茜草提取物對耐力訓(xùn)練后再力竭運(yùn)動大鼠心肌組織自由基代謝、激素水平影響的實(shí)驗(yàn)研究

陳　梅　李　峰

摘 要：目的：通過分析耐力訓(xùn)練后一次力竭性運(yùn)動大鼠(♂)部分自由基指標(biāo)的變化來探討補(bǔ)充茜草提取物抗氧化、提高機(jī)體抗疲勞能力的可能機(jī)制。方法：通過建立大鼠遞增大強(qiáng)度耐力跑臺訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑴y定了大鼠力竭時間、心肌織某些生化指標(biāo)和抗氧化酶活性一以及血清皮質(zhì)醇、醛固酮、血漿心鈉素影響。結(jié)果：茜草可增加耐力運(yùn)動后再力竭即刻狀態(tài)下谷光甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、錳超氧化物歧化酶（Mn-SOD）、銅、鋅超氧化物歧化酶（Cu、Zn-SOD）、還原性谷胱甘肽（GSH）活性以及醛固酮和心鈉素的含量；降低丙二醛（MDA）和皮質(zhì)醇含量。結(jié)論：補(bǔ)充茜草提取物可顯著提高小鼠心肌和肝臟組織抗氧化酶的活性，減輕大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練對大鼠心肌和肝臟組織造成的脂質(zhì)過氧化損傷，具有明顯的抵抗脂質(zhì)過氧化的功能，對小鼠運(yùn)動能力的提高有良好的作用。

關(guān)鍵詞：茜草；耐力訓(xùn)練；自由基；力竭；抗氧化酶

中圖分類號：G804.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-3612(2008)08-1090-03

An Experimental Study of the Effect of Rubia Cordifolia on Metabolism of Free Radical of Heart, Level of

Hormone and Sporting Ability of Endurance-trained Exhausting Mice

CHEN Mei1, LI Feng2

(1. Physical Education Department, Changan University, Xi'an 710064, Shaanxi China;

2.Physical Education Department, Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, Shaanxi China)

Abstract:Objectives: By building a long time and high-intensity and endurance-trained and exhausting exercise model in mice(♂), testing the activities of GSH-Px, Mn-SOD, Cu-Zn-SOD, GSH, content of MDA, serum cortisol, aldosterone, atrial natriuretic and the exhausting time, the effects of Rubia cordifolia L on metabolism of free radical of heart are studied in trained mice. The results indicate the activities of GSH-Px, Mn-SOD, Cu, Zn-SOD, GSH, aldosterone, atrial natriuretic factor in most of Rubia cordifolia L groups are higher and the content of MDA and serum cortisol is lower. Conclusion: Rubia cordifolia L can promote the mice capacity of antioxidation and reduce the content of MDA, have obvious improve great mouse's sports ability.

Key words: Rubia cordifolia L; enduerance training; free radical; exhausting; antioxidation

運(yùn)動尤其是力竭性運(yùn)動可使機(jī)體產(chǎn)生大量運(yùn)動源性自由基，其產(chǎn)生是運(yùn)動誘導(dǎo)細(xì)胞損傷的主要原因之一^［1,2］，并且，自由基生成增加與組織氧化破壞相一致^［3］。本實(shí)驗(yàn)通過建立耐力訓(xùn)練后一次性力竭運(yùn)動動物模型來探討茜草對心肌組織抗氧化系統(tǒng)的影響，進(jìn)而揭示在力竭運(yùn)動狀態(tài)下心肌組織抗氧化系統(tǒng)的變化以及茜草消除自由基，延緩運(yùn)動性疲勞的可能機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與對象 實(shí)驗(yàn)材料為庫拉索茜草提取物(Aloe Veres L，以下簡稱茜草提取物)，由寧波市中藥制藥廠提供，提取方法為醇-水提。醇提的有效成分是蒽醌及其肽類、萘醌類、萜類，其中包括茜草雙酯和茜草素等有效成分；水提的有效成分主要是茜草多糖和環(huán)已肽類系列物質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)對象為SD雄性大鼠24只，8周齡，體重180～220 g，由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動物中心購入，同時購入基礎(chǔ)飼料，動物室溫度23±5℃，相對濕度40%～70%。國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物干燥飼料喂養(yǎng)，按實(shí)驗(yàn)組分籠飼養(yǎng)，適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d后進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 將大鼠隨機(jī)分成安靜組（A組）、運(yùn)動對照組（B組）、訓(xùn)練+茜草組（C組）。大鼠自由攝食和飲水，照明時間隨同時間變化。對照組服用基礎(chǔ)飼料，茜草組每日將茜草醇-水提取物溶于生理鹽水中，攪拌混勻，用量為500 mg/kg.d^［4］，劑量為2 mL，灌胃給運(yùn)動加藥組大鼠。A組安靜籠飼養(yǎng)，B、C組進(jìn)行6周的跑臺訓(xùn)練，每天訓(xùn)練前以15 m/min的速度做適應(yīng)性運(yùn)動，5 min后正式訓(xùn)練，訓(xùn)練模型基于Bedford^［5］模型結(jié)合實(shí)際略加調(diào)整，共為期6 周（具體訓(xùn)練方案見下表1）。在最后一次運(yùn)動力竭后斷頭處死，立即取出心臟，用濾紙吸干，稱重，然后制備10%的勻漿液，離心（3 500 rpm,15 min，0～4℃），取上清液在1～4℃的冰箱保存待測。力竭判定標(biāo)準(zhǔn)：動物跟不上預(yù)定速度，臀部壓在籠具后壁，后肢隨轉(zhuǎn)動皮帶后拖達(dá)30 s，毛刷刺激驅(qū)趕無效。行為特征為呼吸深、急促，俯臥位，神情疲倦，刺激后無反應(yīng)。

