结合饮食质量分数、等离子体类胡萝卜素和脂质过氧化反应监测氧化应激

文摘

重要的是要理解氧化应激相关参数之间的关系,评价他们的地位在慢性疾病的发展。进一步发展对疾病可以预防膳食抗氧化剂。本研究旨在评估饮食质量之间的关系,血液抗氧化剂,氧化损伤,以确定这些标记之间的关系不同,氧化应激状态。横截面分析,我们使用数据和基线的样本信息从一个前瞻性群组研究。总共有1229名合格的成年人分为显然健康受试者(66.5%)和氧化应激条件下(35.5%)。使用推荐食品饮食质量评估分数(RFS)。等离子体类胡萝卜素(血抗氧化剂)和血/尿丙二醛(MDA);氧化损伤)的高效液相色谱测定。我们发现健康年轻,和他们有一个较低的RFS和血浆MDA水平和较高的等离子体类胡萝卜素相比,氧化应激状态组。这个结果可能是由于氧化反应的淬火组织的人。 A positive association of RFS with plasma carotenoids (total andβ胡萝卜素)被发现在两组,表明类胡萝卜素是一个健壮的饮食质量的反映。负关联观察血浆MDA和RFS之间的氧化应激条件组和尿MDA和等离子体之间的玉米黄质健康组。红细胞MDA与等离子体类胡萝卜素呈正相关(总、叶黄素、玉米黄质,β玉米黄质,α- - -β胡萝卜素),不管健康状况,也可能由于类胡萝卜素作为抗氧化剂的使用。总之,这些结果表明,上述三个因素可能与氧化应激反应和依赖于氧化状态。此外,它也表明,红细胞氧化应激反应是很重要的,这样的反应反映在等离子淬火的类胡萝卜素。

1。介绍

氧化应激之间的不平衡可以被定义为活性氧和氮物种的浓度(ROS / RNS)和身体的抗氧化防御机制1]。慢性氧化应激有很强的协会与某些疾病,如代谢综合征(1,肥胖22型糖尿病,疾病,包括(3)、心血管疾病(4),和饮食相关的癌症(5,6]。研究报道,食用抗氧化剂丰富的食物与减少氧化应激相关疾病的风险(7,8]。此外,低浓度的类胡萝卜素已被证明在主题与氧化应激相关疾病(9,10]。因此评估氧化应激的可能角色至关重要的复杂的病理生理学相关疾病在早期阶段,以防止疾病的发展,通过营养干预。

变得更加相关,营养研究的开展需要有意义的复合生物标志物,这可能会提供一个更有效的方法来监测疾病进展和比个体生物标志物反映-干预法”[11]。这些生物标志物可能包括膳食暴露、营养状况、或生理功能,而反过来,影响健康和疾病风险12]。氧化应激的状态可以通过增加产量来衡量prooxidant化合物和损耗的抗氧化剂13]。推荐的食物评分(RFS)是一个有用的标记的抗氧化食品消费,等离子体类胡萝卜素是一种有用的膳食暴露和血浆抗氧化状态的标志,和血浆和尿液丙二醛(MDA)是一个有用的氧化损伤的标志14]。RFS,来源于一份调查问卷,饮食质量分数由加法食用富含抗氧化剂的食物(15]。在目前的研究中,我们集中在抗氧化类胡萝卜素,叶黄素、玉米黄质,β玉米黄质,α- - -β胡萝卜素。因为这些无法合成的人类,循环类胡萝卜素是可靠的生物标记来确定曝光(膳食抗氧化剂的水果和蔬菜16]。当暴露于ROS增加/ RNS或抗氧化水平,减少氧化损伤可能发生在脂质,蛋白质或DNA (17]。

本研究旨在评估RFS之间的横向联系,等离子体类胡萝卜素和MDA(血浆、红细胞和尿液),以确定这些标记之间的关系有所不同根据东亚人群的健康状况。因此,RFS和等离子体类胡萝卜素之间的关联研究等离子体类胡萝卜素是否可以用作膳食抗氧化剂摄入生物标志物。此外,我们还研究了在多大程度上RFS和循环类胡萝卜素浓度与血浆和红细胞MDA水平相关联。我们使用基线数据和样本的韩国成年男性和女性的前瞻性群组研究。类胡萝卜素的浓度和血浆MDA,红细胞,尿液样本通过高效液相色谱法(HPLC)进行了分析。健康状况分为两组:显然健康受试者和氧化应激的条件。

