百合對(duì)耐力訓(xùn)練大鼠力竭運(yùn)動(dòng)后心肌、肝臟抗氧化作用的研究

周國(guó)霞

現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)生物學(xué)研究表明，長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度耐力訓(xùn)練對(duì)人和動(dòng)物來(lái)說(shuō)都是運(yùn)動(dòng)脅迫，會(huì)引起酸堿失衡、內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂，造成機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的相對(duì)下降。因?yàn)樵谶@種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下O2不能完全還原反應(yīng)的產(chǎn)物超氧陰離子生成量增多，并可引發(fā)其它自由基產(chǎn)生，過(guò)多的自由基會(huì)導(dǎo)致生物膜脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)、核酸蛋白質(zhì)變性及細(xì)胞外可溶成分的降解、線粒體等細(xì)胞器的功能障礙、機(jī)體能量合成受阻，最終導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力下降從而誘發(fā)運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生。運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)界對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的自由基進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中適度補(bǔ)充維生素、中藥等對(duì)提高機(jī)體抗自由基損傷具有良好的作用。

百合作為百姓餐桌上的一味食物，是我國(guó)衛(wèi)生部審批通過(guò)的首批藥食兩用植物，它有著良好的藥用價(jià)值還是較好的營(yíng)養(yǎng)保健食品。百合中含有維生素C、還原糖、黃酮、甾體皂苷等活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)可作為還原劑或自由基清除劑而終止自由基反應(yīng)，起到對(duì)自由基的清除作用。

百合作為加工保健食品的原料，其開(kāi)發(fā)前景廣闊。而對(duì)其的研究主要集中在醫(yī)學(xué)和食品領(lǐng)域，有關(guān)其在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)方面的研究未見(jiàn)報(bào)道。實(shí)驗(yàn)建立大鼠運(yùn)動(dòng)模型，研究百合對(duì)耐力訓(xùn)練大鼠抗氧化能力的影響。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選取SD健康雄性大鼠24只，體重180-220g，年齡為2月齡。動(dòng)物飼養(yǎng)條件保證溫度為17℃～23℃，相對(duì)濕度為40%～55%。 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定的嚙齒類動(dòng)物干燥飼料喂養(yǎng)，自由飲食。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分不同的籠進(jìn)行飼養(yǎng)，飼養(yǎng)一周使大鼠適應(yīng)后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。隨機(jī)將大鼠分為四組即安靜組、安靜力竭組、運(yùn)動(dòng)力竭組、百合力竭組，每組各6只。安靜組為不運(yùn)動(dòng)正常飼養(yǎng)，可以自由飲水進(jìn)食；安靜力竭組最后一次力竭運(yùn)動(dòng)正常飼養(yǎng)；運(yùn)動(dòng)力竭組與百合力竭組進(jìn)行6周大強(qiáng)度跑臺(tái)訓(xùn)練；同時(shí)百合力竭組每天灌胃3ml百合提取物的水溶液(百合購(gòu)于西安奧晶科技發(fā)展有限公司)，百合提取物水溶液劑量按10g/kg/d[1]。其余各組灌胃同體積的蒸餾水，實(shí)驗(yàn)各組動(dòng)物每三天根據(jù)體重調(diào)整給藥量。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型

大鼠運(yùn)動(dòng)模型根據(jù)大鼠體重/攝氧量回歸方程采用Bedford[2]建立起“遞增負(fù)荷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型”，實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練持續(xù)6周，每周訓(xùn)練六天。實(shí)驗(yàn)大鼠正式訓(xùn)練前，在專業(yè)大鼠跑臺(tái)以8.2m/min速度完成一周5分鐘的適應(yīng)性訓(xùn)練再逐步提高運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度至百分之八十最大攝氧量。訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)中為保證運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度而采用聲光、毛刷刺激大鼠尾部，使實(shí)驗(yàn)大鼠在跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)始終位于跑臺(tái)前部。

實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練期最后一天安靜力竭組、運(yùn)動(dòng)力竭組、百合力竭組一次性訓(xùn)練至力竭。力竭判定標(biāo)準(zhǔn)為：動(dòng)物跟不上預(yù)定速度，呼吸深急、幅度大、神精疲倦、俯臥位垂頭，原有刺激驅(qū)趕無(wú)效。具體實(shí)驗(yàn)方案見(jiàn)下表1。

