齿叶薰衣草挥发物对小鼠生理生化的影响范文

《城市环境与城市生态杂志》2015年第四期

芳香植物在生长过程中不断释放出芳香挥发物，主要包括萜类化合物、芳香族化合物、脂肪酸类等［1］。研究发现，芳香植物释放的挥发物具有调节情绪、减轻疼痛、提高免疫、降低血压等保健功效［2-5］。如侧柏挥发物使人的情绪趋于放松，感觉愉悦［6］，梅花挥发物可使人兴奋，充满活力［7］。目前城市绿化植物配置主要考虑植物种类、色彩等因素，而忽视植物挥发物的保健功效，且人们对于芳香植物挥发物起保健作用的有效成分及其作用机理的研究较少，严重阻碍了芳香植物保健功能的开发、应用和推广。通过加强对植物挥发物的保健功效研究，对于开发芳香植物，建设保健园林、宜居环境，提高居民健康水平具有重要意义。薰衣草是一类具有代表性的芳香植物，为低矮亚灌木，株型紧凑，全株芳香，花穗花色优美典雅，品种丰富，景观价值极高。由于其体内含有大量芳香物质，人们对薰衣草的开发利用主要集中在精油提取加工、干花晒制等方面。随着对薰衣草精油研究的不断深入，发现其具有抗菌、镇静催眠、抗氧化等效果，薰衣草衍生产品如化妆品、保健品、香料、花茶、香包、药枕等也逐步出现［8］。此外，由于薰衣草具有较高的观赏价值，近年来人们将其种植于公园、庭院、芳香园等，而大面积种植还可形成效果绝佳的花海景观，不仅能带来视觉上的享受，而且释放的芳香挥发物还能起到一定的保健功效。但从目前来看，薰衣草自然状态下释放的芳香挥发物的保健功效还缺乏相关研究。本试验中，以秋季齿叶薰衣草（Lavanduladentata）新鲜枝叶为试验材料，测定挥发物成分对小鼠生理生化指标的影响，探讨其保健功效及有效成分和机理，为薰衣草的进一步开发和应用提供依据，为城市绿化、宜居环境的建设等方面提供理论基础。

1材料与方法

1.1材料齿叶薰衣草，由北京农学院园林学院植物试验基地日光温室提供；4~6周龄、体重18～22g的雄性健康昆明小鼠，购自军事医学科学院实验动物中心。

1.2方法

1.2.1试验处理被测小鼠15只（5只测自发活动，5只测血细胞和血清NO，5只测神经递质和脏器系数），放入自制有机玻璃处理箱（50cm×50cm×40cm），齿叶薰衣草新鲜枝叶采下插入水瓶，放入箱内，重量为160g，连续处理9d。为了防止挥发物的扩散以及保证小鼠正常呼吸，处理箱钻有2个直径为1cm通气孔。以无薰衣草处理箱中的小鼠为试验对照组。

1.2.2挥发物分析与鉴定采用动态顶空法采集薰衣草释放的挥发物，采集时控制大气采样仪流速0.5L/min，采样时间为15min。采用ATD_GC/MS技术检测和分析挥发物成分。用TurboMassver5.4.2软件中的NIST08搜索库初步鉴定挥发物的成分，并确定其峰面积，通过α-蒎烯做外部标准，确定各化学成分释放量。

1.2.3自发活动测定处理第3天、第6天、第9天12:00将小鼠放入直径为12cm的转轮，记录小鼠1h转圈数量。实验前，先进行小鼠筛选，标准是半小时转圈不少余300［9］。

1.2.4脏器系数测定实验结束后各组小鼠称重，颈椎脱臼处死小鼠，打开腹腔取心脏、肝脏、肾脏及脾脏称重，按照公式计算脏器系数：脏器系数（%）=脏器重/体重×100%。

1.2.5神经递质测定实验结束后取小鼠脑组织，采用高效液相色谱-四级杆离子阱串联质谱法测定脑组织氨基酸类神经递质。

1.2.6血细胞测定取各组小鼠尾静脉采血，通过日本光电MEK-7222五分类血细胞分析仪对血液中的白细胞、红细胞、血小板等血常规指标进行测定。

1.2.7血清NO含量测定实验结束后眼球采血，4℃低温放置1h，3000r/min离心10min，取上清则为血清，于96孔细胞培养板上每孔加入10μL血清，用ddH2O补至100μL，再每孔加入等体积的Griess试剂，3次重复，室温反应10min后测定490nm处的吸光值，根据NaNO2标准曲线计算血清NO2-的浓度。