2。材料和方法

2.1。研究设计和主题

Ewha-Boramae研究的前瞻性队列研究韩国男性和女性年满19岁,接受了全面的年度或两年一次的健康检查。参与者招募Boramae首尔国立大学医院(韩国首尔)。分析类胡萝卜素和MDA在生物样品进行了梨花女子大学(韩国首尔)。大约86%的参与者招募那些收到了一年两次的免费健康检查由框架作用于健康检查,而其余参与者从那些自愿参与noninsured私人健康检查。

横断面分析在本研究进行了基线数据从19岁- 80岁的1464个参与者,采集2015年4月至2016年8月。的存在氧化应激条件下从自我报告的信息确定先前诊断或使用药物。疾病的术语从人类疾病本体BioPortal采用(http://purl.bioontology.org/ontology/DOID),这是一个全面的分层控制词汇,使生物和人类疾病的临床描述符之间的互操作性。氧化应激条件定义为代谢综合征的存在(1,肥胖2),或疾病,包括2型糖尿病(3,18)、高血压(19),血脂异常(19)、心血管、神经与血管的疾病(18,20.,21),或与饮食相关的癌症(肝癌、结肠癌、胃癌、乳腺癌、前列腺癌、肺)(5,18,22]。

总共1464个参与者完成了健康检查,自行测试问卷,我们排除了参与者RFS不完整的数据( )和其他疾病除了氧化应激相关疾病( )。因此,1229合格参与者( 男人和 女性)被分成两组,显然健康受试者( )和主题与氧化应激相关疾病( )(图1)。

本研究Boramae医院的机构审查委员会批准(批准文号:20140929/26 - 2014 - 118/102)和梨花女子大学(批准号:86 - 8)。书面知情同意后从所有参与者获得一个完整的解释程序。

2.2。人体测量和代谢测量

身高和体重记录到最近的0.1公斤,0.1厘米。四端8“触觉电极系统(InBody 3.0, Biospace,首尔,韩国)被用来测量体重、身体质量指数(BMI),体脂百分比。腰围和臀围测量根据世界卫生组织(世卫组织)指南(23]。收缩期和舒张期血压测量采用一个自动血压计在坐姿的右臂。

人口特征信息、吸烟状态、身体活动、病史,药物的使用是通过问卷收集的。吸烟状态分为从未过去(定义为参与者在一年前辞职),或当前吸烟者(定义为吸烟至少100支的人在他们的生活)。短版的国际体力活动问卷(IPAQ) [24)是用来评估身体活动在过去的7天,从每个活动的相对能量消耗计算每周乘以一分钟的活动,伴随代谢当量任务得分的IPAQ协议(25]。

静脉血液和尿液样本收集12小时后一夜之间在清晨空腹状态。全血收集到一个ethylenediaminetetraacetic acid-containing管,并立即获得了等离子体通过离心1600 g×15分钟在4°C。红细胞被清洗,随后在蒸馏水为调整比容resuspended 25%26),发生溶血等渗溶液(0.85%氯化钠)。总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇和葡萄糖测定使用一个自动化的血液学分析仪(Sysmex xe - 2100、激怒、法国)。类胡萝卜素的测量和MDA水平,生物样本(血浆、尿液和红细胞)被运送到梨花女子大学,储存在−80°C到分析。

2.3。RFS

一个RFS是由康德等。27)和修改适当的韩国饮食,金等。(15)通过总结评估整体饮食质量膳食指南建议的富含抗氧化剂的食物的数量。共有46个食物或食物组对应推荐食品组选择,和一个响应“每日膳食频率”被用来计算RFS。因此,可用的最高得分是47岁。参与者收到了1点,如果他们使用推荐的食物或食物组每周至少一次或如果他们定期每天吃三顿饭。选择的食物或食物组RFS如下:谷物(1)、豆类(4)、蔬菜(17)、海藻(2),水果(12)、鱼(5),乳制品(3),坚果(1),和茶(1)。