1.3 測試指標(biāo)與方法 GSH-Px、Mn-SOD、Cu、Zn-SOD、GSH活性以及MDA含量的測定，具體測定方法均采用南京建成生物研究所提供試劑盒進(jìn)行。測定儀器為721型可見光分光光度計。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計學(xué)處理 Sigmaplot Scientific Graphing System軟件對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（X±s)表示，數(shù)據(jù)進(jìn)行組間t檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

與安靜對照組比較，運(yùn)動對照組心肌組織GSH-Px、GSH活性均有不同程度的降低，并且GSH有顯著性差異(P<0.05)；運(yùn)動對照組Mn-SOD、Cu、Zn-SOD升高，其中Mn-SOD有極顯著性差異(P<0.01)；運(yùn)動對照組MDA的含量上升且和安靜組相比有極顯著性差異(P<0.01)。和運(yùn)動對照組相比，運(yùn)動加茜草組中各抗氧化酶的活性均有升高的趨勢，且GSH-Px有極顯著性差異(P<0.01)，MDA含量在加入茜草后降低，和運(yùn)動對照組相比有顯著性差異(P<0.05)(表2)。

注：＊表示與安靜組比較有顯著性差異（P<0.05），＊＊表示與安靜組比較有極顯著性差異（P<0.01），＃表示與運(yùn)動對照組相比有顯著差異（P<0.05），＃＃表示與運(yùn)動對照組相比有極顯著差異（P<0.01）。以下各表同。

運(yùn)動對照組皮質(zhì)醇和醛固酮水平均高于安靜對照組，其中皮質(zhì)醇有極顯著性差異（P<0.01），而心鈉素和安靜組相比有顯著性下降(P<0.05)。運(yùn)動+茜草組和運(yùn)動對照組相比，皮質(zhì)醇有極顯著性下降(P<0.01)，醛固酮和心鈉素均有顯著性升高(P<0.05)(表3)。

運(yùn)動+茜草組能明顯增強(qiáng)大鼠運(yùn)動能力，且和運(yùn)動對照組相比有顯著性差異（P<0.05），與運(yùn)動對照組相比力竭距離延長了22.56%(表4)。

