘 要:运用模糊综合评判方法,探讨了健康Spraguo-Dawley青年大鼠(3月龄)和老年大鼠(20月龄)肝中超氧化物歧化酶同工酶和过氧化氢酶的活性以及脂质过氧化物的含量等因素对机体衰老的综合影响程度。
中图分类号:Q 55
文章编号:1004-4337(2000)01-0021-02▲
, http://www.100md.com
自由基与衰老的关系已备受人们重视。自由基使细胞中大分子氧化引起衰老,被认为可能是衰老的一种重要机制[1]。这种大分子的氧化,是因为随着年龄的增加细胞内抗氧酶活性降低、自由基的清除能力变小所致吗?研究者们将注意力集中到了体内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,Cat)等抗氧酶和其它一些抗氧剂,检测了各器官中抗氧酶活性的变化,但是所得结果与预想不一致,小鼠和大鼠组织中的抗氧酶活性,不总是随周龄增加而降低[2~4],可见从单因素的研究很难得出某种抗氧酶与衰老的关系。这种传统的评判方法其结果是单一的,有时不够全面和准确。因此,本文采用模型数学中的模糊综合评判的方法,对衰老所涉及的多种具有模糊(界限不分明)性的因素,进行定量的数学处理,探讨大鼠肝超氧化物歧化酶同工酶、过氧化氢酶以及脂质过氧化作用等多因素的综合作用对衰老过程的影响程度,为抗衰老的研究提供了一些依据。
1 资料和方法
, 百拇医药
1.1 实验动物 健康Sprague-Dawley大鼠,雌雄各半,20月龄为老年鼠,3月龄为青年鼠,由河北省实验动物中心提供。
1.2 肝提取液的制备 大鼠断头处死后,立即取肝置-80℃冷冻备用。冻肝用10mmol/L Tris-HCl,pH7.4缓冲液(含0.25mol/L庶糖,1mmol/L EDTA、0.1%乙醇)制成匀浆,4℃,10000×g离心10min,取上清液,用于酶和脂质过氧化物的测定。
1.3 测定 过氧化氢酶(Cat)的活性,用分光光度法测定[5]。总超氧化物歧化酶(T-SOD)、铜超氧化物歧化酶(Cu-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)活性以及脂质过氧化物(lipid peroxides,LPO)的含量,用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒及方法测定,以Lowry法测定蛋白质含量。测定结果见表1。
表1 大鼠肝组织中SOD、Cat的活性及LPO的含量
, http://www.100md.com
Group
n
Activities (u/mg protein)
Concentration
(nmol/mg protein)
T-SOD
Mn-SOD
Cu-SOD
Cat
LPO
1
102.92
, 百拇医药
66.57
36.35
771.43
94.20
2
101.74
43.81
57.93
729.73
89.19
3
122.18
53.39
, 百拇医药
68.79
405.41
89.19
4
129.16
49.20
79.96
728.57
73.86
YOUNG
5
107.55
34.74
, 百拇医药
72.81
471.43
102.14
6
127.71
42.98
84.73
709.09
77.50
7
12042
52.10
68.31
, 百拇医药
426.57
86.43
8
124.44
66.02
58.42
409.09
108.33
9
98.08
50.04
48.05
759.04
, 百拇医药
80.18±SD
114.91
±12.22
50.98
±10.73
63.93
±15.37
601.15
±166.15
89.01
±11.00
, 百拇医药
1
118.87
34.74
84.13
685.71
102.63
2
87.67
10.72
76.94
600.00
90.79
3
, 百拇医药
123.89
20.38
103.51
740.26
106.67
4
121.16
25.45
95.71
727.27
108.57
OLD
5
, 百拇医药
93.66
19.24
74.41
666.67
102.85
6
74.16
18.96
55.20
514.29
94.70
7
83.74
, 百拇医药
13.69
70.05
415.66
98.63
8
127.17
17.74
109.42
363.64
111.67
9
75.24
22.12
, 百拇医药
53.12
506.49
89.55±SD
100.62
±21.93
20.34
±6.92
80.28
±19.87
579.10
±136.93
, http://www.100md.com
100.67
±78.20
2 模型综合评判
2.1 数学模型
参照文献[6]的方法,对实验结果进行模糊综合评判,均采用(∨∧)算符进行运算,再按最大隶属度原则进行评判。
因素论域U={T-SOD,Mn-SOD,Cu-SOD,LPO,Cat}={U1,U2,U3,U4,U5}
因素论域V={很有影响,较有影响,影响不显著,无影响}={V1,V2,V3,V4}
