使用天然酪蛋白胶束制备的姜黄素纳米胶囊显示出降低对乙酰氨基酚引起的氧化应激的潜力

《Food Science & Nutrition》：Curcumin Nanocapsules Prepared With Native Casein Micelles Exhibit Potential to Reduce Paracetamol-Induced Oxidative Stress

抗氧化作用；纳米封装姜黄素；对乙酰氨基酚肝肾功能衰竭；血清生化指标；肝酶活性；脂质过氧化；生物利用度；预防性治疗；纳米载体

　　本研究探讨了天然酪蛋白（Casein）微囊化技术在提高姜黄素（Curcumin）生物利用度方面的作用，特别是在对抗对乙酰氨基酚（Paracetamol，简称P）过量导致的肝肾毒性方面。姜黄素是一种具有显著抗氧化特性的天然化合物，广泛用于食品和医药领域。然而，由于其在体内的溶解度低、稳定性差，导致其生物利用度较低，限制了其在临床应用中的潜力。因此，研究者通过将姜黄素封装在天然酪蛋白微囊中，旨在提高其在体内的稳定性与生物可利用性，并评估其对P过量引起的肝肾氧化应激的保护作用。

### 1. 姜黄素与氧化应激的关系

在生物体内，代谢过程不断产生自由基，而这些自由基如果无法被抗氧化系统有效清除，就会导致氧化应激，进而引发多种疾病。氧化应激被认为是心血管疾病、肝脏损伤、肾脏功能障碍等严重健康问题的核心因素。在研究中，P过量被证实会引发大量自由基的生成，尤其是其代谢产物N-乙酰对苯醌亚胺（NAPQI），该物质可与谷胱甘肽（GSH）发生反应，进而导致细胞损伤。正常剂量下，P主要通过GSH的代谢途径被清除，但在过量情况下，GSH不足以中和所有NAPQI，从而引发肝肾组织的氧化损伤。研究发现，P过量会导致血清中谷丙转氨酶（GPT）、碱性磷酸酶（ALP）以及肌酐（Creatinine）和血尿素氮（BUN）水平升高，这些都是氧化应激和器官损伤的生物标志物。

### 2. 实验设计与动物分组

为了评估姜黄素纳米胶囊在对抗P过量毒性中的作用，研究者使用了瑞士小白鼠作为实验模型。实验共分为六组，其中两组为对照组，其余四组分别代表不同的姜黄素给药方式。对照组（Group 1）仅给予蒸馏水，而P组（Group 2）则给予300 mg/kg体重的P，持续两天。另外四组分别采用预防性（NP组和CP组）和治疗性（NC组和CC组）方式给予姜黄素。预防性给药是指在P给药前4天给予姜黄素，而治疗性给药则是在P给药后4天进行。所有实验均采用口服给药方式，并且每组包含8只小鼠。

研究者特别关注了纳米封装形式的姜黄素在预防和治疗模式下的效果。这种纳米封装方式不仅提高了姜黄素的稳定性，还增强了其在体内的吸收能力，从而可能在减少P过量引起的氧化损伤方面发挥更大作用。

### 3. 姜黄素纳米胶囊的制备与优化

姜黄素纳米胶囊的制备基于天然酪蛋白微囊的结构特性。研究者使用了来自水牛脱脂乳的天然酪蛋白微囊，而不使用任何合成的微囊形成剂。这一方法的优势在于，天然微囊能够维持其原始的物理化学和形态学特性，同时通过pH调控实现微囊的临时打开与闭合。具体来说，研究者将乙醇溶解的姜黄素滴加到pH为7.2的脱脂乳中，以诱导微囊结构的暂时打开，从而让姜黄素进入微囊内部。随后，通过持续搅拌确保姜黄素与微囊充分结合，并将pH恢复至自然乳的pH值（6.7–6.8），使微囊重新闭合，将姜黄素包裹其中。最后，通过浓缩和喷雾干燥获得姜黄素纳米胶囊的粉末形式。

该方法不仅保留了酪蛋白微囊的结构特性，还确保了姜黄素在微囊内的有效封装。研究者通过Zeta电位、粒径分析、透射电子显微镜（TEM）图像以及封装效率测定，验证了纳米胶囊的制备成功。这些技术手段共同证明了姜黄素被有效封装在酪蛋白微囊中，为后续的实验提供了可靠的材料基础。

### 4. 实验结果与分析

实验结果显示，与P组相比，给予姜黄素纳米胶囊（NE）的NP和NC组在血清中ALP、GPT和肌酐水平显著降低，而BUN水平则有所升高。这表明纳米封装的姜黄素能够有效减轻P过量引起的肝肾毒性。此外，纳米胶囊组的抗氧化酶活性（如过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD和谷胱甘肽过氧化物酶GPx）也显著高于P组，而脂质过氧化产物（如TBARS）的水平则显著下降。这些结果表明，姜黄素的纳米封装不仅提高了其生物利用度，还增强了其在体内的抗氧化能力。

相比之下，未封装的姜黄素（UE）虽然也显示出一定的保护作用，但其效果不如纳米封装的姜黄素显著。例如，UE组的GPT和ALP水平虽然有所降低，但幅度较小，且BUN水平的变化也相对有限。这可能是因为未封装的姜黄素在体内容易被降解，从而降低了其生物活性。因此，纳米封装技术在提高姜黄素的稳定性、促进其吸收和增强其抗氧化能力方面表现出显著优势。

