茜草提取物对耐力训练后再力竭运动大鼠心肌组织自由基代谢、激素水平影响的实验研究

陈　梅　李　峰

摘 要：目的：通过分析耐力训练后一次力竭性运动大鼠(♂)部分自由基指标的变化来探讨补充茜草提取物抗氧化、提高机体抗疲劳能力的可能机制。方法：通过建立大鼠递增大强度耐力跑台训练实验模型，测定了大鼠力竭时间、心肌织某些生化指标和抗氧化酶活性一以及血清皮质醇、醛固酮、血浆心钠素影响。结果：茜草可增加耐力运动后再力竭即刻状态下谷光甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD）、铜、锌超氧化物歧化酶（Cu、Zn-SOD）、还原性谷胱甘肽（GSH）活性以及醛固酮和心钠素的含量；降低丙二醛（MDA）和皮质醇含量。结论：补充茜草提取物可显著提高小鼠心肌和肝脏组织抗氧化酶的活性，减轻大强度耐力训练对大鼠心肌和肝脏组织造成的脂质过氧化损伤，具有明显的抵抗脂质过氧化的功能，对小鼠运动能力的提高有良好的作用。

关键词：茜草；耐力训练；自由基；力竭；抗氧化酶

中图分类号：G804.2

文献标识码：A

文章编号：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

运动尤其是力竭性运动可使机体产生大量运动源性自由基，其产生是运动诱导细胞损伤的主要原因之一^［1,2］，并且，自由基生成增加与组织氧化破坏相一致^［3］。本实验通过建立耐力训练后一次性力竭运动动物模型来探讨茜草对心肌组织抗氧化系统的影响，进而揭示在力竭运动状态下心肌组织抗氧化系统的变化以及茜草消除自由基，延缓运动性疲劳的可能机制。

1 实验方法

1.1 实验材料与对象 实验材料为库拉索茜草提取物(Aloe Veres L，以下简称茜草提取物)，由宁波市中药制药厂提供，提取方法为醇-水提。醇提的有效成分是蒽醌及其肽类、萘醌类、萜类，其中包括茜草双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环已肽类系列物质。

实验对象为SD雄性大鼠24只，8周龄，体重180～220 g，由西安交通大学医学院实验动物中心购入，同时购入基础饲料，动物室温度23±5℃，相对湿度40%～70%。国家标准啮齿类动物干燥饲料喂养，按实验组分笼饲养，适应性饲养7 d后进行正式实验。

1.2 实验设计 将大鼠随机分成安静组（A组）、运动对照组（B组）、训练+茜草组（C组）。大鼠自由摄食和饮水，照明时间随同时间变化。对照组服用基础饲料，茜草组每日将茜草醇-水提取物溶于生理盐水中，搅拌混匀，用量为500 mg/kg.d^［4］，剂量为2 mL，灌胃给运动加药组大鼠。A组安静笼饲养，B、C组进行6周的跑台训练，每天训练前以15 m/min的速度做适应性运动，5 min后正式训练，训练模型基于Bedford^［5］模型结合实际略加调整，共为期6 周（具体训练方案见下表1）。在最后一次运动力竭后断头处死，立即取出心脏，用滤纸吸干，称重，然后制备10%的匀浆液，离心（3 500 rpm,15 min，0～4℃），取上清液在1～4℃的冰箱保存待测。力竭判定标准：动物跟不上预定速度，臀部压在笼具后壁，后肢随转动皮带后拖达30 s，毛刷刺激驱赶无效。行为特征为呼吸深、急促，俯卧位，神情疲倦，刺激后无反应。

1.3 测试指标与方法 GSH-Px、Mn-SOD、Cu、Zn-SOD、GSH活性以及MDA含量的测定，具体测定方法均采用南京建成生物研究所提供试剂盒进行。测定仪器为721型可见光分光光度计。

1.4 数据统计学处理 Sigmaplot Scientific Graphing System软件对所测数据进行处理，实验结果以均数±标准差（X±s)表示，数据进行组间t检验。

2 结 果

与安静对照组比较，运动对照组心肌组织GSH-Px、GSH活性均有不同程度的降低，并且GSH有显著性差异(P<0.05)；运动对照组Mn-SOD、Cu、Zn-SOD升高，其中Mn-SOD有极显著性差异(P<0.01)；运动对照组MDA的含量上升且和安静组相比有极显著性差异(P<0.01)。和运动对照组相比，运动加茜草组中各抗氧化酶的活性均有升高的趋势，且GSH-Px有极显著性差异(P<0.01)，MDA含量在加入茜草后降低，和运动对照组相比有显著性差异(P<0.05)(表2)。

注：＊表示与安静组比较有显著性差异（P<0.05），＊＊表示与安静组比较有极显著性差异（P<0.01），＃表示与运动对照组相比有显著差异（P<0.05），＃＃表示与运动对照组相比有极显著差异（P<0.01）。以下各表同。

运动对照组皮质醇和醛固酮水平均高于安静对照组，其中皮质醇有极显著性差异（P<0.01），而心钠素和安静组相比有显著性下降(P<0.05)。运动+茜草组和运动对照组相比，皮质醇有极显著性下降(P<0.01)，醛固酮和心钠素均有显著性升高(P<0.05)(表3)。