1.2.8统计分析结果均以平均值±标准差表示，数据采用SPASS17.0软件分析，用Duncan法做多重比较分析。

2结果分析

2.1脏器系数和血细胞分析由图1可知，小鼠嗅闻薰衣草挥发物9d后，处理组肝脏系数（5.78%）、脾脏系数（0.33%）、肾脏系数（1.65%）均低于对照组，心脏系数（0.53%）、脑系数（1.75%）略高于对照组，但均无显著性差异。图2显示嗅闻齿叶薰衣草新鲜枝叶挥发物后，处理组小鼠白细胞、红细胞计数和对照组无显著差异；处理3天，血小板显著高于对照组（P<0.05）。处理3天，处理组白细胞计数高于对照组，6天、9天均低于对照组，两组均呈下降趋势（如图2-A所示）。由图2-B可知，处理组和对照组红细胞计数无显著差异，两组均保持较高红细胞水平。处理组和对照组小鼠血小板计数均先增加后降低，第6天达到最大值，处理3天，处理组小鼠血小板计数显著高于对照组。

2.2自发活动和神经递质含量小鼠自发活动量如图3所示，嗅闻齿叶薰衣草挥发物3、6、9天后，两组小鼠的自发活动量差异不显著，且随着处理时间的增加，均没有显著变化，保持在2500~3300r/h。为了探索小鼠自发活动变化的原因，测定了小鼠脑内4种氨基酸类神经递质。由表1可看出，齿叶薰衣草挥发物处理9d后，与对照相比，处理组小鼠脑内γ-氨基丁酸、甘氨酸、天冬氨酸含量均显著降低（P<0.05），谷氨酸含量无显著变化。总的来说，4种氨基酸含量均比较低，在1~8μmol/g范围波动。

2.3血清NO含量薰衣草挥发物引起小鼠血清NO含量极显著升高（图4，P<0.01）。嗅闻薰衣草挥发物9d后，小鼠血清NO含量达到了499.995μmol/L，为对照组的2.3倍。

2.4挥发物成分分析为探索薰衣草挥发物影响小鼠生理生化的机理，试验对齿叶薰衣草挥发物成分及释放量进行了测定。图5为齿叶薰衣草新鲜枝叶挥发物总离子流色谱图，表2为其化学成分及峰面积百分比。由表2可知，薰衣草挥发物共鉴定出23种化合物，总量是4023.00±359.14μg，包括脂肪族、芳香族、萜类及其它化合物，主要是萜类化合物，相对含量高达97.62%，包括α-蒎烯、左旋-β-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、异松油烯、α-松油醇。萜类化合物中含量最高的是1,8-桉叶油素，释放量为3124.88±643.86μg，占总释放量78.52%，含量较高的还有α-蒎烯、左旋-β-蒎烯，相对含量分别为5.71%、12.02%。脂肪族释放总量为128.04±10.11μg，占挥发物总释放量3.10%。芳香族化合物总量为14.16±4.55μg，为挥发物总量0.38%。

3讨论

目前薰衣草挥发物对小鼠是否有毒害尚不清楚，故须先查明挥发物的安全性。小鼠在齿叶薰衣草挥发物处理过程中没有表现出中毒症状，如行动迟缓、萎靡不振、被毛疏松无光泽等，这些症状都可初步判断动物机体的损伤部位及程度，若受试化合物使小鼠某个脏器受到损害，如增生、萎缩等，则脏器系数会发生改变，可以增大或减小［10］。因此，脏器系数是一个灵敏、有效和客观的指标。小鼠经齿叶薰衣草挥发物处理后，肝、肾、脾、心、脑脏器系数均没有显著变化，表明齿叶薰衣草挥发物对小鼠器官没有造成损伤，对小鼠无毒害作用。实验动物的血液学指标对生物医学研究非常有价值，它不仅对动物正常生理状态的判定有指导意义，而且也是药品等安全性评价以及人类健康研究中探讨发病机理的重要指标和依据。小鼠嗅闻齿叶薰衣草挥发物后，处理组和对照组的白细胞、血小板计数呈下降趋势，红细胞维持较高水平，可能是封闭环境通风换气不良造成小鼠轻微的缺氧及炎症，而引起血细胞增加；随着处理时间延长，处理组白细胞和血小板恢复较低值，表明挥发物可一定程度缓解小鼠白细胞和血小板增高；处理组和对照组红细胞计数变化不明显，提示薰衣草挥发物对红细胞影响不显著。