注：＃表示與運(yùn)動對照組相比有顯著差異（P<0.05）。

3 分析與討論

3.1 補(bǔ)充茜草對大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練后再力竭大鼠心肌組織抗氧化酶活性和丙二醛含量的影響 在病理及藥理研究中結(jié)果表明，茜草能對抗異丙基茜過氧化氫(CGP)誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，且使GSH含量降低的程度、速度明顯低于對照組^［6］，草多糖有較明顯的清除自由基的作用^［7］，清除率大于93%^［8,9］，茜草雙酯能保護(hù)異丙腎上腺素誘發(fā)的心肌缺血損傷，增強(qiáng)心肌SOD)、GSH-Px的活性，降低脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA的產(chǎn)生，提示茜草在心肌缺血時可保護(hù)SOD、GSH-Px活性，間接說明其有清除自由基和抗脂質(zhì)過氧化的作用^［10］，但在運(yùn)動誘導(dǎo)的心肌組織結(jié)構(gòu)破壞的情況下，服用茜草提取物是否起到保護(hù)作用，對抗運(yùn)動對機(jī)體脂質(zhì)過氧化的損傷及其機(jī)制正是本實(shí)驗(yàn)要研究的內(nèi)容。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，耐力訓(xùn)練的同時補(bǔ)充茜草提取物可以明顯延長小鼠的力竭運(yùn)動時間。提示，提示茜草提取物具有明顯的抗疲勞作用，這表明茜草對運(yùn)動所誘導(dǎo)的運(yùn)動性疲勞有一定的延緩作用。茜草提取物維持機(jī)體抗氧化酶系統(tǒng)的正常生理功能、對抗疲勞的證據(jù)可從茜草對心肌組織中抗氧化酶活性的升高得以證實(shí)。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和安靜組相比，運(yùn)動對照組GSH-Px 、GSH活性均有不同程度的降低，并且GSH有顯著性差異(P<0.05)，MDA的含量上升且和安靜組相比有極顯著性差異(P<0.01)。表明力竭運(yùn)動已經(jīng)對機(jī)體的抗氧酶系統(tǒng)造成了一定的破壞，分析其可能是因?yàn)?，力竭運(yùn)動中，由于心臟處于嚴(yán)重的缺血、缺氧狀態(tài)，心肌細(xì)胞自由基增加，出現(xiàn)心肌細(xì)胞和心肌線粒體鈣超載，并發(fā)生缺血、缺氧性損傷^［11］。心肌細(xì)胞與間質(zhì)膠原間正常比例遭到破壞^［12］，使心臟自身的防御系統(tǒng)不能有效的發(fā)揮作用，造成心臟由生理性向病理性轉(zhuǎn)變^［13］，導(dǎo)致心肌損傷。運(yùn)動力竭時，體內(nèi)自由基生成增多，各種抗氧化酶下降，致使自由基生成率大于消除率，進(jìn)一步抑制各種抗氧化酶的活性，使抗氧化酶活性下降^［14］。由于GSH-Px是體內(nèi)存在的一種含硒的清除自由基和抑制自由基反應(yīng)的酶，在催化反應(yīng)中需要GSH作為氫供體。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，大強(qiáng)度耐力運(yùn)動后即刻大鼠肝臟組織內(nèi)GSH活性下降，這在一定程度上必將影響GSH-Px的活性^［15］。另外，還有可能的原因是力竭運(yùn)動導(dǎo)致心臟產(chǎn)生大量的活性氧，作為細(xì)胞內(nèi)主要的抗氧化劑GSH迅速氧化為GSSG，細(xì)胞內(nèi)GSSG由GR催化還原為SH，須NADPH提供還原當(dāng)量。然而，若機(jī)體進(jìn)行力竭運(yùn)動時產(chǎn)生劇烈的氧化應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞GSH的含量下降而GSSG含量增加，力竭運(yùn)動能量的消耗也急劇增加，GSSG的還原途徑與能量代謝途徑競爭NADPH，勢必最終GSSG的生成超過其還原能力，造成心肌GSH含量下降。也可能由于力竭運(yùn)動導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生大量的自由基，自由基損傷許多酶蛋白及膜結(jié)構(gòu)，使合成GSH的前體供應(yīng)不足^［16］，最終造成心肌GSH含量下降。

補(bǔ)充茜草后，心肌組織中各抗氧化酶的活性均有升高的趨勢，MDA含量在加入茜草后降低，和運(yùn)動對照組相比有顯著性差異（P<0.05）。表明茜草一定程度上減輕大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練大鼠運(yùn)動后體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的水平^［17］，加快體內(nèi)自由基的清除，起到保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能完整性的作用^［18］，從而延緩運(yùn)動疲勞，提高運(yùn)動能力。其機(jī)制可能與茜草提取物中的萘酚結(jié)構(gòu)^［19］以及茜草多糖的抗氧化作用有關(guān)。

