紅景天對運動性疲勞小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)變化的影響*

蓋磊煜鄭秀海

紅景天對運動性疲勞小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)變化的影響*

蓋磊煜①鄭秀海②

目的：探討紅景天對運動性疲勞小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)變化的影響。方法：選擇符合模型達標標準的140只小鼠進行實驗，其中模型組50只小鼠未進行特殊干預(yù)，實驗組90只隨機分為A、B、C組各30只，給予低［50 mg（kg·d）］、中［100 mg/（kg·d）］、高［150 mg/（kg·d）］劑量紅景天喂養(yǎng)，陰性對照組10只小鼠給予生理鹽水飼養(yǎng)，進行檢測神經(jīng)遞質(zhì)DA、5-HT、5-HIAA、NE的含量，比較各組小鼠不同時間段中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)動態(tài)變化。結(jié)果：（1）模型組、A、B、C組小鼠腦組織5-HT、5-HIAA含量均高于對照組（P＜0.05）；A、B、C組喂養(yǎng)12、24、36 h后腦組織5-HT、5-HIAA呈顯著下降趨勢，C組＜B組＜A組，比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。（2）模型組、A、B、C組小鼠腦組織NE、DA含量均低于對照組（P＜0.05）；A、B、C組喂養(yǎng)12、24、36 h后腦組織NE、DA呈顯著增高趨勢，C組＞B組＞A組，比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。結(jié)論：紅景天可有效改善運動性疲勞小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)水平。

紅景天； 運動性疲勞； 神經(jīng)遞質(zhì)

國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)劇烈運動或長期運動產(chǎn)生的運動性疲勞對神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)的分泌具有一定影響，嚴重者可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)失衡，誘發(fā)中樞疲勞，降低腦細胞動能，尤其是大腦皮層神經(jīng)遞質(zhì)的濃度變化，將對機體運動、學習、記憶產(chǎn)生影響，即中樞神經(jīng)疲勞［1］。

近年來針對抗運動性疲勞的研究趨于熱化，中草藥紅景天可降低小鼠血清尿素的產(chǎn)生，加速機體代謝產(chǎn)物的清除，消解機體疲勞狀態(tài)［2］，還具有抗衰老、保護肝臟、抗炎鎮(zhèn)痛、抑制腫瘤、增強免疫、影響精神狀態(tài)等作用［3-9］。但是目前對紅景天改善運動性疲勞導(dǎo)致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)影響研究還非常少見。本研究采用小鼠游泳模型，觀察紅景天苷對運動型疲勞小鼠中樞神經(jīng)遞質(zhì)DA、5-HT、5-HIAA、NE含量的影響，探討其抗疲勞作用和機制。

1　材料與方法

1.1 材料與儀器 高效液相色譜儀（Waters公司）；Milli-Q 超純水制備機；ALC-110 4型電子天平（美國奧豪斯科技有限公司）；BECKMAN 低溫高速離心機；玻璃勻漿器。山東省中醫(yī)藥大學動物實驗中心提供健康清潔級昆明種小鼠150只，雌雄各75只，鼠齡8～9周，體重136～162 g，平均（150.0±10.0）g。高山紅景天苷（海純優(yōu)生物科技有限公司專業(yè)供應(yīng)，純度98%，紅景天苷含量為58.75%），0.9%氯化鈉注射液（山東威高醫(yī)藥公司），DA、5-HT、5-HIAA 和NE標準品購自Sigma公司。