2.4。等离子体类胡萝卜素

等离子体类胡萝卜素的含量测定高效液相色谱法(资生堂有限公司、东京、日本)和一个光电二极管阵列(PDA;资生堂有限公司,日本东京)和YMC C30列(5μ米,4.6×250毫米;YMC欧洲GMB Dinslaken,德国)。我们选择测量叶黄素、玉米黄质β玉米黄质,α胡萝卜素,β胡萝卜素,因为他们都是充当抗氧化剂类胡萝卜素(28]。的流动相组成的混合溶剂(甲醇:甲基叔丁基醚= 95:5)和B(甲醇:甲基叔丁基醚:1%醋酸铵= 8:90:2),用下面的梯度程序:95%从开始运行到7.9分钟;90%从8.0到16.9分钟;55%从17.0到19.9分钟;42.5%从20.0到21.9分钟;90%,从22.0到24.9分钟,紧随其后的是一个平衡在初始条件为5分钟。流动相流速是1毫升/分钟,和总运行时间为30.0分钟。色谱监测在221和450海里。

2.5。MDA在生物样品

优化和验证高效液相色谱分析方法应用于确定MDA,基于2-thiobarbituric酸(稍后通知)加合物的形成。每一个生物样品进行了sample-specific准备过程。使溶解红细胞与磷酸脱去蛋白质和稍后通知的解决方案(29日- - - - - -31日]。血浆和尿液样本和0.44磷酸和42毫米稍后通知解决方案(32]。脱去蛋白质的生物样本加热在95°C 60分钟,冰冷冻,离心机在2500 g×3分钟在4°C。然后,上层清液过滤0.45μm聚四氟乙烯注射器过滤器(Woongki科学有限公司、韩国、韩国)。Creatinine-unadjusted尿MDA浓度因为creatinine-adjusted的值,使用和未经调整的MDA水平高度相关33- - - - - -35]。流动相是50毫米磷酸钾缓冲(pH值6.8)与甲醇(7:3,v / v)为红细胞样本,和甲醇(8:2,v / v)血浆和尿液样本。MDA是进行高效液相色谱分离(资生堂有限公司)配备了5μm Capcell Pak C18柱(4.6毫米id×250毫米;资生堂有限公司)和1.0毫升/分钟的流量在40°C。MDA与荧光检测监控(励磁 和排放 )。MDA-TBA加合物的峰是校准1,1,3,3-tetraethoxypropane解决方案(36]。

2.6。统计分析

所有分析都是双面的,值< 0.05显示统计学意义。所有使用SAS统计分析软件(版本9.4,SAS研究所Inc .卡里,数控,美国)。正态分布和方差数据的同质性检验Shapiro-Wilk的测试。如果不是正态分布,统计分析前数据进行对数转换。离群值定义,观察绝对studentized残差大于三个标准差消除。差异明显的健康和氧化应激组由学生的条件t以及卡方检验,分别连续和分类变量。多元线性回归分析进行了检查RFS之间的关联,等离子体类胡萝卜素和血浆MDA含量,红细胞,和尿液,而调整了混杂变量(年龄、性别37),而BMI (38])。对于每个预测变量,提供了一个模型β系数和值表示变量的贡献的重要性对等离子体类胡萝卜素的可变性或MDA水平在生物样本。我们使用一般线性模型来测试组与氧化应激相关的相互作用参数(RFS、等离子体类胡萝卜素和生物样品中MDA)混杂变量的调整。

3所示。结果

3.1。研究参与者的特征

首先,我们进行了统计测试来识别健康个体之间的任何显著差异和氧化应激的条件。共有1229名参与者( 显然健康和 氧化应激条件)招募了横断面研究。与健康组相比,氧化应激条件组织明显老了,包括更多的男性(表1)。氧化应激条件组明显高于人体测量收缩压和舒张压,空腹血糖和甘油三酯的水平,但高密度脂蛋白胆固醇较低相比明显健康组( 对于所有)。与此同时,目前的吸烟、低/中教育和已婚人士更出现在氧化应激条件组( 比健康人群为所有)。