运动+茜草组能明显增强大鼠运动能力，且和运动对照组相比有显著性差异（P<0.05），与运动对照组相比力竭距离延长了22.56%(表4)。

注：＃表示与运动对照组相比有显著差异（P<0.05）。

3 分析与讨论

3.1 补充茜草对大强度耐力训练后再力竭大鼠心肌组织抗氧化酶活性和丙二醛含量的影响 在病理及药理研究中结果表明，茜草能对抗异丙基茜过氧化氢(CGP)诱导的脂质过氧化反应，且使GSH含量降低的程度、速度明显低于对照组^［6］，草多糖有较明显的清除自由基的作用^［7］，清除率大于93%^［8,9］，茜草双酯能保护异丙肾上腺素诱发的心肌缺血损伤，增强心肌SOD)、GSH-Px的活性，降低脂质过氧化产物MDA的产生，提示茜草在心肌缺血时可保护SOD、GSH-Px活性，间接说明其有清除自由基和抗脂质过氧化的作用^［10］，但在运动诱导的心肌组织结构破坏的情况下，服用茜草提取物是否起到保护作用，对抗运动对机体脂质过氧化的损伤及其机制正是本实验要研究的内容。

本实验结果显示，耐力训练的同时补充茜草提取物可以明显延长小鼠的力竭运动时间。提示，提示茜草提取物具有明显的抗疲劳作用，这表明茜草对运动所诱导的运动性疲劳有一定的延缓作用。茜草提取物维持机体抗氧化酶系统的正常生理功能、对抗疲劳的证据可从茜草对心肌组织中抗氧化酶活性的升高得以证实。

本实验结果表明，和安静组相比，运动对照组GSH-Px 、GSH活性均有不同程度的降低，并且GSH有显著性差异(P<0.05)，MDA的含量上升且和安静组相比有极显著性差异(P<0.01)。表明力竭运动已经对机体的抗氧酶系统造成了一定的破坏，分析其可能是因为，力竭运动中，由于心脏处于严重的缺血、缺氧状态，心肌细胞自由基增加，出现心肌细胞和心肌线粒体钙超载，并发生缺血、缺氧性损伤^［11］。心肌细胞与间质胶原间正常比例遭到破坏^［12］，使心脏自身的防御系统不能有效的发挥作用，造成心脏由生理性向病理性转变^［13］，导致心肌损伤。运动力竭时，体内自由基生成增多，各种抗氧化酶下降，致使自由基生成率大于消除率，进一步抑制各种抗氧化酶的活性，使抗氧化酶活性下降^［14］。由于GSH-Px是体内存在的一种含硒的清除自由基和抑制自由基反应的酶，在催化反应中需要GSH作为氢供体。本实验结果显示，大强度耐力运动后即刻大鼠肝脏组织内GSH活性下降，这在一定程度上必将影响GSH-Px的活性^［15］。另外，还有可能的原因是力竭运动导致心脏产生大量的活性氧，作为细胞内主要的抗氧化剂GSH迅速氧化为GSSG，细胞内GSSG由GR催化还原为SH，须NADPH提供还原当量。然而，若机体进行力竭运动时产生剧烈的氧化应激，导致细胞GSH的含量下降而GSSG含量增加，力竭运动能量的消耗也急剧增加，GSSG的还原途径与能量代谢途径竞争NADPH，势必最终GSSG的生成超过其还原能力，造成心肌GSH含量下降。也可能由于力竭运动导致机体产生大量的自由基，自由基损伤许多酶蛋白及膜结构，使合成GSH的前体供应不足^［16］，最终造成心肌GSH含量下降。

补充茜草后，心肌组织中各抗氧化酶的活性均有升高的趋势，MDA含量在加入茜草后降低，和运动对照组相比有显著性差异（P<0.05）。表明茜草一定程度上减轻大强度耐力训练大鼠运动后体内脂质过氧化的水平^［17］，加快体内自由基的清除，起到保护细胞膜结构和功能完整性的作用^［18］，从而延缓运动疲劳，提高运动能力。其机制可能与茜草提取物中的萘酚结构^［19］以及茜草多糖的抗氧化作用有关。

3.2 茜草对大强度耐力训练后再力竭大鼠血清皮质醇、醛固酮、血浆心钠素的影响 皮质醇为促分解激素，大量研究表明，长时间耐力性运动可以导致皮质醇水平上升，本实验结果也证明了这一点，说明长时间大强度耐力训练可以使大鼠体内的分解代谢持续加强，造成运动性疲劳，导致过度训练。服用茜草的大鼠血清皮质醇水平均明显高于其相应的对照组，提示茜草可以促进大强度耐力训练后大鼠合成代谢加强，有利于能量物质的恢复。

