王麗娟,吳子健,劉 露,陳一華,裴高鑫,王 勇
(1.天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院,天津 300134;2.天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300134)
雞蛋具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值,是最物美價(jià)廉的食物之一,也是嬰幼兒早期主要的膳食蛋白來源,還是許多加工食品的主要組成成分。然而,雞蛋也是易引起過敏的常見食物之一[1-2]。從雞蛋的營養(yǎng)價(jià)值和食品安全的角度考慮,開發(fā)低致敏性或無致敏性的蛋類食品十分必要。動物實(shí)驗(yàn)是評價(jià)食品潛在致敏性最直接的方法[3]。因此,建立可靠的過敏動物模型是檢測食品過敏原的重要環(huán)節(jié)。卵類黏蛋白是雞蛋過敏反應(yīng)中致敏性最強(qiáng)、最普遍的蛋白質(zhì)[1,4-5],而研究卵類黏蛋白在體致敏性的動物模型鮮見明確報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)選擇豚鼠為研究對象,以卵白蛋白為陽性對照,以磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline,PBS)為陰性對照[6],通過比較卵類黏蛋白與卵白蛋白的全身過敏反應(yīng)和對致敏豚鼠離體腸平滑肌收縮反應(yīng)(Schultz-Dale反應(yīng))的影響,建立卵類黏蛋白過敏實(shí)驗(yàn)的整體實(shí)驗(yàn)和離體器官實(shí)驗(yàn)的動物模型,為深入研究卵類黏蛋白過敏及進(jìn)一步開發(fā)與評價(jià)低敏或無致敏性蛋類食品中過敏原的消減效果提供參考。
英國種Hartly豚鼠(白色),2~3 月齡,體質(zhì)量250~320 g,雌雄兼用,清潔級,由天津市實(shí)驗(yàn)動物中心提供;合格證號:SCXK津2010-0002。雌雄分籠飼養(yǎng),自由攝食、飲水,室溫(20~25 ℃),光線充足。
卵類黏蛋白(純度>94%) 天津市食品生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;卵白蛋白(純度≥90%,Ⅱ型)美國Sigma公司;羊抗兔免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)G-辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)杭州華安生物技術(shù)有限公司;丙酮(分析純) 天津市化學(xué)試劑批發(fā)公司;馬來酸氯苯那敏(撲爾敏,批號140103) 黑龍江百泰藥業(yè)有限公司。
BL-420F生物信號采集系統(tǒng)、HW-1000超級恒溫水浴成都泰盟軟件有限公司;Spectra Max 190光吸收酶標(biāo)儀美國美谷分子儀器有限公司;2000ES全自動四元梯度高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)儀(配套UV1000紫外檢測儀) 美國SSI/Alltech公司;TDZ4-WS臺式低速離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司。
1.3.1 卵類黏蛋白的制備
采用三氯乙酸丙酮工藝提取卵類黏蛋白[7]。在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下,手工分離蛋清和蛋黃,將蛋清進(jìn)行預(yù)處理降低黏度。向蛋清中加入等體積的體積分?jǐn)?shù)10%三氯醋酸溶液并混合均勻,調(diào)節(jié)pH 4.0,4 ℃靜置4 h。4 ℃、4 000 r/min離心15 min后取上清液加入3 倍體積預(yù)冷丙酮,在冰浴里放置至少4 h。再次離心后取上清液用水稀釋,調(diào)節(jié)至pH 4.0,加入3 倍體積預(yù)冷丙酮,冰浴中靜置4 h以上。4 ℃、4 000 r/min離心15 min后將上清液透析凍干即得卵類黏蛋白,經(jīng)HPLC檢測,純度≥94%。