研究报道植物释放的芳香挥发物具有调节情绪、减轻疼痛、提高免疫等，本试验检测了齿叶薰衣草挥发物对小鼠生理生化的影响。自发活动量反应的是动物精神状态，若自发活动量增加，则呈现兴奋；减少，则表现出镇静。齿叶薰衣草挥发物对小鼠自发活动并无显著影响，且处理时间长短对其无累积效应，表明这一浓度的齿叶薰衣草挥发物对小鼠精神状态无明显影响，即没有兴奋或镇静的效果。为了探索引起小鼠生理活动变化的机制，测定了小鼠脑4种氨基酸类神经递质，按其功能分为两类，一类是抑制性氨基酸，包括甘氨酸、γ-氨基丁酸；另一类是兴奋性氨基酸，包括天冬氨酸和谷氨酸，它们是调节机体生理活动的重要物质。小鼠γ-氨基丁酸、甘氨酸和天冬氨酸含量显著降低，即处理组小鼠抑制性和兴奋性氨基酸含量均显著降低，可能是小鼠自发活动无明显变化的原因。NO是一种重要的新型生物信息传递分子。炎症及其免疫机制中，NO具有双重作用：显著抑制细胞内外微生物和肿瘤细胞的活性，含量过高则又介导细胞毒性；心血管系统调节中作为一种血管内皮细胞衍生舒张因子，改变血管的基础张力，调节血压和组织血流量，抑制血小板的黏附、聚集，维持血流畅通。处理组小鼠血清NO含量显著高于对照组，说明齿叶薰衣草能显著提高小鼠血清NO含量，且含量处于安全范围，提示小鼠处于放松状态，且抗炎及免疫作用可能增强，但作用机制还需更多试验数据的补充。

为了探索影响小鼠生理生化的有效成分及机理，对齿叶薰衣草挥发物成分和释放量进行了检测，共发现23种主要化合物，总释放量是4023.00±359.14μg，其中主要成分是1,8-桉叶油素和蒎烯。植物挥发物易受品种、环境因素的影响，且不同的采集和分析方法，检测的结果亦不同。徐杰华等采用活性炭吸附采集，GC_MS法鉴定出狭叶薰衣草挥发物13种物质，主要成分是异丙基甲苯（23.17%）、柠檬烯（20.76%）。薰衣草挥发物和薰衣草精油成分相差亦很大［20］，医疗保健应用时，应区分二者区别，不能以精油成分当作活体挥发物保健养生的依据。芳香植物挥发物发挥保健功效作用机制之一是药理学假说，挥发物进入肺部，被肺泡内的毛细血管吸收，通过血液循环，以血液为载体，经血管运送到全身各处，影响动物的自主神经系统／中枢神经系统或内分泌系统，进而影响其情绪、生理生化状态等。影响挥发物发挥功效的2个主要因子是挥发物成分和浓度，不同的挥发物其功效不一，挥发物不同浓度其效果亦不同。挥发物对小鼠自发活动无显著变化，而有研究发现含1,8-桉叶油素的植物精油及纯品可显著减少吸嗅小鼠自发活动量，本实验中自发活动无明显差异可能是1,8-桉叶油素和其它成分共同作用决定了其效果，亦可能是此浓度不足引起自发活动变化。1,8-桉叶油素还可抗菌、消炎，这和NO含量增多协同。蒎烯可抗菌和增强免疫，但Muchtaridi等发现齿叶薰衣草精油中含量较多的蒎烯（10.23%）却在小鼠血液中检测不到，其中原因尚不清楚［9］，蒎烯在本试验是否被吸收并发挥作用很难定论。故1,8-桉叶油素和蒎烯是否是齿叶薰衣草挥发物引起小鼠生理生化变化的有效成分，有待于进一步研究。结果说明，齿叶薰衣草挥发物对小鼠无毒害，挥发物可能增强小鼠抗炎及免疫作用；挥发物含量较高的1,8-桉叶油素和蒎烯可能是挥发物发挥作用的有效成分。

作者：王春玲 胡增辉 沈红 张绪得 冷平生 单位：北京农学院园林学院 北京农学院动物科学技术学院 北京质谱医学研究有限公司