机体在应激状态下，在促进肾上腺皮质糖皮质激素分泌的同时，也促使肾脏分泌肾素，启动血管紧张素醛固酮系统^［20］，在这个系统中，肾脏分泌肾素，使血浆中的血管紧张素I转变成血管紧张素II，从而介导醛固酮的分泌。醛固酮作用肾的远曲小管及集合管，促进Na+和水的重吸收，并通过H+-Na+交换和K+-Na+交换机制促进K+、H+的分泌，发挥保Na+排K+的作用。此外，醛固酮可增强血管对儿茶酚胺的敏感性。

本实验结果显示，长时间大强度耐力训练可使血浆醛固酮水平升高，但无显著性差异（P＞0.05），服用茜草组血浆醛固酮水平都高于其相应的对照组，提示茜草可促进肾小管重吸收Na+，改善运动时细胞内外Na+的不平衡现象。

心钠素（ANF）在1984年被发现，并证实心房组织特殊分泌颗粒是心钠素在心肌细胞中的储存形式。目前研究表明，心钠素是心肌细胞产生与分泌的一种循环激素，具有强大的利钠、利尿、舒张血管、抑制肾素-血管紧张素系统的作用。另有报道，急性运动中血浆心钠素水平增高，增大的幅度与运动强度呈相关，耐力训练后心钠素和血管紧张素等心血管调节肽的产生、储存及分泌水平均有不同程度的增高，而且增高的心血管调节肽对运动心脏结构与功能的适应性重塑起重要的调节作用^{［21，22］}。此外，有人报道，心钠素有改善心律失常和调节心功能的作用。

本实验结果表明，大强度耐力训练后大鼠血浆心钠素水平下降，这与以往研究结果不一致，可能是因为运动强度的不同造成的，其机制有待进一步研究。服用茜草的大鼠血浆钠素水平明显高于相应的对照组，说明茜草可使大强度耐力训练大鼠心钠素的释放增加，调节和缓冲运动中血压的改变，增加冠状动脉血流量，改善心肌营养，进一步促进心功能与代谢。

4 小 结

以上针对补充茜草提取物后对心肌不同抗氧化酶活性的影响，证明了茜草抗自由基氧化、阻止膜的脂质过氧化和保护心肌组织结构完整的显著作用。但是由于国内外关于报道茜草提取物对消除力竭运动中产生自由基能力的报道较少，故我们从一个角度初步探讨了茜草对大强度耐力训练后一次力竭大鼠自由基代谢的影响，然而对于其他形式的运动其抗氧化能力如何？茜草是作为直接的抗氧化物质还是通过诱导运动中内源性抗氧化酶的基因表达提高体内抗氧化酶的活性而发挥作用以及其具体的机制等仍有待进一步的研究。

参考文献：

［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］.国外医学.中医药分册,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与维生素和对苯醌作用的比较［J］.国外医学中医中药分册,1997,19(1):30-31.

［7］ 张振涛,吴泉,吴仁奇,等.茜草多糖的抗氧化作用［J］.内蒙古医学院学报,1998,20 (1):31-33.

［8］ 黄荣清,王作华,王红霞.茜草多糖的组成及其摩尔比测定［J］.中成药,1996,18(6):35-36.

［9］ 黄荣清,王作华,王红霞.茜草多糖RPS-I、RPS-II和RPS-III的组成研究［J］.中药材,1996,9(1):25-26.

［10］ 杨胜利,刘发.茜草双酯对小鼠缺血心肌的抗氧化作用［J］.实用中西医结合杂志,1997, 10 (5):411-412.

［11］ 田振军,熊正英,郭进,等.运动超负荷和压力超负荷大鼠左室形态结构、血流动力学及心肌力学变化的实验研究［J］.体育科学,1996,16(5):62-70.

［12］ 田振军,熊正英,郭进,等.运动超负荷和压力超负荷大鼠心肌胶原含量变化和左室舒张功能改变的实验研究［J］.体育科学,1996,16(6):48-53.

［13］ 田振军,熊正英.运动超负荷和压力超负荷大鼠心肌局部RAS-ALD系统变化关系的研究［J］.体育科学,1998,18(5):63-67.

［14］ 黄丽英,林文.冷刺激和力竭运动对小鼠LPO及抗氧化能力的影响［J］.西安体育学院学报,2002,19(2):52-53.

［15］ 李良鸣,魏源,罗桂珍等.牛磺酸对力竭运动时大鼠脑组织自由基代谢的影响［J］.湖北三峡学院学报,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与维生素和对苯醌作用的比较［J］.国外医学中医中药分册,1997,19(1):30-31.

［18］ 孙翠华,赵金燕.茜草及茜草类药理作用比较研究［J］.中成药,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.疲劳和激素［J］.(日)体育科学,1982,8:563-566.

［21］ 常芸,孙迎,陈小同等.运动心脏内分泌功能可复性的研究［J］.中国运动医学杂志,1999,18(1):5.

［22］ 常芸，林福美.运动心脏实验研究［ I］.耐力训练后大鼠心房超微结构、心房肽免疫细胞化学及血浆心钠素含量的改变［J］.体育科学,1993,13(2):47-50,59.

［23］ 郑澜，潘珊珊.运动性疲劳心肌缺血与心肌组织心纳素表达下降的相关研究［J］.北京体育大学学报，2003，26(5)：624-626.