1.3.2 過敏性休克動物模型的建立
實(shí)驗(yàn)前期,豚鼠在實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)1 周,將30 只健康合格豚鼠按體質(zhì)量隨機(jī)分為5 組,每組6 只,雌雄各半。各組的致敏與激發(fā)物質(zhì)分別為PBS、1 mg/mL卵白蛋白、1、2、4 mg/mL卵類黏蛋白。致敏方法為腹腔注射,每只注射1.0 mL,隔日1 次,共3 次,于末次腹腔注射后第10天進(jìn)行激發(fā)。激發(fā)時(shí)豚鼠行靜脈注射,2.0 mL/只,非一次注射成功者舍棄[6,8]。激發(fā)后立即觀察并記錄60 min內(nèi)豚鼠的反應(yīng)[9],觀察指標(biāo)及過敏反應(yīng)評定方法[6,8]見表1。
表1 豚鼠過敏反應(yīng)判定標(biāo)準(zhǔn)Table1 Criteria for systemic allergic reaction assessment in guinea pig
1.3.3 致敏豚鼠離體回腸平滑肌過敏原攻擊實(shí)驗(yàn)
將25 只豚鼠按體質(zhì)量隨機(jī)分為5 組,每組5 只。分組情況及致敏方法同1.3.2節(jié)。末次注射后第14天進(jìn)行腸平滑肌過敏原攻擊實(shí)驗(yàn)(Schultz-Dale反應(yīng))。取致敏豚鼠,放血處死,取出回腸一段,按離體器官裝置進(jìn)行安裝并描記,浴管內(nèi)均加入25 mL臺氏液,并保持恒溫、供氧。待腸平滑肌收縮活動平穩(wěn)后,用相應(yīng)過敏原攻擊,觀察并記錄攻擊前后的腸收縮曲線。比較各組腸收縮力的變化,根據(jù)下式計(jì)算腸收縮變化率[9]。
式中:F0為攻擊前的腸平滑肌收縮力/g;F1為攻擊后的腸平滑肌收縮力/g。
1.3.4 撲爾敏對卵類黏蛋白致敏作用的影響
0.16 μg/mL撲爾敏對組胺即有明顯的阻斷作用[6]。豚鼠致敏方法同1.3.2節(jié)。于末次致敏后第14天進(jìn)行Schultz-Dale反應(yīng)檢測,離體腸段處置方法同1.3.3節(jié)。待腸平滑肌收縮活動平穩(wěn)后,首先給予0.16 μg/mL撲爾敏,觀察腸段的變化,待腸收縮穩(wěn)定后再加入相應(yīng)的過敏原進(jìn)行攻擊,通過比較給予撲爾敏前后腸收縮力的變化,分析腸平滑肌的過敏反應(yīng)與組胺釋放的關(guān)系。
1.3.5 間接ELISA法測定血清抗體效價(jià)
豚鼠致敏方法同1.3.2節(jié)。末次致敏第14天,自頸總動脈放血至離心管中,靜置10 min后3 000 r/min離心5 min得到血清,置-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
按間接酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme-l i n ke d immunosorbent assay,ELISA)步驟操作[10]。經(jīng)測試,包被抗原的最佳工作質(zhì)量濃度為20 μg/mL,酶標(biāo)抗抗體(二抗)選擇羊抗兔IgG-HRP,底物選擇鄰苯二胺。終止反應(yīng)后立即用酶標(biāo)儀測定,在492 nm波長處測定不同稀釋倍數(shù)待測卵類黏蛋白致敏豚鼠血清的OD值,每個(gè)樣品平行測3 次,取平均值。以陽性O(shè)D值為陰性對照2 倍時(shí)血清的稀釋倍數(shù)為抗體效價(jià)。
根據(jù)激發(fā)后豚鼠的反應(yīng),按表1中的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分,各組的評分結(jié)果見表2。
表2 豚鼠過敏反應(yīng)結(jié)果Table2 Evaluation of systemic allergic reactions in guinea pig