表1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方案

1.2.2 取樣及制備

安靜組大鼠斷髓處死，摘眼球采血，制備血清，并迅速取出心肌和肝臟組織，并置于冰生理鹽水中洗凈血液，用濾紙吸干，-20℃保存?zhèn)溆?。安靜力竭組、運(yùn)動(dòng)力竭組和百合力竭組大鼠進(jìn)行一次性力竭運(yùn)動(dòng)，在力竭運(yùn)動(dòng)后即刻麻醉處死，取心肌和肝臟組織待用。各指標(biāo)均嚴(yán)格使用南京建成生物工程研究所的試劑盒測(cè)試。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 不同組別對(duì)SOD活性的影響

表2 大鼠不同組織SOD活性的變化 (血清單位：U/ml組織單位:U/mgprot)

注：與安靜力竭組相比較，*表示有顯著性差異(P<0.05);**表示有極顯著性差異 (P<0.01)與運(yùn)動(dòng)力竭組相比較，Δ表示有顯著性差異(P<0.05); ΔΔ表示有極顯著性差異 (P<0.01)

與安靜組相比較，#表示有顯著性差異(P<0.05);##表示有極顯著性差異 (P<0.01)

超氧化物歧化酶(SOD)是體內(nèi)清除超氧陰離子自由基的酶，屬金屬酶類；是自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中必不可少的酶；是需氧生物體內(nèi)數(shù)千種酶中底物為氧自由基的唯一的酶。SOD對(duì)機(jī)體的氧化與抗氧化平衡起著至關(guān)重要的作用。方差分析結(jié)果如下：

心肌：與安靜力竭組相比：運(yùn)動(dòng)力竭組的SOD活性下降，百合力竭組的SOD活性呈顯著性升高(P<0.05)；與運(yùn)動(dòng)力竭組相比：百合力竭組的SOD活性極其顯著性升高(P<0.01)；與安靜組相比：各組無(wú)顯著性變化。

肝臟：與安靜力竭組相比：運(yùn)動(dòng)力竭組的SOD活性下降，百合力竭組的SOD活性升高；與運(yùn)動(dòng)力竭組相比：百合力竭組的SOD活性升高；與安靜組相比：安靜力竭組SOD活性呈極其顯著性升高(P<0.01)。

由表2可以看出：同一組織不同組別SOD活性變化規(guī)律如下：

心?。喊俸狭呓M>安靜組>安靜力竭組>運(yùn)動(dòng)力竭組

肝臟：安靜力竭組>百合力竭組>運(yùn)動(dòng)力竭組>安靜組

2.2 百合對(duì)大鼠部分組織脂質(zhì)過(guò)氧化降解產(chǎn)物-MDA含量的影響

表3 大鼠不同組織MDA含量的變化(單位：nmol/mgprot)

在自由基代謝過(guò)程中，MDA反映自由基對(duì)組織細(xì)胞膜的損傷程度 ，MDA是自由反應(yīng)的最終產(chǎn)物之一，其水平的改變可直接或間接反映機(jī)體內(nèi)自由基反應(yīng)情況。方差分析結(jié)果如下：

心肌：與安靜力竭組相比：運(yùn)動(dòng)力竭組和百合力竭組的MDA含量顯著性升

高(P<0.01)；與運(yùn)動(dòng)力竭組相比：百合力竭組的MDA含量略有降低；與安靜組相比：其余各組MDA含量呈顯著性升高(P<0.05)。

肝臟：與安靜力竭組相比：運(yùn)動(dòng)力竭組和百合力竭組的MDA含量略有降低；

與運(yùn)動(dòng)力竭組相比：百合力竭組的MDA含量略有降低；與安靜組相比：其余各組MDA含量呈顯著性降低(P<0.05)。

2.3 百合對(duì)大鼠過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的影響

表4 大鼠不同組織CAT活性的變化 (單位：U/mgprot)

過(guò)氧化氫酶(CAT)是存在于細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化氫酶體中，可催化H2O2分解。CAT是參與機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生H2O2與許多有機(jī)過(guò)氧化物的重要酶，故為機(jī)體內(nèi)重要的清除自由基的酶。方差分析結(jié)果如下：

