毛蕊花苷和馬蒂苷對遞增大強度運動大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體過氧化損傷的保護作用

朱洪竹，肖國強，朱梅菊，陳惠花

毛蕊花苷和馬蒂苷對遞增大強度運動大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體過氧化損傷的保護作用

朱洪竹1,2，*肖國強2，朱梅菊1，陳惠花1

（1. 井岡山大學體育學院，江西，吉安 343009；2. 華南師范大學體育科學學院，廣東，廣州 510631）

研究毛蕊花苷和馬蒂苷對遞增大強度運動大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體過氧化損傷的影響。將40只大鼠隨機分成正常對照組、單純運動組、運動+毛蕊花苷組和運動+馬蒂苷組。觀察毛蕊花苷和馬蒂苷對運動大鼠心肌和骨骼肌線粒體SOD酶活性和MDA含量的影響。運動+毛蕊花苷組和運動+馬蒂苷組大鼠心肌細胞線粒體SOD酶活性明顯高于單純運動組(< 0.01)；而MDA含量明顯低于單純運動組(< 0.01)。運動+毛蕊花苷組大鼠心肌細胞線粒體MDA含量低于運動+馬蒂苷組(< 0.01)；而SOD酶活性與運動+馬蒂苷組比較，差異無顯著性(> 0.05)。單純運動組大鼠骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性低于運動+毛蕊花苷組(< 0.01)；與運動+馬蒂苷組比較，差異無顯著性(> 0.05)；而MDA含量明顯高于運動+毛蕊花苷組和運動+馬蒂苷組(< 0.01)。運動+毛蕊花苷組大鼠骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性高于運動+馬蒂苷組(< 0.05)；而MDA含量明顯低于運動+馬蒂苷組(< 0.01)。毛蕊花苷和馬蒂苷具有提高跑臺運動大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性，促進其自由基清除的作用。且毛蕊花苷的作用強于馬蒂苷。

毛蕊花苷；馬蒂苷；線粒體；自由基

馬先蒿屬植物如美觀馬先蒿和蜜穗馬先蒿等，在中醫(yī)藥和民間用于滋陰補腎、補中益氣、健脾和胃，臨床用于治療虛弱、衰老等[1]，效果顯著。有研究發(fā)現(xiàn)，美觀馬先蒿(Franch)的根-太白參，能增強運動小鼠身體機能[2]，其冷提取物能顯著減少氧化損傷和延緩疲勞的發(fā)生[3]。毛蕊花苷和馬蒂苷是馬先蒿屬植物的特征性成分[1]，屬于苯丙素苷類化合物，體外研究顯示具有明顯的抗骨骼肌疲勞作用[4]。我們的前期研究表明，毛蕊花苷和馬蒂苷具有明顯的體內(nèi)抗運動性疲勞和提高游泳小鼠運動能力的作用[5]。本研究旨在進一步探討其對遞增大強度跑臺運動大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體過氧化損傷的影響，并闡明其抗疲勞的作用機理，為尋找有效的、無明顯毒副作用的純天然抗疲勞成分以及馬先蒿屬植物在運動醫(yī)學中的運用提供了部分實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與分組

健康雄性SD大鼠40只，SPF級，6周齡，體重(277.80 ± 18.29) g，由廣東醫(yī)學院實驗動物中心提供。實驗動物適應性喂養(yǎng)2天后，按完全隨機法分為正常對照組(R)，單純運動組(E)，運動+毛蕊花苷組(VE)，運動+馬蒂苷組(ME)。每組10只，分籠飼養(yǎng)，自由飲食，室溫(24~25)℃。

1.2 毛蕊花苷和馬蒂苷的分離與提取

毛蕊花苷和馬蒂苷是我們課題組從長舟馬先蒿中分離得到的[6]，放4 ℃冰箱保存?zhèn)溆??；衔锏慕Y構見圖1。

1.3 藥物處理及給藥方法

毛蕊花苷和馬蒂苷分別用生理鹽水溶解，使用灌胃法，每天灌胃1次。藥物劑量換算參照文獻[7]。運動+毛蕊花苷組(毛蕊花苷，10 mg/kg)，運動+馬蒂苷組(馬蒂苷，10 mg/kg)。正常對照組和單純運動組以等體積生理鹽水（2 mL/只）灌胃。每次實驗前2 h進行灌胃，實驗時間3周。

1.4 運動方式

除正常對照組不進行任何運動訓練外, 各組動物在動物跑臺( 天津運動醫(yī)學研究所研制)上進行坡度為0°為期3周（每周7次，1次/天）的跑臺訓練。訓練方案參照汶希等[8]建立的大鼠運動性疲勞模型。具體訓練方案見表1。第3周末各組大鼠均進行一次跑臺力竭訓練，并記錄力竭時間。當運動出現(xiàn)腹部與跑道接觸呈臥位跑，反應遲鈍，對捕捉者“逃避”反應差，停止運動后呈臥位倦怠表現(xiàn)，說明大鼠已達到力竭。

表1 大鼠運動訓練方案( m/min×min)