氧化应激相关参数明显健康和氧化应激条件组列在图2。RFS的平均值和红细胞MDA在氧化应激条件组高于健康组( 为所有),表明更好的饮食质量但更高在主题与氧化应激条件下氧化应激。健康组的总类胡萝卜素的浓度比较高,β玉米黄质,α胡萝卜素,β胡萝卜素( 对于所有),这表明降低氧化应激。

然而,尽管氧化应激条件下集团似乎消耗更多的类胡萝卜素,这些化合物可能用作淬火或抗氧化剂清除ROS / RNS,由于高氧化应激。

3.2。氧化应激相关参数之间的联系

RFS之间的关联和等离子体类胡萝卜素产生的多元线性回归分析给出了在表2。调整了潜在的混杂因素后,RFS积极和显著相关,总类胡萝卜素( 每1分0.006增加健康组和组)和氧化应激条件β胡萝卜素( 每两组分数增量),不管健康状态( 对于所有)。预计这一发现,较高的等离子体类胡萝卜素水平反映了一个更好的饮食质量。

协会MDA与RFS生物样本和等离子体类胡萝卜素产生的多元线性回归分析给出了图3。无显著关联的血浆MDA观察RFS和等离子体类胡萝卜素两组。RFS之间显著负相关,红细胞MDA在氧化应激条件下集团(每1分数增量),但并不明显健康组。红细胞MDA和总之间的关系和个人等离子体类胡萝卜素具有显著的正相关在看似健康的和氧化应激条件组( 为所有的类胡萝卜素)。上述结果表明,一个更好的RFS减少氧化应激条件下的氧化状态最活跃的地点(红细胞)氧化,通过循环类胡萝卜素。尿MDA,重大的负面与等离子体玉米黄质只是观察到明显健康受试者(每1-log单位增加, )。总参与者,每1-log玉米黄质单元的增加导致尿MDA明显降低( , )。这些结果可能也会因为玉米黄质作为一种循环抗氧化剂可能有潜在的作用。

4所示。讨论

在当前的研究中,不同模式的协会RFS之间被发现,等离子体类胡萝卜素和MDA在生物样品中存在氧化应激条件下韩国成年人。结果进行了分析,以便更好地理解富含抗氧化剂的食品消费之间的联系,血抗氧化剂,氧化损伤。

本研究的限制应考虑在解释这些发现。首先是数据的不足在其他各种氧化应激标记。个人标记的氧化应激和抗氧化剂不能也不能完全反映出持续而复杂的生物氧化还原内稳态的过程。MDA表明氧化脂质损伤但只有一个脂质过氧化的产物。外围的标记蛋白质和DNA氧化损伤是不可用在这个研究。在目前的研究中,红细胞MDA与类胡萝卜素有很强的正相关。红细胞含有大量的抗氧化剂,但是他们的膜很容易受到氧化应激的影响。的第一道防御氧化应激可能是谷胱甘肽和内源性抗氧化酶,如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶(39,40]。因此,红细胞的抗氧化防御机制需要进一步调查,利用这些结果。下一个限制是像往常一样饮食摄入量数据无法获取,分析不能调整膳食能量或营养摄入。在这种背景下,该协会提到的氧化应激相关参数进行解释时应特别谨慎,在缺乏详细信息的营养内容主题习惯性的饮食。然而,自我评估膳食摄入量仍然具有挑战性由于困难在召回所有食物,配方的成分组成,或者部分的大小。等离子体类胡萝卜素浓度被认为是提供一个更精确的测量预测饮食摄入量在吸收、代谢、分布和排泄,给至少比自我报告的错误饮食测试(25,41]。然而,这些水平仍然严重影响淬火氧化应激,从而,可能不是一个可靠的接触生物标志物。最后,这项研究没有实验或纵向设计,这是一个固有的限制任何回顾性病例对照研究,比如这一个。本研究的主要优势是相对较大的样本量,循环类胡萝卜素为对照,MDA的测量技术,和决心的颞饮食质量之间的联系,类胡萝卜素和MDA,根据健康状况。