心?。号c安靜力竭組相比：運(yùn)動(dòng)力竭組的CAT活性下降，百合力竭組的CAT

活性升高；與運(yùn)動(dòng)力竭組相比：百合力竭組的CAT活性極其顯著性升高(P<0.01)；與安靜組相比：各組無(wú)顯著性變化。

肝臟：與安靜力竭組相比：運(yùn)動(dòng)力竭組的CAT活性略有降低，百合力竭組

的CAT活性顯著性升高(P<0.05)；與運(yùn)動(dòng)力竭組相比：百合力竭組的CAT活性顯著升高(P<0.05)；與安靜組相比：各組有不同程度的降低。

2.4 百合對(duì)大鼠部分組織總抗氧化能力(T-AOC)的影響

表5 大鼠不同組織T-AOC的變化(單位：?jiǎn)挝?毫克蛋白)

總抗氧化能力(T-AOC)：機(jī)體防御體系抗氧化能力的強(qiáng)弱與健康程度存在密切聯(lián)系，該防御體系有酶促與非酶促兩個(gè)體系，酶促反應(yīng)體系主要有一些酶組成，如SOD、GSH-Px、GST、CAT等，許多酶以微量元素為活動(dòng)中心，非酶促反應(yīng)體系中主要為維生素、氨基酸和金屬蛋白質(zhì)。方差分析結(jié)果如下:

心?。号c安靜力竭組相比：運(yùn)動(dòng)力竭組的總抗氧化能力降低，百合力竭組的總抗氧化能力升高；與運(yùn)動(dòng)力竭組相比：百合力竭組的總抗氧化能力極其顯著性升高(P<0.01)；與安靜組相比：其余各組總抗氧化能力均升高。

肝臟: 與安靜力竭組相比：運(yùn)動(dòng)力竭組和百合力竭組的總抗氧化能力均升高；與運(yùn)動(dòng)力竭組相比：百合力竭組的總抗氧化能力極其顯著性升高(P<0.05)；與安靜組相比：安靜力竭組總抗氧化能力降低，運(yùn)動(dòng)力竭組總抗氧化能力升高，百合力竭組總抗氧化能力呈顯著性升高(P<0.05)。

3 分析與討論

大量的研究證明，自由基特別是氧自由基的主要毒性作用是直接損傷細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜磷脂結(jié)構(gòu)內(nèi)多不飽和脂肪酸過(guò)度氧化，也使具有膜結(jié)構(gòu)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、溶酶體膜、線粒體膜等生物膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生損害，導(dǎo)致細(xì)胞的廣泛性損傷。因此，可通過(guò)測(cè)定MDA、SOD、CAT等了解機(jī)體細(xì)胞受自由基攻擊的嚴(yán)重程度和機(jī)體清除自由基的能力。

3.1 百合對(duì)耐力訓(xùn)練大鼠心肌組織抗氧化作用的影響

心臟作為泵血的動(dòng)力器官，直接影響著體內(nèi)血液循環(huán)的速度。如果運(yùn)動(dòng)造成心肌組織的損傷，就會(huì)使運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量物質(zhì)的運(yùn)輸和代謝受到障礙從而影響運(yùn)動(dòng)能力的正常發(fā)揮。[3]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：耐力訓(xùn)練后力竭心肌組織安靜力竭組較運(yùn)動(dòng)力竭組SOD活性顯著下降(P<0.05)、、CAT活性稍有下降、MDA含量顯著性升高(P<0.01)、總抗氧化能力降低。以上說(shuō)明在耐力訓(xùn)練后再力竭狀態(tài)下，機(jī)體內(nèi)不同的抗氧化酶的活性不同，這可能與其清除自由基的專一性有關(guān)。

在有氧運(yùn)動(dòng)至力竭時(shí)，心肌組織的脂質(zhì)過(guò)氧化程度上升，抗氧化酶活力受到抑制，其中SOD、CAT活性較安靜力竭組下降，出現(xiàn)這種結(jié)果主要是因?yàn)椋哼\(yùn)動(dòng)疲勞時(shí)，體內(nèi)自由基生成增多，而抗氧化能力跟不上這種變化，致使自由基生成率大于消除率，抑制了各種抗氧化酶的活性，使抗氧化酶活性不變，甚至下降。

