论文摘要
目的：研究不同剂量β-胡萝卜素（β-Carotene，β-C）和维生素E（Vitamin E，VE）对人体外周血细胞及体外培养的人脐静脉细胞和大鼠骨髓干细胞生物学效应的影响及其作用机制。方法：人群试验：青年人188名，年龄19～23岁，其中男性95人、女性93人。随机分为四组，对照组仅给VE 5 mg／d作为安慰剂，其余3组分别给予β-C16.7mg／d、8.35mg／d和5.57mg／d，干预时间为8周。补充前后分别获取各组研究对象外周血红细胞和淋巴细胞，检测红细胞溶血度及淋巴细胞增殖活性。体外实验：实验对象为传至4—6代的人脐静脉细胞（The Endothelial Cell of Umbilical Vein，ECUV）和大鼠骨髓干细胞（Bone marrow stem cell，BMSC）。1)β-C研究中将细胞分为对照组（A组）、溶剂（DMSO）对照组（B组）、1μmol／L组（C组）、2μmol／L组（D组）、4μmol／L组（E组）、8μmol／L组（F组）、16μmol／L组（G组）、32μmol／L组（H组），共8个组。2)VE研究中将细胞分为对照组（A组）、溶剂（0.017％CHCl3+0.32％C2H5OH）对照组（B组）、10μmol／L组（C组）、20μmol／L组（D组）、40μmol／L组（E组）、80μmol／L组（F组）、160μmol／L组（G组）、320μmol／L组（H组），共8个组。每组各设6个平行样，作用时间为3天，分别比较细胞生长曲线、细胞增殖活性、胞内钙离子浓度、caspase3的表达以及胞内O2-浓度等，以探讨β-C和VE对两种细胞的作用效应与作用机制。结果：1)人群试验结果：补充β-胡萝卜素16.7mg组淋巴细胞增殖活性由干预前的（0.23±0.16）上升至干预后的（0.30±0.14），升高了30.4％（P＜0.05），与干预后的对照组（0.24±0.10）相比平均升高了25.0％（P＜0.05）。补充8.35mg／d组与干预前相比，红细胞的溶血度由（44.9±12.2）降至（35.1±12.8）（P＜0.05），而16.7mg／d补充组干预前、后红细胞溶血度却未见有明显差异（P＞0.05）。5.57mg／d组在两实验结果中均未见明显差异。2)β-C对体外培养细胞的作用结果：两组细胞生长曲线在补充β-C为32μmol／L（H组）时受抑制明显，ECUV的抑制更为显著。细胞增殖活性显示，β-C的浓度在4μmol／L和8μmol／L时对两种细胞的增殖活性促进作用最明显，再增加浓度细胞增殖活性反而开始降低，在H组活性最低且与其它各组比较有统计学意义（P＞0.05）。比较胞内钙离子浓度和Caspase3的表达发现，相对于其它组，β-C浓度达到32μmol／L时两种细胞胞浆内钙离子浓度和Caspase3表达均有显著升高（P＞0.05），D、E、F组则有所降低，显示出其保护细胞生长的作用。对胞内以O2-浓度为代表的抗氧化研究发现，低剂量的β-C能起到抗氧化作用，从低剂量加入β-C（1μmol／L）开始胞内O2-即降低，虽然在H组又有上升的趋势，但相比于溶剂对照组仍有降低（P＞0.05），所以疑为溶剂作用的结果。3)VE对体外培养细胞的作用结果：细胞外液中VE浓度达到320μmol／L（H组）时两种细胞生长曲线均明显降低（P＞0.05），细胞增殖活性显著减弱，在20μmol／L（D组）时对ECUV的生长促进作用最高，对BMSC的细胞增殖活性促进作用则以80μmol／L浓度最大；两种细胞内H组的胞内钙离子浓度与空白和DMSO对照组比较均有明显升高，D组、E组与对照组比较，其胞内钙离子浓度则有明显降低。对两种细胞的胞内caspase 3表达的研究也发现，caspase 3的高低与胞内钙离子浓度变化较一致。两种细胞均在10μmol／L（C组）、20μmol／L（D组）胞内O2-浓度显著降低，而VE浓度在320μmol／L（H组）时两种细胞内O2-浓度则急剧升高，其中ECUV中O2-远高于对照组（P＞0.05），在BMSC中H组则只比80μmol／L浓度组略高（P＞0.05），但仍低于两对照组（P＞0.05）。结论：在人群干预试验中，补充不同剂量β-C可能对青年正常人群产生不同的细胞功能效应。补充β-胡萝卜素达16.7mg的较高剂量干预8周后可提高青年机体淋巴细胞增殖活性，而补充相对较低剂量（8.35mg／d）能增强红细胞抗脂质过氧化的能力，降低红细胞溶血度。在体外实验中，VE单独作用3天后，其对体外培养的人脐静脉内皮细胞（ECUV）和大鼠骨髓干细胞（BMSC）生长状态的影响存在一定的剂量反应关系。VE浓度位于10μmol／L～80μmol／L时，可对两种体外细胞生长状态产生保护作用，但当作用浓度在160μmol／L—320μmol／L之间时，将可能对两种细胞的生长及功能活性产生不利影响。VE浓度达到320μmol／L时，还会提高ECUV胞内O2-升高，BMSC也有升高趋势，这可能与VE本身的过氧化作用有关。β-C单独作用于这两种细胞时，细胞生长状态也与β-C浓度密切相关。作用3天后，在β-C浓度小于16μmol／L时对两种细胞生长状态均产生促进作用，当浓度接近或等于32μmol／L时，则出现抑制细胞生长的作用。两种细胞内的O2-在加入β-C后均大幅下降，显示出β-C较强的抗氧化作用。