RFS可以被认为反映了更高更好的富含抗氧化剂的食物消费,这通常是在等离子体类胡萝卜素的含量。统计上显著的和一致的协会RFS -等离子体类胡萝卜素,被发现,尤其如此β胡萝卜素,无论是健康人还是对象与氧化应激条件。它可以推测总类胡萝卜素和血浆β胡萝卜素膳食暴露生物标志物,反映出富含抗氧化剂的食物消费。尝试和证明,水果,蔬菜,和β胡萝卜素的摄入量报道从饮食质量指标与等离子体类胡萝卜素浓度显著相关(α胡萝卜素,β胡萝卜素,β玉米黄质和总)在瑞典男性和女性年龄在50 - 64年( )(42]。此外,更高的饮食质量得分显著相关的总类胡萝卜素(α胡萝卜素,β胡萝卜素,β玉米黄质、叶黄素、玉米黄质,在欧洲成年人(番茄红素) )从Food4ME研究[43]。因此,等离子体类胡萝卜素水平可能被视为客观和可靠的食物摄入量评估质量。

红细胞特别容易受到氧化应激,考虑到暴露在高浓度的氧气,导致大量的活性氧(44,45),增加了无法合成新的蛋白质和退化的解毒酶由于缺乏细胞核和线粒体(46]。也知道红细胞膜氧化压力下容易发生脂质过氧化反应,涉及乳沟的多不饱和脂肪酸双键,MDA的形成39]。主题与氧化应激条件被认为是氧化应激增加,由于减少谷胱甘肽和膜巯基组和高脂质过氧化作用。这是证明一个富含抗氧化剂的食物可能保护红细胞氧化损伤的氧化应激条件下,等体外氧化应激(46],吸烟者[47),和2型糖尿病患者(48]。食用水果和蔬菜会导致显著增加血浆抗氧化剂浓度(α生育酚、抗坏血酸β胡萝卜素),从而加强防御机制对过度氧化应激通过支持的内源性抗氧化活性40,49,50),通过不同的抗氧化剂之间的协同作用和交互49]。一个了不起的新发现在当前的研究中是一个健壮的积极红细胞MDA和等离子体类胡萝卜素被发现之间的联系,无论健康状况。由于增加的脆弱性红细胞氧化应激(44,45),高的抗氧化要求预计这些细胞,提出了导致积极的红细胞MDA和等离子体类胡萝卜素水平之间的关系。

富含抗氧化剂的食品消费或血液抗氧化剂进一步氧化状态得以改善,但有关健康状况的模式略有不同。等离子体玉米黄质似乎是消极与尿MDA在健康受试者。因为健康受试者都被认为具有更好的抗氧化剂比他们的氧化应激状态,抗氧化能力高、减少氧化损伤可能观察到。然而,类胡萝卜素的消耗可能缺乏负责本协会在氧化应激条件下组。类胡萝卜素的抗氧化机理是能够有效淬火和中和高度活跃的激进形式的氧,以及自由基(51]。它也表明,类胡萝卜素可以防止许多退化性疾病,包括心血管疾病、神经系统疾病、癌症与饮食相关,通过预防和年龄相关性黄斑变性,脂质过氧化作用[51,52]。亲脂性的抗氧化剂和脂氧合酶的抑制剂,类胡萝卜素纳入脂质膜,他们采取行动抑制自由基链式反应(脂质过氧化的传播)和保护的多不饱和脂肪酸氧化损害(51]。

5。结论

总之,这项研究表明血浆抗氧化剂反映饮食质量。此外,类胡萝卜素之间的关联和MDA根据参与者的健康状况不同。淬火的红细胞氧化反应导致减少等离子体类胡萝卜素的水平。RFS的结合、等离子体类胡萝卜素和红细胞MDA可以用来监控氧化状态比个人更有效的生物标记。需要做进一步的研究来确定(1)RFS和等离子体类胡萝卜素在基线预测与氧化应激的关系条件下使用纵向队列数据和(2)红细胞是否会是一个重要的室为抗氧化防御机制,通过分析内源性分子。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

Yunsoo金和你晋金同样这项工作。

确认

这项工作得到了Bio-Synergy研究项目(nrf - 2012 m3a9c4048761)科技部ICT和基础科学研究项目(nrf - 2017 r1a6a3a11034115 YJ Kim)由教育部的大韩民国。

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