灌服百合提取物的百合力竭組較運(yùn)動(dòng)力竭組SOD活性顯著升高(P<0.01)、CAT活性顯著升高(P<0.01)、MDA含量略有降低、總抗氧化能力顯著升高(P<0.01)。說(shuō)明百合能降低心肌組織在耐力訓(xùn)練后再力竭運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的損傷。提示百合具有提高運(yùn)動(dòng)條件下心肌抗氧化酶的活性、促進(jìn)大鼠在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下消除自由基，增加大鼠心肌防御脂質(zhì)過(guò)氧化物的能力，降低MDA含量。[4]力竭后SOD、CAT等酶的活性降低，灌服百合提取物后抗氧化酶活性顯著升高說(shuō)明百合中的某些成分可能會(huì)與自由基進(jìn)行積極的反應(yīng)，猝滅運(yùn)動(dòng)過(guò)程中體內(nèi)進(jìn)行的自由基鏈鎖反應(yīng)，抑制了氧應(yīng)激，避免了自由基及自由基衍生物與機(jī)體內(nèi)抗氧化酶直接對(duì)抗，從而對(duì)組織抗氧化酶如SOD等的生物合成起了保護(hù)作用，使抗氧化酶活性水平保持在一個(gè)較高的水平。

服用百合提取物提高心肌抗氧化酶的活性從而延緩運(yùn)動(dòng)疲勞的又一可能機(jī)制是：缺氧是造成運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)耐力下降的主要因素之一。文獻(xiàn)報(bào)道百合有血液動(dòng)力學(xué)方面的作用，如增加冠狀脈流量，降低動(dòng)脈血壓，降低心肌耗氧量等。百合可增加紅細(xì)胞供氧能力、提高有氧代謝酶的活性。[5]能明顯降低大鼠耗氧速度和耗氧量，顯著提高大鼠耐缺氧能力，進(jìn)而增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)耐力。

3.2 百合對(duì)耐力訓(xùn)練大鼠肝臟組織抗氧化作用的影響

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：耐力訓(xùn)練后再力竭運(yùn)動(dòng)中肝臟組織安靜力竭組較運(yùn)動(dòng)力竭組SOD活性下降、與安靜組相比， CAT活性稍有下降、MDA含量略有降低、總抗氧化能力升高。以上結(jié)果說(shuō)明在耐力訓(xùn)練后力竭這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，大鼠肝組織抗氧化系統(tǒng)受到破壞、脂質(zhì)過(guò)氧化程度加強(qiáng)，肝組織中不同的抗氧化酶對(duì)此運(yùn)動(dòng)的應(yīng)激不同。[6]。

然而服用百合提取物的百合力竭組較運(yùn)動(dòng)力竭組SOD活性升高、、CAT活性顯著升高(P<0.05)、、MDA含量略有降低、總抗氧化能力顯著升高(P<0.01)。說(shuō)明百合具有降低肝臟組織在耐力訓(xùn)練后再力竭運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的損傷。

本研究中，運(yùn)動(dòng)力竭組與百合力竭組相比較，抗氧化酶活性升高，探究其原因在于給運(yùn)動(dòng)大鼠服用百合提取物后減少了大鼠力竭運(yùn)動(dòng)后肝臟組織內(nèi)自由基的增加量，整體加快了體內(nèi)自由基的清除，減少了自由基對(duì)肝臟組織細(xì)胞脂質(zhì)成分的過(guò)氧化損傷。百合中含有多糖、維生素C、甾體皂苷、黃酮等生物活性物質(zhì)，大量藥理作用表明：百合具有抗氧化和清除自由基作用。因此百合能明顯提高力竭運(yùn)動(dòng)后大鼠肝組織抗氧化酶的活力，而力竭運(yùn)動(dòng)由于體內(nèi)內(nèi)源性自由基的驟然增加，超過(guò)了SOD，的消除能力，引起體內(nèi)出現(xiàn)明顯的脂質(zhì)過(guò)氧化與抗氧化之間平衡的代謝紊亂和脂質(zhì)過(guò)氧化損傷現(xiàn)象，這種現(xiàn)象與運(yùn)動(dòng)時(shí)能量消耗增加，對(duì)氧的需求量也增加，使體內(nèi)的內(nèi)源性自由基的生成量同時(shí)增加，并且自由基的生成已經(jīng)超過(guò)了體內(nèi)自由基的防御系統(tǒng)酶類的清除能力，導(dǎo)致SOD等抗氧化酶的活性下降。

4 結(jié)論

服用百合提取物后對(duì)耐力訓(xùn)練大鼠力竭運(yùn)動(dòng)后心肌、肝臟都表現(xiàn)出明顯的抗脂質(zhì)過(guò)氧化和清除自由基的能力。同時(shí)表現(xiàn)出對(duì)同一狀態(tài)下不同組織自由基代謝的影響不同。

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