### 5. 抗氧化酶活性的变化

在肝脏匀浆中，研究者检测了多种抗氧化酶的活性，包括CAT、SOD和GPx。结果显示，P组的这些酶活性均显著下降，而给予姜黄素纳米胶囊的NP和NC组则显示出明显的恢复。具体来说，NP组的CAT活性为19.05 ± 0.14 U/mg蛋白，而NC组为21.06 ± 0.06 U/mg蛋白，均显著高于P组（15.1 ± 0.34 U/mg蛋白）。这表明姜黄素纳米胶囊能够有效增强肝脏的抗氧化能力，从而减少氧化损伤。

SOD活性在NP组和NC组中也有所提高，尽管其提升幅度不如CAT和GPx明显。而GPx活性在NP和NC组中显著上升，分别为2.9 ± 0.26和2.8 ± 0.21 U/mg蛋白，均高于P组（1.92 ± 0.12 U/mg蛋白）。这些结果进一步支持了姜黄素纳米胶囊在减轻P过量引起的氧化应激方面的有效性。

此外，TBARS（硫代巴比妥酸反应物质）水平在P组中显著升高，表明脂质过氧化反应加剧。然而，在给予姜黄素纳米胶囊的NP和NC组中，TBARS水平明显下降，分别为15.25 ± 0.85和15.10 ± 1.22 μMoles Malondialdehyde/mg蛋白，均显著低于P组（27.1 ± 2.25 μMoles Malondialdehyde/mg蛋白）。这一结果进一步验证了姜黄素纳米胶囊在抑制脂质过氧化和保护细胞免受氧化损伤方面的潜力。

### 6. 统计分析与结果解读

研究中使用了统计学方法对实验结果进行分析，包括单因素方差分析（ANOVA）和Tukey的HSD后验检验。所有数据均以均值±标准误（SEM）表示，每组有8只小鼠。通过这些统计方法，研究者能够准确评估各组之间的差异，并判断其是否具有统计学意义。结果显示，NE组的抗氧化酶活性和TBARS水平的改善均显著优于UE组，说明纳米封装技术显著提升了姜黄素的生物利用度和药效。

此外，研究还发现，给予姜黄素纳米胶囊的治疗性组（NC组）比预防性组（NP组）表现出更强的抗氧化效果。这可能是因为治疗性给药能够更直接地作用于已经发生的氧化损伤，从而更有效地修复受损组织。而预防性给药则可能在早期阶段就干预了氧化应激的发展过程，但其效果相对温和。

### 7. 姜黄素的抗氧化机制

姜黄素的抗氧化作用主要体现在其对自由基的清除能力上。它能够有效捕获超氧自由基和羟基自由基，从而减少这些自由基对细胞的破坏。此外，姜黄素还能通过激活核因子（Nrf2）来增强细胞内抗氧化酶的表达，如SOD、CAT和GPx。这些酶在清除自由基和维持细胞氧化还原平衡方面发挥关键作用。研究发现，纳米封装的姜黄素能够更有效地激活这些酶，从而提高其抗氧化能力。

此外，姜黄素还具有抗炎和抗凋亡的特性。在P过量引起的肝肾损伤中，姜黄素能够减少炎症反应，抑制细胞凋亡，从而保护器官功能。这一特性在纳米封装的姜黄素中表现得尤为明显，可能与其在体内的稳定性和靶向性有关。

### 8. 研究的意义与应用前景

本研究的结果表明，姜黄素纳米胶囊在对抗P过量引起的肝肾毒性方面具有显著的保护作用。这不仅为姜黄素的临床应用提供了新的思路，也为其他生物活性物质的纳米封装技术提供了参考。通过将姜黄素封装在天然酪蛋白微囊中，研究者成功克服了姜黄素在传统给药方式中的局限性，提高了其生物利用度和药效。

此外，研究还指出，纳米封装技术可以应用于其他药物或营养素的递送系统中，以提高其在体内的稳定性和生物活性。例如，已有研究表明，使用酪蛋白纳米颗粒递送叶酸可以显著提高其口服生物利用度，而姜黄素的纳米封装也展现出类似的优势。因此，这种技术有望在未来被广泛应用于药物开发和营养补充领域。

### 9. 未来研究方向

尽管本研究已经证明了姜黄素纳米胶囊在对抗P过量毒性方面的有效性，但仍有一些问题需要进一步探讨。例如，姜黄素纳米胶囊在不同动物模型中的效果是否一致，其在人体中的安全性如何，以及是否存在长期使用后的副作用等。此外，研究者还可以探索其他封装材料对姜黄素生物利用度的影响，以寻找更优的递送方式。

同时，研究还可以扩展到其他类型的药物或营养素，评估纳米封装技术在不同应用场景下的效果。例如，某些药物在传统制剂中容易降解或难以吸收，而通过纳米封装技术，可以提高其在体内的稳定性和有效性。这不仅有助于提高药物的治疗效果，还可能减少其使用剂量，降低副作用风险。

### 10. 总结

本研究通过实验验证了姜黄素纳米胶囊在对抗P过量引起的肝肾毒性方面的潜力。结果显示，与未封装的姜黄素相比，纳米封装的姜黄素在降低血清中氧化应激标志物水平、增强肝脏抗氧化酶活性以及减少脂质过氧化方面表现出更显著的效果。这表明，纳米封装技术能够有效提高姜黄素的生物利用度，增强其在体内的药效。

该研究不仅为姜黄素的应用提供了新的方法，也为其他生物活性物质的递送系统设计提供了理论支持。未来的研究可以进一步探讨纳米封装技术在不同疾病模型中的应用，以及其在人体中的安全性和有效性。随着纳米技术的发展，这种递送方式有望成为药物和营养补充领域的重要工具，为人类健康带来新的希望。