由表2可以看出,PBS溶液(陰性對照)組的過敏率為0,1 mg/mL卵白蛋白(陽性對照)組豚鼠100%出現(xiàn)了過敏反應(yīng),并因過敏性休克而死亡,表現(xiàn)過敏反應(yīng)極強(qiáng)陽性,評分達(dá)4分。1~4 mg/mL卵類黏蛋白各組豚鼠也出現(xiàn)明顯的過敏反應(yīng),其反應(yīng)強(qiáng)度呈現(xiàn)一定的量效關(guān)系,即隨致敏和激發(fā)劑量增加,過敏反應(yīng)程度加強(qiáng)。4 mg/mL卵類黏蛋白與1 mg/mL卵白蛋白的致敏性相近(P>0.05)。
于末次致敏第14天進(jìn)行過敏原攻擊實(shí)驗(yàn),攻擊時(shí)均加入相應(yīng)過敏原0.2 mL,結(jié)果見表3。
表3 卵類黏蛋白對豚鼠離體腸平滑肌的作用Table3 Effects of ovomucoid on the isolated ileum smooth muscle from the guinea pig
剪輯各組腸收縮曲線,結(jié)果見圖1。
圖1 致敏腸平滑肌在過敏原攻擊前后的收縮曲線Fig.1 Contraction curves of isolated ileum smooth muscle before and after allergic attack
由圖1可知,PBS組在攻擊后無明顯反應(yīng)(且存在run-down現(xiàn)象),1 mg/mL卵白蛋白組攻擊后的腸平滑肌收縮幅度較攻擊前明顯加大(P<0.01);1~4 mg/mL卵類黏蛋白各組受攻擊后的腸平滑肌收縮力較攻擊前也明顯加強(qiáng)(P<0.01),與1 mg/mL卵白蛋白組的反應(yīng)相近(P>0.05),表明卵類黏蛋白具有強(qiáng)致敏性。不同質(zhì)量濃度卵類黏蛋白組間比較,2 mg/mL卵類黏蛋白對致敏腸平滑肌的攻擊作用強(qiáng)于1 mg/mL卵類黏蛋白組,而4 mg/mL卵類黏蛋白的攻擊作用有所減弱,這可能是隨卵類黏蛋白過敏原致敏劑量加大,致敏性增強(qiáng),使其在致敏強(qiáng)化期間就有部分過敏活性物質(zhì)釋放,引起腸平滑肌的基礎(chǔ)張力增高,致使在過敏原攻擊后的收縮力增強(qiáng)幅度減?。ū?、圖1)。
用20 μg/mL包被抗原包被酶標(biāo)板,加入不同稀釋度的各待測血清,酶標(biāo)儀測定OD492nm,計(jì)算抗體效價(jià),結(jié)果致敏劑量為1、2 mg/mL和4 mg/mL的卵類黏蛋白各組豚鼠,其血清IgG效價(jià)分別為64、96和192,其致敏豚鼠血清的抗體效價(jià)水平與其過敏的臨床表現(xiàn)趨勢相一致,具有劑量依賴關(guān)系。
表4 撲爾敏對卵類黏蛋白過敏原致敏作用的影響Table4 Blocking effect of chlorphenamine on the sensitization efficiency of ovomucoid
在Schultz-Dale反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,預(yù)先給予撲爾敏,則卵類黏蛋白的攻擊作用明顯被拮抗,結(jié)果見表4和圖1F。攻擊前、后腸平滑肌收縮力差異不顯著(P>0.05),2 mg/mL卵類黏蛋白與4 mg/mL卵類黏蛋白組差異也不顯著(P>0.05)。提示組胺的釋放在卵類黏蛋白致敏過程中起重要作用,卵類黏蛋白引起的過敏反應(yīng)極大可能是由IgE介導(dǎo)的Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)。
過敏癥是在全世界廣泛流行的一類常見的變態(tài)反應(yīng)性疾病。由于其種類繁多,臨床表現(xiàn)復(fù)雜,危害廣泛且難以根治,成為長期以來醫(yī)學(xué)界的一大難題[11]。食物過敏是常見的食物不良反應(yīng)之一,多數(shù)食物過敏為由IgE介導(dǎo)的速發(fā)型變態(tài)反應(yīng)。