1.5 線粒體的提取與制備

力竭大鼠運動后即刻, 1%戊巴比妥腹腔麻醉, 迅速取出心臟和左下肢趾長伸肌肌腹, 分別用冰冷的生理鹽水漂洗, 除去血液, 濾紙拭干, 稱重, 放入小燒杯, 加入勻漿介質(zhì),剪碎, 組織勻漿器勻漿, 在0~4℃條件下用差速離心法分別提取骨骼肌和心肌線粒體[9]。

1.6 SOD活性和MDA含量測定

超氧化物歧化酶(SOD)活性采用黃嘌呤氧化酶法測定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸 (TBA) 縮合法測定，試劑盒均購自南京建成生物工程研究所，所有操作均嚴格按照操作書說明進行。

1.7 數(shù)據(jù)處理

2 結果與分析

2.1 毛蕊花苷和馬蒂苷對運動大鼠心肌細胞線粒體SOD酶活性和MDA含量的影響

研究結果顯示正常對照組、運動+毛蕊花苷組和運動+馬蒂苷大鼠心肌細胞線粒體SOD酶活性，差異無顯著性（均> 0.05）。單純運動組大鼠心肌細胞線粒體SOD酶活性明顯低于這三組（均< 0.01）。單純運動組、運動+毛蕊花苷組和運動+馬蒂苷組大鼠心肌細胞線粒體MDA含量顯著高于正常對照組（均< 0.01）；運動+毛蕊花苷組和運動+馬蒂苷組大鼠心肌細胞線粒體MDA含量明顯低于單純運動組（均< 0.01）。運動+毛蕊花苷組大鼠心肌細胞線粒體MDA含量低于運動+馬蒂苷組（< 0.01）。結果見表2。

表2 毛蕊花苷和馬蒂苷對心肌細胞線粒體SOD酶活性(μ/mgprot)和MDA含量(nmol/ml)的影響（n=10）

注：與正常對照組比較，1）< 0.01 ；與單純運動組比較，2）< 0.01 ；與運動+馬蒂苷組比較，3）< 0.05，4）< 0.01。

2.2 毛蕊花苷和馬蒂苷對運動大鼠骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性和MDA含量的影響

研究結果顯示正常對照組大鼠骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性高于單純運動組和運動+馬蒂苷組（均< 0.01）；和運動+毛蕊花苷組比較，差異無顯著性（> 0.05）。單純運動組大鼠骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性低于運動+毛蕊花苷組（< 0.01）；而與運動+馬蒂苷組比較，差異無顯著性（> 0.05）。運動+毛蕊花苷組大鼠骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性高于運動+馬蒂苷組（< 0.05）。運動各組大鼠骨骼肌細胞線粒體MDA含量顯著高于正常對照組（均< 0.01）。單純運動組大鼠骨骼肌細胞線粒體MDA含量明顯高于運動+毛蕊花苷組和運動+馬蒂苷組（均< 0.01）。運動+毛蕊花苷組大鼠骨骼肌細胞線粒體MDA含量明顯低于運動+馬蒂苷組（< 0.01）。結果見表3。

表3 毛蕊花苷和馬蒂苷對骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性(μ/mgprot)和MDA含量(nmol/mL)的影響（n=10）

注：與正常對照組比較，1）< 0.01 ；與單純運動組比較，2）< 0.01 ；與運動+馬蒂苷組比較，3）< 0.05，4）< 0.01。

3 討論

SOD活性和MDA含量是反映機體自由基代謝的最敏感指標之一。G?khan M.et al研究顯示，長時間的遞增負荷訓練會造成機體脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物反應增強，隨著脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的增加，會導致膜流動性、通透性和興奮性的的降低[10]，導致疲勞的出現(xiàn)。經(jīng)典的抗氧化劑可有效延緩疲勞的發(fā)生[11]。本項研究結果表明單純運動組大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體MDA含量顯著升高，進一步證實了大強度運動所致的自由基產(chǎn)物的大量增加是運動性疲勞發(fā)生的主要原因之一。運動+毛蕊花苷組和運動+馬蒂苷組大鼠心肌和骨骼肌線粒體MDA含量低于單純運動組，表明這二種苯丙素苷類化合物具有明顯的體內(nèi)清除自由基作用。同時運動+毛蕊花苷組大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體SOD活性高于單純運動組，運動+馬蒂苷組大鼠心肌細胞線粒體SOD活性高于單純運動組，提示這二種苯丙素苷類化合物有可能通過提高運動大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體SOD酶活性，加速自由基的清除，從而有效地降低了運動所致大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體氧化損傷。由于線粒體不但是肌肉活動所需能量的提供者，而且是細胞中調(diào)節(jié)Ca2+代謝的重要器官之一，在調(diào)節(jié)胞漿Ca2+穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，是保證心肌和骨骼肌細胞正常功能的基礎。因此我們推測這二種苯丙素苷類化合物對遞增大強度運動心肌和骨骼肌細胞線粒體過氧化損傷的保護作用可能是其產(chǎn)生較強的抗疲勞作用機理之一[5]。