3.2 茜草對大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練后再力竭大鼠血清皮質(zhì)醇、醛固酮、血漿心鈉素的影響 皮質(zhì)醇為促分解激素，大量研究表明，長時間耐力性運(yùn)動可以導(dǎo)致皮質(zhì)醇水平上升，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)，說明長時間大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練可以使大鼠體內(nèi)的分解代謝持續(xù)加強(qiáng)，造成運(yùn)動性疲勞，導(dǎo)致過度訓(xùn)練。服用茜草的大鼠血清皮質(zhì)醇水平均明顯高于其相應(yīng)的對照組，提示茜草可以促進(jìn)大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練后大鼠合成代謝加強(qiáng)，有利于能量物質(zhì)的恢復(fù)。

機(jī)體在應(yīng)激狀態(tài)下，在促進(jìn)腎上腺皮質(zhì)糖皮質(zhì)激素分泌的同時，也促使腎臟分泌腎素，啟動血管緊張素醛固酮系統(tǒng)^［20］，在這個系統(tǒng)中，腎臟分泌腎素，使血漿中的血管緊張素I轉(zhuǎn)變成血管緊張素II，從而介導(dǎo)醛固酮的分泌。醛固酮作用腎的遠(yuǎn)曲小管及集合管，促進(jìn)Na+和水的重吸收，并通過H+-Na+交換和K+-Na+交換機(jī)制促進(jìn)K+、H+的分泌，發(fā)揮保Na+排K+的作用。此外，醛固酮可增強(qiáng)血管對兒茶酚胺的敏感性。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，長時間大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練可使血漿醛固酮水平升高，但無顯著性差異（P＞0.05），服用茜草組血漿醛固酮水平都高于其相應(yīng)的對照組，提示茜草可促進(jìn)腎小管重吸收Na+，改善運(yùn)動時細(xì)胞內(nèi)外Na+的不平衡現(xiàn)象。

心鈉素（ANF）在1984年被發(fā)現(xiàn)，并證實(shí)心房組織特殊分泌顆粒是心鈉素在心肌細(xì)胞中的儲存形式。目前研究表明，心鈉素是心肌細(xì)胞產(chǎn)生與分泌的一種循環(huán)激素，具有強(qiáng)大的利鈉、利尿、舒張血管、抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)的作用。另有報道，急性運(yùn)動中血漿心鈉素水平增高，增大的幅度與運(yùn)動強(qiáng)度呈相關(guān)，耐力訓(xùn)練后心鈉素和血管緊張素等心血管調(diào)節(jié)肽的產(chǎn)生、儲存及分泌水平均有不同程度的增高，而且增高的心血管調(diào)節(jié)肽對運(yùn)動心臟結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)性重塑起重要的調(diào)節(jié)作用^{［21，22］}。此外，有人報道，心鈉素有改善心律失常和調(diào)節(jié)心功能的作用。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練后大鼠血漿心鈉素水平下降，這與以往研究結(jié)果不一致，可能是因?yàn)檫\(yùn)動強(qiáng)度的不同造成的，其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。服用茜草的大鼠血漿鈉素水平明顯高于相應(yīng)的對照組，說明茜草可使大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練大鼠心鈉素的釋放增加，調(diào)節(jié)和緩沖運(yùn)動中血壓的改變，增加冠狀動脈血流量，改善心肌營養(yǎng)，進(jìn)一步促進(jìn)心功能與代謝。

4 小 結(jié)

以上針對補(bǔ)充茜草提取物后對心肌不同抗氧化酶活性的影響，證明了茜草抗自由基氧化、阻止膜的脂質(zhì)過氧化和保護(hù)心肌組織結(jié)構(gòu)完整的顯著作用。但是由于國內(nèi)外關(guān)于報道茜草提取物對消除力竭運(yùn)動中產(chǎn)生自由基能力的報道較少，故我們從一個角度初步探討了茜草對大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練后一次力竭大鼠自由基代謝的影響，然而對于其他形式的運(yùn)動其抗氧化能力如何？茜草是作為直接的抗氧化物質(zhì)還是通過誘導(dǎo)運(yùn)動中內(nèi)源性抗氧化酶的基因表達(dá)提高體內(nèi)抗氧化酶的活性而發(fā)揮作用以及其具體的機(jī)制等仍有待進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)：

［1］ Jenkins R R.Exercise,oxidative stress and antioxidant review［J］.Int J Sports Nutr,1993,14(3): 356~375.

［2］ Siodin B.Hellsxen Y,Apple FS.Biochemical mechanisms for oxygen free radical formation during exercise［J］.Sports Med,1990,20(10):236-254.