食物過敏的實(shí)驗(yàn)研究方法分整體動物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)、哺乳動物離體器官實(shí)驗(yàn)和體外檢測過敏原實(shí)驗(yàn)。體外檢測不能反映食物進(jìn)入體內(nèi)的過敏反應(yīng)進(jìn)程,具有很大的局限性,而人體實(shí)驗(yàn)又存在安全與倫理方面的問題。因此,哺乳動物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)與離體器官實(shí)驗(yàn)是評價(jià)食品安全性的主要研究手段。食物過敏動物模型則是評價(jià)新型食物或蛋白潛在致敏性主要的也是最直接的研究方法[12-13],可直接、準(zhǔn)確地反映食物中過敏原的存在與否。然而,研究食物過敏的動物模型還不夠成熟,也不穩(wěn)定,不同動物對食物中過敏原的過敏反應(yīng)存在量與質(zhì)的差異。目前,常用于食物過敏模型研究的動物主要有小鼠(ICR小鼠[14]、BALB/c小鼠[15-17]、C3H/HeJ小鼠[18]等)、大鼠(BN大鼠[19-21])、豚鼠[5,22]、幼豬[23]、狗[24]等。各種動物對不同過敏原的反應(yīng)性有所差異,其反應(yīng)與過敏原的性質(zhì)、純度等因素有關(guān)[25]。豚鼠血清中含有豐富的補(bǔ)體,易于致敏,與其他動物相比,具有與人類相似的過敏原識別機(jī)制,更適于進(jìn)行過敏性實(shí)驗(yàn)研究[26-27]。
雞蛋是引發(fā)食物過敏最常見的食物之一。雞蛋中有4 種主要過敏原(卵類黏蛋白、卵白蛋白、卵轉(zhuǎn)鐵蛋白和溶菌酶),其中卵類黏蛋白是雞蛋過敏反應(yīng)中致敏性最強(qiáng)、最普遍的蛋白質(zhì)之一[4,25]。雞蛋中的4 種主要過敏原中,卵白蛋白的結(jié)構(gòu)性質(zhì)等已研究的較為透徹,并容易獲得。因此,在很多研究中,已將其作為建立食物過敏動物模型中的對照品[28-29]。目前,關(guān)于卵類黏蛋白過敏實(shí)驗(yàn)動物模型的研究尚鮮見明確的報(bào)道。
本研究結(jié)果顯示,1 mg/mL卵清白蛋白即可使豚鼠100%致敏并出現(xiàn)過敏性休克死亡,與文獻(xiàn)[6,27-28]報(bào)道相符。卵類黏蛋白引起的過敏性休克反應(yīng)與卵清白蛋白相似,且不同劑量卵類黏蛋白的過敏反應(yīng)呈現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系。即增加過敏原的接觸劑量,過敏反應(yīng)陽性率增加,過敏反應(yīng)程度加重;降低劑量到一定水平,陽性率也大大降低,與藥物過敏反應(yīng)的發(fā)生比較一致,確證了過敏反應(yīng)與卵類黏蛋白間的因果關(guān)系。Schultz-Dale反應(yīng)是觀察和評價(jià)Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)常用的方法。致敏動物的腸平滑肌在抗原攻擊時(shí)釋放過敏介質(zhì),使平滑肌收縮。通過比較過敏原攻擊前后的腸平滑肌收縮力,分析過敏原的致敏性。卵類黏蛋白與卵白蛋白的Schultz-Dale反應(yīng)結(jié)果與全身過敏反應(yīng)趨勢相似。組胺是一種自體活性物質(zhì),在暴露的抗原反應(yīng)中,組胺釋放后進(jìn)入組織[30],然后與外周組胺H1受體結(jié)合,引起呼吸道和胃腸道中速發(fā)濃度依賴的平滑肌收縮[11]。撲爾敏為組胺H1受體拮抗劑,能對抗由組胺引起的上述反應(yīng)。本研究結(jié)果提示卵類黏蛋白引起的過敏反應(yīng)可能為Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)。間接ELISA法測定卵類黏蛋白致敏豚鼠血清抗體的效價(jià)水平與在體、離體器官實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。
綜上,選擇豚鼠為觀察對象,以卵白蛋白為對照建立的卵類黏蛋白過敏實(shí)驗(yàn)動物模型是可靠的,結(jié)合間接ELISA法檢測血清抗體水平,結(jié)果將更加可靠。
[1] MINE Y, ZHANG J W. The allergenicity of ovomucoid and the effect of its elimination from hen’s egg white[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2001, 81(15): 1540-1546. DOI:10.1002/jsfa.974.