, http://www.100md.com
2.2 数据处理
首先分别计算出T-SOD、Mn-SOD、Cu-SOD、LPO、Cat中,老年组各值与各自对照的青年组的均数之差。结果见表2。
表2 老年组SOD、Cat以及LPO各值与各自对照青年组的均数之差 n
1
2
3
4
5
6
7
8
, 百拇医药
9
T-SOD
3.96
-27.24
8.89
6.25
-21.25
-40.75
-31.17
12.26
-39.67
Mn-SOD
-16.24
, 百拇医药
-40.26
-30.60
-25.53
-31.74
-32.02
-37.29
-33.24
-28.86
Cu-SOD
20.20
13.01
39.58
, 百拇医药 31.78
10.48
8.73
6.12
45.49
-10.812
Cat
84.56
-1.15
139.11
126.12
65.52
-86.86
, 百拇医药
-185.49
-237.51
-94.66
LPO
13.62
1.78
17.66
19.56
13.84
5.69
9.62
22.66
0.54
, 百拇医药
将T-SOD、Mn-SOD、Cu-SOD、LPO差值按着区间(0~±15)、(15~±30)、(±30~±45)、±45以上,分别分为四组。差值在(0~±15)之间的为无影响,在(±15~±30)之间的为影响不显著,在(±30~±45)之间的为较有影响,在±45以上的为很有影响。以T-SOD数据处理为例,得到T-SOD对机体衰老过程很有影响为0例,较有影响为3例,影响不显著为2例,无影响为4例,这样就计算出r11=0.00,r12=0.33,r13=0.22,r14=0.44。用同样的方法对Mn-SOD、Cu-SOD、LPO进行计算,可得到对其它3个因素的评判。Cat差值按照(0~±50)、(±50~±100)、(±100~±150),±150以上四个区间分为四组,按同样方法计算,得到r51=0.22,r52=0.22,r53=0.44,r54=0.11,于是得模糊关系矩阵(rij)5×4。区间划分计算出的各因素评判值和青年组与老年组均数之差的显著性基本一致。
, 百拇医药
2.3 模糊综合评判结果
根据以上计算,得到模糊关系矩阵
权重分配是根据青年组与老年组各均数之差的显著性(T-SOD:P=0.107,Mn-SOD:P<0.0001, Cu-SOD:P=0.0686,LPO:P=0.0215,Cat:P=0.772)而确定的。权重分配为=(0.1,0.4,0.2,0.2, 0.1),故得评判=(0.11,0.40,0.33,0.20),作归一化处理,综合评判结果为(0.11,0.38,0.32,0.19),得出(T-SOD、Mn-SOD、Cu-SOD、Cat、LPO)的综合作用对机体衰老过程很有影响为11%、较有影响为38%、影响不显著为32%、无影响为19%。按最大隶属度原则,得出上述各因素的综合作用对机体衰老过程较有影响,影响程度为38%。
, 百拇医药
3 讨论
自由基等活性氧分子,除来源于机体的正常代谢过程外,还来源体外的紫外线福射、臭氧和空气的污染。它们具有很强的氧化性,可使细胞中的酶分子、DNA分子以及膜脂质氧化,造成细胞损伤。这些生物活性大分子的损伤被认为是细胞和机体衰老的基础。肝脏是体内活性氧产生和清除的重要器官,肝细胞抗氧酶活性和脂质过氧化物的变化,可反映肝细胞自由基损伤程度。单因素的分析结果发现,青年大鼠肝细胞中除LPO低于老年组外,T-SOD、Mn-SOD、Cu-SOD都高于老年组。但是具有显著性差异的只有Mn-SOD(P<0.0001)和LPO(P<0.05)。T-SOD和Cu-SOD与衰老无关吗?细胞是有机的统一体,各种因素相互协调而发挥作用,我们将各因素统一考虑,通过模糊综合评判,得出超氧化物歧化酶同工酶、过氧化氢酶的活性降低以及脂质过氧化物的升高的共同作用结果与衰老的过程有关,影响程度为38%,从而证明衰老是微效多因素的结果,并且确与自由基清除系统中的一些因素有关,为自由基引起衰老的理论提供了依据。但本研究所考虑的多种因素对衰老的影响程度只是较大,而不是很大,说明除上述因素外,还有许多别的因素对机体的衰老进程起作用,有待进一步探讨。■
, http://www.100md.com
参考文献:
[1] Haraman D.A theory based on free radical and radiation chemistry. J Gerontol. 1956,11:298.
[2] Richter V, et al. Turnover of rat liver and rat kidney catalade as a function of age. Mech Age Der. 1972,1:427.
[3] Nohl H. et al. Respoase of mitochondrial superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase, activities to aging. Mech Age Dev 1979,11:145.