1.2 方法

1.2.1 模型的建立 （1）將動物隨機分為對照組和運動組，其中運動組小鼠均在本實驗室進行7 d適應(yīng)性飼養(yǎng)，首先對納入實驗的小鼠進行適應(yīng)性游泳訓(xùn)練3 d，1次/d，20 min/次，然后開始正式游泳運動，為期10 d，長50 cm、寬50 cm、高60 cm玻璃缸，水溫設(shè)定為（30±2）℃，第1～7天，每天上午9～10點分批次進行游泳運動1次，持續(xù)時間2 h，第8～10天每天進行游泳運動2次，間隔時間3 h，運動過程中，小鼠出現(xiàn)運動協(xié)調(diào)性顯著下降，反復(fù)出現(xiàn)下沉時，將小鼠取出，休息3 min后再放入水池中繼續(xù)游泳，每次游泳時間至少2 h，小鼠不運動時用木棒進行驅(qū)趕。對照組動物相同條件常規(guī)飼養(yǎng)，不參與游泳運動。（2）模型達標標準：小鼠出現(xiàn)明顯神情倦怠表現(xiàn)，食欲下降，體毛不潔，皮毛蓬亂，體重下降，體型瘦弱，兩眼暗淡無光，第8～10天內(nèi)2 h運動中途休息次數(shù)＞4次［10］。

1.2.2 分組及給藥 選擇符合模型達標標準的140只小鼠列為實驗對象，其中模型組50只小鼠僅進行游泳運動而未進行任何干預(yù)，其余90只隨機分為A、B、C組各30只，無菌操作經(jīng)口灌胃給予低、中、高劑量紅景天喂養(yǎng)，其中高劑量組給予150 mg/（kg·d），中劑量組給予100 mg/（kg·d），低劑量組50 mg（kg·d），于分組后開始，每只小鼠1 mL/次，1次/d，在小鼠游泳后30 min給藥。選擇同批次未進行游泳運動的10只小鼠作為對照組，陰性對照組給同體積0.9%氯化鈉注射液。

1.3 樣品的提取 喂養(yǎng)前處死空白對照組，模型組于末次游泳后，A、B、C組于末次游泳給藥后，分別于12、24、36 h 3個時間點將小鼠斷頭處死。在冰面上立即剪開頭皮，除去顱骨、硬腦膜，小心分離取出大腦組織，用冰生理鹽水沖洗后，濾紙吸干水分，稱重，然后將其放入預(yù)冷的玻璃勻漿器中，加入預(yù)冷的0.1 mol/L的高氯酸溶液適量除去蛋白，在冰環(huán)境下勻漿制成腦組織勻漿液， 加入離心管，4 ℃ 14 000 r/min離心15 min，收集上清液。

1.4 樣品檢測 高效液相色譜應(yīng)用電化學檢測法，色譜柱為Waters C18反相色譜柱，柱溫35 ℃；流動相為水相（每500 mL中含KH2PO46.8 g，EDTA 18 mg，pH=3.3），甲醇=95∶5，流速0.8 mL/min；電化學檢測器工作電壓為0.7 V；進樣量均為10 μL。分別檢測各時間段各組小鼠腦組織5-HT、NE、DA、5-HIAA水平。

1.5 統(tǒng)計學處理 使用SPSS 17.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以（±s）表示，比較采用方差分析和多重比較，多時間段比較采用重復(fù)測量方差分析，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2　結(jié)果

2.1 各組小鼠大腦組織中5-HT含量測定 模型組、A、B、C組疲勞小鼠各時間段腦組織5-HT含量均高于對照組，A、B、C組喂養(yǎng)12、24、36 h后腦組織5-HT呈顯著下降趨勢，各時間段比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），且各時間段含量均低于模型組，C組＜B組＜A組，比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表1。

表1　各組小鼠大腦組織中5-HT含量測定（x-±s） ng/g

2.2 各組小鼠大腦組織中5-HIAA含量測定 模型組、A、B、C組疲勞小鼠各時間段腦組織5-HIAA含量均高于對照組，A、B、C組喂養(yǎng)12、24、36 h后腦組織5-HIAA呈顯著下降趨勢，各時間段比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），且各時間段含量均低于模型組，C組＜B組＜A組，比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表2。

2.3 各組小鼠大腦組織中NE含量測定 A、B、C組喂養(yǎng)12、24、36 h后腦組織NE呈顯著增高趨勢，各時間段比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），各時間段含量均高于模型組，且C組＞B組＞A組，組間比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表3。