[2] 趙水娣, 賈寧人, 李思洋. 食物變態(tài)反應(yīng)性疾病患者食物過敏原特異性IgG抗體檢測結(jié)果分析[J]. 國際檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志, 2012, 33(5):606-607. DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2012.05.048.
[3] 單毓娟. 食品毒理學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2013: 140.
[4] MINE Y, ZHANG J W. Identification and fine mapping of IgG and IgE epitopes in ovomucoid[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2002, 292(4): 1070-1074. DOI:10.1006/bbrc.2002.6725.
[5] 李燦鵬, 吳子健. 蛋品科學(xué)與技術(shù)[M]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2013:1-2.
[6] 王麗娟, 胡志和, 陳照麗, 等. 蝦蛋白過敏實(shí)驗(yàn)動物模型的建立[J].食品科學(xué), 2010, 31(19): 347-350.
[7] 史曉霞. 蛋清卵類黏蛋白分離純化、結(jié)構(gòu)表征極其過敏原性的研究[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2012: 24-26. DOI:10.7666/d.Y2162153.
[8] PARK J S, CHOI I H, LEE D G, et al. Anti-IL-4 monoclonal antibody prevents antibiotics-induced active fatal anaphylaxis[J]. Journal of Immunology, 1997, 158(10): 5002-5006.
[9] 徐叔云, 卞如濂, 陳修. 藥理實(shí)驗(yàn)方法學(xué)[M]. 3版. 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 2003: 237-238; 1411-1412.
[10] TONG P, GAO J, CHEN H, et al. Effect of heat treatment on the potential allergenicity and conformational structure of egg allergen ovotransferrin[J]. Food Chemistry, 2012, 131(2): 603-610.DOI:10.1016/j.foodchem.2011.08.084.
[11] 張駿, 翁福海. 保肺祛敏沖劑抗過敏介質(zhì)實(shí)驗(yàn)及抗乙酰膽堿收縮豚鼠離體回腸實(shí)驗(yàn)研究[J]. 天津醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào), 1999, 5(4): 69-70.
[12] Food and Agriculture Organization. Evaluation of allergenicity of genetically modif i ed foods[R/OL]. (2001-01-22)[2016-11-15]. http://www.fao.org/docrep/007/y0820e/y0820e00.htm.
[13] GOODMAN R E,VIETHS S,SAMPSON H A, et al. Allergenicity assessment of genetically modified crops: what makes sense?[J].Nature Biotechnology, 2008, 26(1): 73-81. DOI:10.1038/nbt1343.
[14] 蔣棟磊, 孫秀蘭, 張銀志, 等. 小鼠過敏模型在食品過敏原分析中的研究與應(yīng)用[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào), 2012, 31(5): 499-504.DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2012.05.009.
[15] DEARMAN R J, KIMBER I. Characterization of antibody responses induced in rodents by exposure to food proteins: inf l uence of route of exposure[J]. Toxicology, 2001, 167(3): 217-231. DOI:10.1016/so300-483x(01)00462-0.