, http://www.100md.com
[4] Lammi-Keefe CJ, et al. Cooper-Zinc and manganese superoxide dismutase activities in cardiac and skeletal muscles during aging in male rat. Gerontology 1984,30:153.
[5] Aebi, H. in: Methods of Enzymatic Analysis (Bergneyer, H.U., ed) 2nd English Ed. 1974,Vol. 2, 672-678 Verlag Chemie, Weinheim, press.
[6] 吴万铎,吴万钊主编.模糊数学与计算机应用.电子工业出版社,1986,46.
收稿日期:1999-03-20, http://www.100md.com
单位:王敏彦(河北医科大学基础医学研究所 石家庄050017); 魏素珍(河北医科大学基础医学研究所 石家庄050017); 姜玲玲(河北医科大学基础医学研究所 石家庄050017)
关键词:模糊综合评判;超氧化物歧化酶;过氧化氢酶;衰老
数理医药学杂志000110
摘 要:运用模糊综合评判方法,探讨了健康Spraguo-Dawley青年大鼠(3月龄)和老年大鼠(20月龄)肝中超氧化物歧化酶同工酶和过氧化氢酶的活性以及脂质过氧化物的含量等因素对机体衰老的综合影响程度。
中图分类号:Q 55
文章编号:1004-4337(2000)01-0021-02▲
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自由基与衰老的关系已备受人们重视。自由基使细胞中大分子氧化引起衰老,被认为可能是衰老的一种重要机制[1]。这种大分子的氧化,是因为随着年龄的增加细胞内抗氧酶活性降低、自由基的清除能力变小所致吗?研究者们将注意力集中到了体内超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,Cat)等抗氧酶和其它一些抗氧剂,检测了各器官中抗氧酶活性的变化,但是所得结果与预想不一致,小鼠和大鼠组织中的抗氧酶活性,不总是随周龄增加而降低[2~4],可见从单因素的研究很难得出某种抗氧酶与衰老的关系。这种传统的评判方法其结果是单一的,有时不够全面和准确。因此,本文采用模型数学中的模糊综合评判的方法,对衰老所涉及的多种具有模糊(界限不分明)性的因素,进行定量的数学处理,探讨大鼠肝超氧化物歧化酶同工酶、过氧化氢酶以及脂质过氧化作用等多因素的综合作用对衰老过程的影响程度,为抗衰老的研究提供了一些依据。
1 资料和方法
, 百拇医药
1.1 实验动物 健康Sprague-Dawley大鼠,雌雄各半,20月龄为老年鼠,3月龄为青年鼠,由河北省实验动物中心提供。
1.2 肝提取液的制备 大鼠断头处死后,立即取肝置-80℃冷冻备用。冻肝用10mmol/L Tris-HCl,pH7.4缓冲液(含0.25mol/L庶糖,1mmol/L EDTA、0.1%乙醇)制成匀浆,4℃,10000×g离心10min,取上清液,用于酶和脂质过氧化物的测定。
1.3 测定 过氧化氢酶(Cat)的活性,用分光光度法测定[5]。总超氧化物歧化酶(T-SOD)、铜超氧化物歧化酶(Cu-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)活性以及脂质过氧化物(lipid peroxides,LPO)的含量,用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒及方法测定,以Lowry法测定蛋白质含量。测定结果见表1。
表1 大鼠肝组织中SOD、Cat的活性及LPO的含量
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Group
n
Activities (u/mg protein)
Concentration
(nmol/mg protein)
T-SOD
Mn-SOD
Cu-SOD
Cat
LPO
1
102.92
, 百拇医药
66.57
36.35
771.43
94.20
2
101.74
43.81
57.93
729.73
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122.18
53.39
, 百拇医药
68.79
405.41
89.19
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129.16
49.20
79.96
728.57
73.86
YOUNG
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107.55
34.74
, 百拇医药
72.81
471.43
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42.98
84.73
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77.50
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12042
52.10
68.31
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426.57
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108.33
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98.08
50.04
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759.04
, 百拇医药
80.18±SD
114.91
±12.22
50.98
±10.73
63.93
±15.37
601.15
±166.15
89.01
±11.00
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1
118.87
34.74
84.13
685.71
102.63
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90.79
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20.38
103.51
740.26
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25.45
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727.27
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13.69