［3］ Kumar C T,Reddy V K,Plasad M,et al. Dietary supplement of vitamin E protects heart tissue from exercise induced oxidant stress［J］.Mol Cell Biochem,1992,111(1-2):109~115.

［4］ 樊中心.茜草中的抗癌成分［J］.國外醫(yī)學(xué).中醫(yī)藥分冊,1997,19(4):3-5.

［5］ Bedford TG,Tipton CM,Wilson NC,et al.Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures［J］.J Appl Physiol,1979,7 (6):1278-1283.

［6］ 王柯慧.茜草提取物的抗氧化作用及與維生素和對苯醌作用的比較［J］.國外醫(yī)學(xué)中醫(yī)中藥分冊,1997,19(1):30-31.

［7］ 張振濤,吳泉,吳仁奇,等.茜草多糖的抗氧化作用［J］.內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)院學(xué)報,1998,20 (1):31-33.

［8］ 黃榮清,王作華,王紅霞.茜草多糖的組成及其摩爾比測定［J］.中成藥,1996,18(6):35-36.

［9］ 黃榮清,王作華,王紅霞.茜草多糖RPS-I、RPS-II和RPS-III的組成研究［J］.中藥材,1996,9(1):25-26.

［10］ 楊勝利,劉發(fā).茜草雙酯對小鼠缺血心肌的抗氧化作用［J］.實(shí)用中西醫(yī)結(jié)合雜志,1997, 10 (5):411-412.

［11］ 田振軍,熊正英,郭進(jìn),等.運(yùn)動超負(fù)荷和壓力超負(fù)荷大鼠左室形態(tài)結(jié)構(gòu)、血流動力學(xué)及心肌力學(xué)變化的實(shí)驗(yàn)研究［J］.體育科學(xué),1996,16(5):62-70.

［12］ 田振軍,熊正英,郭進(jìn),等.運(yùn)動超負(fù)荷和壓力超負(fù)荷大鼠心肌膠原含量變化和左室舒張功能改變的實(shí)驗(yàn)研究［J］.體育科學(xué),1996,16(6):48-53.

［13］ 田振軍,熊正英.運(yùn)動超負(fù)荷和壓力超負(fù)荷大鼠心肌局部RAS-ALD系統(tǒng)變化關(guān)系的研究［J］.體育科學(xué),1998,18(5):63-67.

［14］ 黃麗英,林文.冷刺激和力竭運(yùn)動對小鼠LPO及抗氧化能力的影響［J］.西安體育學(xué)院學(xué)報,2002,19(2):52-53.

［15］ 李良鳴,魏源,羅桂珍等.?；撬釋α哌\(yùn)動時大鼠腦組織自由基代謝的影響［J］.湖北三峽學(xué)院學(xué)報,2000,22(5):82-85.

［16］ Sies H,Graf P.Hepatic thiol and glutathione efflux under the influence of vasopressin, phenylephrine and adrenaline. ［J］. Biochem J.1985,226(2):545-549.

［17］ 王柯慧.茜草提取物的抗氧化作用及與維生素和對苯醌作用的比較［J］.國外醫(yī)學(xué)中醫(yī)中藥分冊,1997,19(1):30-31.

［18］ 孫翠華,趙金燕.茜草及茜草類藥理作用比較研究［J］.中成藥,1998,20(12):39.

［19］ Johnson J E,Walford R,Harman D,et al.Free Radicals,Aging and Degenerative Diseases［D］. New York:Alan R Liss,1986.325-371.

［20］ 中野昭一.寺尾保.疲勞和激素［J］.(日)體育科學(xué),1982,8:563-566.

［21］ 常蕓,孫迎,陳小同等.運(yùn)動心臟內(nèi)分泌功能可復(fù)性的研究［J］.中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志,1999,18(1):5.

［22］ 常蕓，林福美.運(yùn)動心臟實(shí)驗(yàn)研究［ I］.耐力訓(xùn)練后大鼠心房超微結(jié)構(gòu)、心房肽免疫細(xì)胞化學(xué)及血漿心鈉素含量的改變［J］.體育科學(xué),1993,13(2):47-50,59.

［23］ 鄭瀾，潘珊珊.運(yùn)動性疲勞心肌缺血與心肌組織心納素表達(dá)下降的相關(guān)研究［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報，2003，26(5)：624-626.