[16] DEARMAN R J, KIMBER I. A mouse model for food allergy using intraperitoneal sensitization[J]. Methods, 2007, 41(1): 91-98.DOI:10.1016/j.ymeth.2006.07.008.
[17] CHANG L, SAMPSON H A, MASILAMANI M. Oral sensitization to peanut in BALB/c mice is enhanced by dietary elimination of soybean components-towards a better mouse model for food allergy[J]. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2013, 131(2): 218. DOI:10.1016/j.jaci.2012.12.1447.
[18] 孫拿拿, 張馨, 崔文明, 等. 食品致敏性評價(jià)嚙齒類動物模型研究-C3H/HeJ小鼠動物模型[J]. 衛(wèi)生研究, 2010, 39(3): 310-312.
[19] 孫拿拿, 張倩男, 王珊, 等. BN大鼠經(jīng)口致敏動物模型研究[J]. 中國食品衛(wèi)生雜志, 2013, 25(3): 214-217.
[20] 呂相征, 劉秀梅, 楊曉光. BN大鼠食物過敏動物模型的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國食品衛(wèi)生雜志, 2005, 17(2): 103-105. DOI:10.3969/j.issn.1004-8456.2005.02.003.
[21] 李中港, 秦慧迪, 汪懷山, 等. BN大鼠與Wistar大鼠Ⅰ型超敏反應(yīng)敏感性的比較[J]. 中國藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志, 2010, 24(1): 30-34.DOI:10.3867/j.issn.1000-3002.2010.01.006.
[22] 向軍儉, 李小迪, 王宏, 等. 過敏癥豚鼠模型的建立及海蝦主要過敏原組分的純化與鑒定[J]. 食品科技, 2006, 31(6): 137-140.DOI:10.3969/j.issn.1005-9989.2006.06.043.
[23] 黃瓊, 徐海濱, 高芃, 等. 大豆球蛋白經(jīng)口誘發(fā)五指山小型豬過敏反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 衛(wèi)生研究, 2009, 38(5): 531-534.
[24] TWUBER S S, DELVAL G, MORIGASKI S, et al. The atropic dog as a model of peanut and tree nut food allergy[J]. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2002, 110(6): 921-927. DOI:10.1067/mail.2002.130056.
[25] BETTY C, MARJAN G, HANS W, et al. Sensitizing capacity and allergenicity of enzymatically cross-linked sodium caseinate in camparison to sodium caseinate in a mouse model for cow’s milk allergy[J]. Toxicology Letters, 2013, 218(1): 50-55. DOI:10.1016/j.toxlet.2013.01.001.
[26] 崔淑芳. 實(shí)驗(yàn)動物學(xué)[M]. 上海: 第二軍醫(yī)大學(xué)出版社, 2007: 123.
[27] 王朋, 譚程, 張佳佳, 等. 經(jīng)卵清蛋白致敏過敏性鼻炎模型豚鼠造模方法探討[J]. 臨床誤診誤治, 2012, 25(3): 32-35. DOI:10.3969/j.issn.1002-3429.2012.03.020.
[28] WALSH B J, HILL D J, MACOUN P, et al. Detection of four distinct groups of hen egg allergens binding IgE in the sera of children with egg allergy[J]. Allergologia et Immunopathologia, 2005, 33(4): 183-191. DOI:10.1157/13077741.
[29] 李凱文, 邵潔. 雞蛋過敏原與嬰幼兒雞蛋過敏的研究進(jìn)展[J]. 臨床兒科雜志, 2011, 29(4): 386-389. DOI:10.3969/j.issn.1000-3606.2011.04.026.
[30] 向軍儉, 張?jiān)谲? 毛露田, 等. 食品過敏源體外激發(fā)小鼠致敏肥大細(xì)胞組胺釋放[J]. 廣東醫(yī)學(xué), 2005, 26(5): 593-595.