2.4 各組小鼠大腦組織中DA含量測定 A、B、C組喂養(yǎng)12、24、36 h后腦組織DA呈顯著增高趨勢，各時間段比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），各時間段含量均高于模型組，C組＞B組＞A組，組間比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），見表4。

表2　各組小鼠大腦組織中5-HIAA含量測定（x-±s） ng/g

表3　各組小鼠大腦組織中NE含量測定（x-±s） ng/g

表4　各組小鼠大腦組織中DA含量測定（x-±s） ng/g

3　討論

運動性疲勞是指由機體運動而引起的機體生理機能不能維持在正常水平或不能堅持原有的運動強度，其間代謝產(chǎn)物堆積、能量耗竭、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)障礙、氧自由基損傷、保護性抑制等多種因素導(dǎo)致出現(xiàn)機體運動能力下降的現(xiàn)象［11］，大量實驗研究表明運動性疲勞對神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)穩(wěn)態(tài)有一定影響，且長時間運動導(dǎo)致的中樞神經(jīng)遞質(zhì)水平變化，可能是引起運動性疲勞的最關(guān)鍵機制［12］，胡琰茹等［13］研究發(fā)現(xiàn)在耐力運動與急性劇烈運動時，大鼠腦組織5-HT濃度升高，加劇運動疲勞，且實驗動物顯示運動疲勞狀態(tài)下時，腦內(nèi)5-HIAA水平將伴隨5-HT降低。Baliye等［14］通過小鼠服用引起腦內(nèi)5-HT升高的藥物研究5-HT與中樞疲勞之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)小鼠跑至力竭的時間顯著縮短，并出現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系，說明藥物引起腦內(nèi)5-HT增加，從而導(dǎo)致中樞抑制，進而出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象。國內(nèi)王昊［15］研究發(fā)現(xiàn)中等強度耐力間歇訓(xùn)練，可提升交感神經(jīng)興奮性，提高腦組織內(nèi)NE與DA的合成，NE、DA含量增加，但過度疲勞狀態(tài)下，機體交感神經(jīng)興奮性則顯著降低，NE、DA降低，本研究證實運動性疲勞小鼠腦組織內(nèi)5-HT、5-HIAA含量明顯增高，NE、DA含量明顯下降，與胡琰茹［13］和王昊［15］研究結(jié)果基本趨于一致，但是本研究發(fā)現(xiàn)未進行特殊干預(yù)的疲勞小鼠停止運動后5-HT、5-HIAA含量36 h內(nèi)并未下降，而持續(xù)性增高，可能與小鼠過度運動后，5-HT、5-HIAA調(diào)節(jié)機制破壞程度有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)5-HIAA的質(zhì)量比均比對照組有顯著降低，且具有量效關(guān)系。DA是錐體系統(tǒng)中調(diào)節(jié)軀體運動重要的神經(jīng)遞質(zhì)，并且為NE的前體。隨著運動性疲勞的出現(xiàn)，多巴胺在中樞的質(zhì)量比趨于減少［16］。另外，腦內(nèi)NE 能神經(jīng)元可抑制中腦中縫核內(nèi)5-HT神經(jīng)元，從而影響運動能力［17-18］。

目前國內(nèi)關(guān)于紅景天苷的藥理研究實驗非常多，研究發(fā)現(xiàn)該藥物在心腦血管疾病治療、以及緩解疲勞狀態(tài)方面具有一定效果［19］，本研究應(yīng)用紅景天治療運動性疲勞小鼠發(fā)現(xiàn)，喂養(yǎng)紅景天苷的疲勞小鼠腦組織5-HT、5-HIAA呈明顯下降趨勢，NE、DA含量呈上升趨勢，表明紅景天苷可有效調(diào)節(jié)疲勞小鼠神經(jīng)內(nèi)分泌穩(wěn)態(tài)。進一步比較不同劑量紅景天苷喂養(yǎng)運動性疲勞小鼠各神經(jīng)遞質(zhì)含量發(fā)現(xiàn)，紅景天苷喂養(yǎng)劑量越高，小鼠腦組織神經(jīng)遞質(zhì)5-HT、5-HIAA呈下降，NE、DA含量上升趨勢越顯著，說明大劑量的紅景天苷對治療運動性疲勞效果越明顯。