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53.12
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±21.93
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±6.92
80.28
±19.87
579.10
±136.93
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100.67
±78.20
2 模型综合评判
2.1 数学模型
参照文献[6]的方法,对实验结果进行模糊综合评判,均采用(∨∧)算符进行运算,再按最大隶属度原则进行评判。
因素论域U={T-SOD,Mn-SOD,Cu-SOD,LPO,Cat}={U1,U2,U3,U4,U5}
因素论域V={很有影响,较有影响,影响不显著,无影响}={V1,V2,V3,V4}
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2.2 数据处理
首先分别计算出T-SOD、Mn-SOD、Cu-SOD、LPO、Cat中,老年组各值与各自对照的青年组的均数之差。结果见表2。
表2 老年组SOD、Cat以及LPO各值与各自对照青年组的均数之差 n
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T-SOD
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Mn-SOD
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Cat
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将T-SOD、Mn-SOD、Cu-SOD、LPO差值按着区间(0~±15)、(15~±30)、(±30~±45)、±45以上,分别分为四组。差值在(0~±15)之间的为无影响,在(±15~±30)之间的为影响不显著,在(±30~±45)之间的为较有影响,在±45以上的为很有影响。以T-SOD数据处理为例,得到T-SOD对机体衰老过程很有影响为0例,较有影响为3例,影响不显著为2例,无影响为4例,这样就计算出r11=0.00,r12=0.33,r13=0.22,r14=0.44。用同样的方法对Mn-SOD、Cu-SOD、LPO进行计算,可得到对其它3个因素的评判。Cat差值按照(0~±50)、(±50~±100)、(±100~±150),±150以上四个区间分为四组,按同样方法计算,得到r51=0.22,r52=0.22,r53=0.44,r54=0.11,于是得模糊关系矩阵(rij)5×4。区间划分计算出的各因素评判值和青年组与老年组均数之差的显著性基本一致。
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2.3 模糊综合评判结果
根据以上计算,得到模糊关系矩阵
权重分配是根据青年组与老年组各均数之差的显著性(T-SOD:P=0.107,Mn-SOD:P<0.0001, Cu-SOD:P=0.0686,LPO:P=0.0215,Cat:P=0.772)而确定的。权重分配为=(0.1,0.4,0.2,0.2, 0.1),故得评判=(0.11,0.40,0.33,0.20),作归一化处理,综合评判结果为(0.11,0.38,0.32,0.19),得出(T-SOD、Mn-SOD、Cu-SOD、Cat、LPO)的综合作用对机体衰老过程很有影响为11%、较有影响为38%、影响不显著为32%、无影响为19%。按最大隶属度原则,得出上述各因素的综合作用对机体衰老过程较有影响,影响程度为38%。
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3 讨论
自由基等活性氧分子,除来源于机体的正常代谢过程外,还来源体外的紫外线福射、臭氧和空气的污染。它们具有很强的氧化性,可使细胞中的酶分子、DNA分子以及膜脂质氧化,造成细胞损伤。这些生物活性大分子的损伤被认为是细胞和机体衰老的基础。肝脏是体内活性氧产生和清除的重要器官,肝细胞抗氧酶活性和脂质过氧化物的变化,可反映肝细胞自由基损伤程度。单因素的分析结果发现,青年大鼠肝细胞中除LPO低于老年组外,T-SOD、Mn-SOD、Cu-SOD都高于老年组。但是具有显著性差异的只有Mn-SOD(P<0.0001)和LPO(P<0.05)。T-SOD和Cu-SOD与衰老无关吗?细胞是有机的统一体,各种因素相互协调而发挥作用,我们将各因素统一考虑,通过模糊综合评判,得出超氧化物歧化酶同工酶、过氧化氢酶的活性降低以及脂质过氧化物的升高的共同作用结果与衰老的过程有关,影响程度为38%,从而证明衰老是微效多因素的结果,并且确与自由基清除系统中的一些因素有关,为自由基引起衰老的理论提供了依据。但本研究所考虑的多种因素对衰老的影响程度只是较大,而不是很大,说明除上述因素外,还有许多别的因素对机体的衰老进程起作用,有待进一步探讨。■
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参考文献:
[1] Haraman D.A theory based on free radical and radiation chemistry. J Gerontol. 1956,11:298.
[2] Richter V, et al. Turnover of rat liver and rat kidney catalade as a function of age. Mech Age Der. 1972,1:427.
[3] Nohl H. et al. Respoase of mitochondrial superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase, activities to aging. Mech Age Dev 1979,11:145.
, http://www.100md.com
[4] Lammi-Keefe CJ, et al. Cooper-Zinc and manganese superoxide dismutase activities in cardiac and skeletal muscles during aging in male rat. Gerontology 1984,30:153.
[5] Aebi, H. in: Methods of Enzymatic Analysis (Bergneyer, H.U., ed) 2nd English Ed. 1974,Vol. 2, 672-678 Verlag Chemie, Weinheim, press.
[6] 吴万铎,吴万钊主编.模糊数学与计算机应用.电子工业出版社,1986,46.
收稿日期:1999-03-20, http://www.100md.com