基于酵母模型黄芩提取物拮抗镉毒性作用机制的初步研究

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1、国内图书分类号：Q819密级：公开国际图书分类号：57西南交通大学研究生学位论文基于酵母模型黄芩提取物拮抗镉毒性作用机制的初步研究年级2015级姓名周正东申请学位级别工程硕士专业生物工程指导老师李学如教授二零一八年五月ClassifiedIndex:Q819U.D.C:57SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisPRELIMINARYSTUDYONANTI-CADMIUMTOXICITYMECHANISMSOFSCUTELLARIABAICALENSISEXTRACTBASEDONYEASTMODELGrad

2、e:2015Candidate:ZhouZhengdongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:BioengineeringSupervisor:Prof.XueruLiMay,2018西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1.以酿酒酵母为模型，研究了黄芩，五味子，银杏叶三种传统中药材醇提水溶物对镉暴露酵母生长抑制的恢复作用，发现这三种中药提取物均具有一定拮抗镉对酵母毒性的能力，其中黄芩提取物效果最好。2.进一步从细胞水平探讨黄芩提取物对镉

3、毒性酵母恢复作用发现，黄芩提取物能降低镉暴露条件下酵母胞内活性氧（ROS）水平，部分恢复线粒体膜电位（△ψm），维持谷胱甘肽（GSH）新陈代谢的稳定，降低酵母胞内镉蓄积。3.通过转录组测序技术对镉加黄芩组与镉毒性组的转录组表达谱进行了分析，以

4、log2FC

5、≥1.0且probability>0.8为阀值进行过滤，在镉毒性组中检测到363个差异表达基因（DEGs），镉加黄芩组检测到250个DEGs，加入黄芩提取物后能使248个基因表达恢复至空白组水平。基于GO、KEGG分类对镉加黄芩组和镉毒性组差异表达基因进行注释，发现差异表达基因主要集中于代谢途径方面。对代

6、谢通路进行分析发现，镉暴露会导致谷胱甘肽代谢、氧化应激以及细胞呼吸相关基因表达紊乱。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要镉一般通过消化及呼吸系统被人体摄入并长时间蓄积于体内，逐步造成人体机体紊乱，导致肝肾功能障碍、生殖损伤、心血管疾病、骨质疏松症和癌症等。寻找有

7、效的抗镉毒性药物并研究其作用机理一直是该领域的研究热点，天然产物提取物抗镉毒性研究也越来越被研究者们关注。分析了黄芩，五味子，银杏叶的醇提水溶物对镉暴露酵母生长抑制的恢复作用，实验结果发现三种提取物DPPH自由基清除能力IC50分别为0.019、0.046以及1.478mg/mL，其中黄芩及银杏叶的超氧阴离子（O−2·）清除活性为0.137和2.526mg/mL。三种提取物对20μM和40μMCd2+暴露条件下酵母生长均具有较好的拮抗作用，本论文选取效果最好的黄芩提取物做进一步深入分析。在细胞水平探讨黄芩提取物对镉毒性酵母恢复作用，通过流式细胞技术（FCM）

8、测定发现黄芩提取物能使20μMCd2+暴露条件下酵母胞内活性氧（ROS）水平下调71.5%，线粒体膜电位（△ψm）水平上调2.3倍。此外，黄芩提取物能使20μMCd2+暴露条件下酵母胞内还原型谷胱甘肽（GSH）水平降低19.5%，但是对超氧化物歧化酶（SOD）代谢影响不明显。通过使用火焰原子吸收光谱法测定黄芩提取物对镉暴露酵母胞内镉离子蓄积的影响，发现黄芩提取物使酵母胞内镉含量降低了68.01%。通过转录组测序从分子水平探讨黄芩提取物对镉毒性酵母恢复作用发现，与空白组相比，在镉毒性组中检测到363个差异表达基因（DEGs），镉加黄芩组检测到250个DEGs，

9、加入黄芩提取物后能使248个基因表达恢复至空白组水平。基于GO、KEGG分类对镉加黄芩组和镉毒性组间DEGs进行注释，发现差异表达基因主要集中于代谢途径，次生代谢产物生物合成以及氨基酸合成等途径，对代谢通道进一步分析，发现黄芩提取物能抑制镉暴露导致的谷胱甘肽代谢，氧化应激，以及细胞呼吸相关基因表达紊乱。综上，黄芩提物能通过多种机制拮抗镉对酵母的毒性作用，最主要途径包括：降低胞内活性氧水平，维持胞内含硫氨基酸大分子如谷胱甘肽的正常表达，抑制镉对线粒体呼吸链的破坏，降低酵母对镉的吸收及蓄积。结果表明中药黄芩提取物具有一定的抗镉毒性应用价值，对后期用于哺乳动物抗镉

10、毒性研究提供参考。关键词：镉毒性，黄芩，酿酒酵母，氧