毛蕊花苷和馬蒂苷屬于苯丙素苷類化合物，抗氧化作用是該類化合物的主要活性之一[12]。且研究亦表明這類苯丙素苷清除氧自由基和抗氧化損傷的能力依賴于分子中羥基的數(shù)目；其抗自由基損傷的能力與羥基的數(shù)目成正比，即羥基越多，抗氧化損傷的能力就越強[13]。毛蕊花苷和馬蒂苷中都有兩個相同的苯酚環(huán)，其中毛蕊花苷的每個苯酚環(huán)上均有兩個鄰位羥基，而馬蒂苷的每個苯酚環(huán)上相對應的鄰位羥基中有一個被甲氧基取代。因此，理論上推測毛蕊花苷清除氧自由基和抗氧化的能力應強于馬蒂苷。本項研究結果顯示，運動+毛蕊花苷組心肌和骨骼肌細胞線粒體MDA含量顯著低于運動+馬蒂苷組，而骨骼肌細胞線粒體SOD活性高于運動+馬蒂苷組，也進一步證實了毛蕊花苷清除氧自由基和抗氧化的能力強于馬蒂苷。由于運動性疲勞的發(fā)生與運動誘導的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的大量增加引起線粒體的損傷密切相關[14]，因此，這些苯丙素苷清除自由基和抗氧化的能力越高，其保護心肌和骨骼肌線粒體的能力就越強。故毛蕊花苷抗運動性疲勞和提高機體運動能力的作用強于馬蒂苷[5]。

綜上所述，遞增大強度運動可導致大鼠心肌和骨骼肌細胞線粒體過氧化損傷，補充毛蕊花苷和馬蒂苷對其有良好的保護作用。其機制可能是毛蕊花苷和馬蒂苷能提高心肌和骨骼肌細胞抗氧化能力，減少自由基生成，減輕大強度運動對其造成的過氧化損傷。且毛蕊花苷的作用強于馬蒂苷。本研究為馬先蒿屬植物在運動醫(yī)學中的應用提供了部分實驗依據(jù)。

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EFFECTS OF VERBASCOSIDE AND MARTYNOSIDE ON PROTECTING MYOCARDIUM AND SKELETAL MUSCLE CELL’S MITOCHONDRIA FROM THE DAMAGE MADE BY PEROXIDATION IN INCREASING TRAINED RATS

ZHU Hong-zhu1,2,*XIAO Guo-qiang2, ZHU Mei-ju1, CHEN Hui-hua1

( 1. School of PE & Sports Science, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343009,China; 2. School of PE & Sports Science, South China Normal University, Guangzhou, Guangdong 510631, China)

: To study the effects of verbascoside and martynoside on protecting myocardium and skeletal muscle cell’s mitochondria from the damage made by peroxidation in increasing trained rats.: Forty rats were randomly divided into 4 groups as normal group, exercise group, exercise + verbascoside group and exercise + martynoside group with ten mice in each group to study the effects of verbascoside and martynoside on superoxide dismutase (SOD) activity and malonyldialdehyde (MDA) levels of cardiac muscle and skeletal muscle mitochondria in over-trained rats.: The SOD activities of myocardial mitochondria in cardiac muscle in the exercise + verbascoside group and exercise + martynoside group were higher than those of the exercise group (< 0.01), while the levels of MDA were opposite. The levels of MDA of myocardial mitochondria in cardiac muscle in the exercise + verbascoside group were higher than these of the exercise + martynoside group (< 0.01), but there are no significant difference in the SOD activities of myocardial mitochondria in cardiac muscle between these two groups (> 0.05). The SOD activities of myocardial mitochondria in skeletal muscle in the exercise group were lower than these of the exercise + verbascoside group (< 0.01), but there are no significant difference in the SOD activities of myocardial mitochondria in skeletal muscle between the exercise group and exercise + martynoside group (> 0.05). The levels of MDA of myocardial mitochondria in skeletal muscle in the exercise group were significantly higher compared with the exercise + verbascoside group and exercise + martynoside group (< 0.01). The SOD activities of myocardial mitochondria in skeletal muscle in the exercise + verbascoside group were higher than these of the exercise + martynoside group (< 0.01), but the levels of MDA were opposite (> 0.05).: Verbascoside and martynoside were found to have significant effects in increasing SOD activity, facilitating free radicals removal, and thus protecting the myocardial mitochondria in cardiac muscle and skeletal muscle from free radical damage. Verbascoside was more active than martynoside.

verbascoside; martynoside; myocardial mitochondria; free radical

G804.7

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2012.06.018

1674-8085(2012)06-0081-05

2012-05-12；

2012-09-28

國家自然科學基金項目(31160217)

朱洪竹(1976-)，女, 湖南婁底人，講師，博士研究生，主要從事運動生理學研究(E-mail: xiaogqde@ 163.com);

*肖國強(1949-)，男，湖北人，教授，博士，博士生導師，主要從事運動生理學研究(E-mail:zhxq197508@163.com);

朱梅菊(1968-)，女，湖南雙峰人，教授，博士，主要從事運動性疲勞的中醫(yī)藥防治研究(E-mail: zhu_mj@163.com);

陳惠花(1969-)，女，江西吉安縣人，實驗員，主要從事運動人體科學實驗研究(E-mail: 360225974@qq.com).