精氨酸代谢关键酶在软水致心血管损害中的作用研究

饮用水中矿物质以离子形式存在，较食物中矿物质更容易被吸收。长期饮用软水可使机体矿物元素失衡，使心血管疾病的发病率和死亡率显著增加，但其具体机制尚不明确。本室前期研究发现，长期饮用软水可致大鼠机体处于低蛋白水平（血清白蛋白、肌苷、尿素氮降低）、脂代谢异常、氧化应激状态（血清MDA升高，NO降低）改变及肝脏精氨酸酶表达降低。据此推测主要是参与精氨酸代谢的关键酶（精氨酸酶和氮氧化合酶）功能紊乱所造成的NO含量降低及氧化应激发挥了主要作用。课题组拟以纯净水作为软水的代表，选用SD大鼠进行动物实验，利用分子生物学等手段，旨在从分子水平全面探讨长期饮用软水对心血管影响的分子机制，重点关注精氨酸代谢关键酶的改变及其相关效应，以阐明长期饮用软水后，精氨酸代谢关键酶（精氨酸酶及NOS）在心血管损伤之间的分子作用机制，用于客观评估长期饮用软水的健康危害，筛选可用于人群健康保护的分子标志物。

饮水中矿物质以离子形式存在，较食物中矿物质更容易被吸收。长期饮用软水可使机体矿物元素失衡，使心血管疾病的发病率和死亡率显著增加，但其具体机制尚不明确。本室前期研究提示参与精氨酸代谢的关键酶（精氨酸酶和氮氧化合酶）功能紊乱所造成的氧化应激发挥了主要作用。本研究中我们应用了两个动物模型，重点关注精氨酸代谢酶的改变及其相关效应。模型Ⅰ采用雄性新西兰兔28只随机分为四组，分别饲喂自来水（TDS 257 mg/L）+普通饲料；纯净水（TDS 2.07 mg/L）+普通饲料；自来水+高脂饲料；纯净水+高脂饲料，共喂养26周。结果发现，普通饲料背景下，长期饮用软水后，机体血脂指标、氧化应激指标与饮用自来水无统计学意义的差异，但心脏和肝脏组织中Arginase mRNA及其心、肝、主动脉弓的eNOS mRNA表达均显著低于饮用自来水组；在高脂食物背景下，长期饮用软水与饮用自来水相比，对机体血脂紊乱、氧化应激失衡（MDA降低，NO升高）均有一定程度的减缓作用；各组织eNOS mRNA表达亦有统计学意义的增加；但Arginase mRNA表达是有统计学意义的降低。模型Ⅱ选用72只雄性新西兰兔，随机分为四组，普通饮食，分别饲喂“天然水（TDS 87.2 mg/L）、纯净水（1.2 mg/L）、矿物质水（10.9 mg/L）、自来水（229 mg/L）”，共喂养12月。结果发现饮用软水对血清矿物元素（钾钠钙镁）、血脂（总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白）、血脂代谢关键酶（肝脂酶、卵磷脂胆固醇酰基转移酶）、血清中心血管功能调节因子（内皮素-1、一氧化氮合成酶、血管紧张素Ⅱ）、及主动脉弓的中心血管功能调节因子（精氨酸酶、一氧化氮合成酶、血管紧张素I 转化酶1）mRNA表达、血清抗氧化损伤（丙二醛、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶）；但是长期饮用矿物质水血清同型半胱氨酸（Hcy）、超敏C-反应蛋白（hs-CRP）、脂蛋白脂酶（LPL）、精氨酸酶（Arg）比饮用自来水组升高。两个动物模型研究结果均提示，在普通饮食条件下，长期饮用软水虽然不会使新西兰兔血脂、氧化应激等出现有统计学意义的变化，但精氨酸代谢关键酶在表达或活性上均有改变，这种改变因水中组成成分不同有所差异；值得令人关注的是，在高脂饮食背景下，饮用软水能使能各组织eNOS mRNA表达增加，从而在一定程度上减轻血脂代谢紊乱