傳統(tǒng)中醫(yī)研究證實紅景天具有“固本扶正”的功效，近代藥理學研究發(fā)現(xiàn)其具有抗缺氧、抗寒冷、抗疲勞及抗病毒等多種功效［20］，主要有效成分包括紅景天苷、苷元酪醇與超氧化物岐化酶等，機體過度運動后尿素、乳酸產(chǎn)生量過度增加，刺激腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的分泌失衡，紅景天可減少運動后小鼠血清尿素的產(chǎn)生，降低血乳酸曲線下面積，加速機體代謝產(chǎn)物的清除，而有助于加速疲勞消解［21］；另外研究發(fā)現(xiàn)紅景天可增強超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）的活性，而有助于清除運動疲勞產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，減少超氧自由基的產(chǎn)生，而發(fā)揮抗運動性疲勞的作用［22］。另外紅景天有助于提高機體糖原和ATP的利用率，為肌肉、神經(jīng)組織活動提供更充分的能量供應(yīng)，對運動性疲勞小鼠腦組織神經(jīng)遞質(zhì)的穩(wěn)態(tài)維持具有顯著效果［19，21］。

綜上所述，運動性疲勞可導(dǎo)致小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)遞質(zhì)5-HT、5-HIAA、DA及NE分泌失衡，喂養(yǎng)紅景天可促進運動疲勞小鼠腦組織5-HT、5-HIAA含量降低，DA、NE含量增高，緩解中樞神經(jīng)疲勞，有助于改善腦組織神經(jīng)遞質(zhì)水平。

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Objective：To explore the effect of Rhodiola Glycosides on contents of central monoamine neurotransmitters in exercise induced fatigue mouse.Method：The 140 mice conform to the standard model standard were chosen，including model group 50 mice without special intervention，the 90 mice were randomly divided into A，B，C groups （30 cases for each group），and the negative control group （saline），low，middle and high dose of Rhodiola Glycosides were treated with intragastric administration respectively.Samples of brain tissue were detected contents of neuro transmitters such as DA，5-HT，5-HIAA，and NE，the changes of nevrotransmitter in central nervous system in different time of the groups were compared.Result：（1）Contents of neuro transmitters of 5-HT，5-HIAA in model group，A，B，C group of central fatigue mouse higher than that in the negative control group（P＜0.05）.After rhodiola glycosides were feeded，the contents of 5-HT，5-HIAA in A，B，C group decreased significantly，C＞B＞A（P＜0.05）.（2）Contents of neuro transmitters of NE and DA in model group，A，B，C group of central fatigue mouse lower than that in the negative control group（P＜0.05）.After Rhodiola Glycosides were feeded，the contents of NE and DA in A，B，C groups increased significantly，C＞B＞A （P＜0.05）.Conclusion：Rhodiola Glycosides could change the neuro transmitter levels of the central nervous system of exercise induced fatigue mouse to improve the neuro transmitter disorder effectively.

Rhodiola Glycosides； Central fatigue； Monoamine neurotransmitter

10.3969/j.issn.1674-4985.2016.25.005

2016-05-03） （本文編輯：蔡元元）

山東省中醫(yī)藥科技發(fā)展計劃項目（2013-229）

①齊魯工業(yè)大學校醫(yī)院 山東 濟南 250353

②中國人民解放軍第401醫(yī)院

鄭秀海

Effects of Rhodiola Glycosides on Neurotransmitters of Exercise Induced Fatigue Mouse/GAI Lei-yu，ZHENG Xiu-hai.//Medical Innovation of China，2016，13（25）：015-018

First-author’s address：Hospital of Qilu University of Technology，J i’nan 250353，China