竹节参对大强度耐力训练大鼠心肌线粒体抗氧化能力的研究*

张翠兰

(湖北民族学院附属医院，恩施 445000)

竹节参为五加科植物竹节参Panax japonicus C.A.Mey.的干燥根茎，为常用中药，味甘、微苦，性温，归肝、脾、肺经，具滋补强壮、散瘀止痛、止血祛痰的功效。用于病后虚弱，劳嗽咯血，咳嗽痰多，跌扑损伤[1]。研究表明竹节参对缺血性脑损伤和低氧/复氧脂质过氧化损伤有保护作用[2～4]，而关于其对运动过程中自由基的消除效果和对心肌细胞损伤的保护作用未见相关报道。本文以大强度耐力训练大鼠为模型，观察了竹节参的抗氧化作用，为该药运用于抗运动疲劳提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 药材、试剂和仪器

竹节参由湖北宣恩民丰药业有限公司提供;MDA、SOD、GSH-Px、CAT、H2O2等试剂盒均为南京建成生物研究所产品。

1.2 动物和分组

本实验选用SD雄性大鼠，由同济医科大学实验动物中心提供，体重180～220g，共30只。将大鼠随机分为 3组(n=10):安静对照组、大强度耐力训练组(训练组)、大强度耐力训练+竹节参组(训练加药组)，各组每天自由摄食饮水，同时训练加药组每天灌胃1 ml竹节参提取物的水溶液，安静组和训练组灌胃同体积的生理盐水，给药6周。

1.3 竹节参水溶液的制备

将适量竹节参粉碎过10目筛，加水浸泡 30min，超声提取2次，每次45 min，合并滤液，浓缩，滤过，加适量蒸馏水，并调pH至近中性，G4垂熔玻璃漏斗滤过，使成1×103g/L水溶液。灭菌，冷藏备用。

1.4 实验方法

实验动物在正式实验前，在国产跑台上做5 min的适应性训练(速度8.2 m/min，坡度为0)。正式实验时，训练组和训练加药组大鼠，采用Bedford[5]根据大鼠体重摄氧量回归方程，建立递增负荷跑台运动疲劳模型，训练持续6周，每周6 d，周日休息。先进行1周适应性训练，逐渐提高运动强度至80%VO2max以上，最后一天训练至力竭。运动时用声光刺激或用毛刷刺激动物尾部，使动物保持在跑台前部1/3处，以保证运动强度。在训练期的最后1 d，安静组大鼠用20%乌拉坦(0.5 ml/kg bw)腹腔麻醉后，打开胸腔，立即取出心脏备用。训练组和训练加药组大鼠进行一次性力竭运动，在力竭运动后立即麻醉处死，取材待用(具体方法同安静组)。心肌线粒体悬液的制备:参考聂金雷等的方法，采用差速离心法。取大鼠心肌用介质Ⅰ(0.125 mol/L蔗糖溶液，3.0mol/L n-2-羟乙基呱嗪-n-2-乙磺酸，0.5 mmol/L乙二胺四乙酸，pH=7.4)冲洗净血污，剔除结缔组织，剪碎，加20ml介质电动匀浆器匀浆，2500r/min离心5 min，取上清液于1200r/min离心10min，沉淀用介质Ⅱ(0.25 mol/L蔗糖溶液，3.0mol/L n-2-羟乙基呱嗪-n-2-乙磺酸，0.5 mmol/L乙二胺四乙酸，pH=7.4)悬浮，手动匀浆器匀浆，加入2 ml介质Ⅱ，1200r/min离心10min，沉淀悬浮在0.5ml介质Ⅱ中，即为线粒体悬液，备用。按试剂盒说明书测考马斯亮蓝蛋白、MDA、SOD、GSH-Px、CAT和H2O2各项指标。

1.5 统计学方法

2 结果

结果显示，力竭运动引起大鼠心肌线粒体MDA含量显著升高(P＜0.01)，而运动加药组大鼠心肌线粒体MDA含量明显低于运动对照组(P＜0.01)，但仍高于安静对照组的水平，提示竹节参提取物可抑制力竭运动大鼠心肌线粒体MDA含量升高;力竭运动引起心肌线粒体抗氧化酶CAT、GSH-Px活性显著下降(P＜0.01)，SOD也明显降低(P＜0.01)，运动加药组大鼠心肌线粒体CAT、GSH-Px、SOD活性都有所升高，其中GSH-Px、SOD已接近安静组水平，CAT仍低于安静组水平，提示竹节参提取物可使力竭运动大鼠心肌线粒体CAT、GSH-Px、SOD活性降低;使力竭运动大鼠心肌线粒体H2O2显著下降(P＜0.01)，运动加药组大鼠心肌线粒体H2O2含量显著低于运动对照组，但仍明显高于安静组(表1)。

Tab.1 Effect of Panax japonicus on anti-oxidation of myocardialmitochondria of rats with high-intensity and endurance Training(，n=10)

Tab.1 Effect of Panax japonicus on anti-oxidation of myocardialmitochondria of rats with high-intensity and endurance Training(，n=10)

MDA:Malondialdehyde;SOD:Superoxide dismutase;GSH-Px:Glutathione peroxidase;CAT:Catalase;H2O2:Hydrogen peroxide**P＜0.01 vs quiet;#P＜0.05，##P＜0.01 vs movement

Group MDA(nmol/mg pro)SOD(U/mg pro)GSH-Px(U/mg pro)CAT(U/mg pro)H2O2(mmol/L)Quiet 2.13±0.25 37.32±4.25 23.55±2.77 8.94±0.69 220.62±34.90Movement 2.68±0.29** 31.00±3.64** 18.52±2.17** 6.54±0.64** 436.32±33.97**Add drug 2.22±0.30## 36.67±4.55# 22.60±2.56## 7.33±0.67**## 359.03±34.63**##

3 讨论

心脏处于严重缺血、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，导致心肌细胞与间质胶原间正常比例遭到破坏，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，导致心肌损伤。本实验的结果表明，长时间大强度力竭性运动可以导致心肌线粒体抗氧化酶(GSH-Px、SOD、CAT)活性显著下降，心肌线粒体内自由基增多，尤其是H2O2大量堆积，SOD也随之被大量利用以催化歧化反应。由于H2O2可作为金属辅基的还原剂，从而抑制SOD、GSH-Px、CAT等酶的活性。当H2O2浓度增大时，红细胞SOD的β-折叠含量减少，无规则卷曲含量增加。这说明活性氧可使SOD的β-折叠向无规则卷曲转变，即对该酶的二级结构产生影响，从而导致酶活性下降，所以当机体中的H2O2浓度增加到一定的程度时，会抑制抗氧化酶的活性，推测此时抗氧化酶的活性下降可能是由于产物浓度的堆积，抑制了酶催化此反应的能力造成的，抗氧化物质和抗氧化酶大量消耗，致使自由基代谢失衡，心组织的氧化损伤加剧。运动加药组较运动对照组大鼠心肌线粒体抗氧化酶(GSH-Px、Mn-SOD、CAT)活性显著升高，心肌线粒体内H2O2和脂质过氧化产物MDA含量显著下降，说明竹节参提取物能保护抗氧化酶的活性，抑制大强度力竭运动造成的心肌线粒体氧化损伤。其机制可能是竹节参提取物中富含抗氧化成分[2-4]，可直接中和自由基，特别是抑制了H2O2的大量堆积，使GSH-Px、Mn-SOD、CAT等消耗减少，活性上升，心肌线粒体内自由基代谢达到了新的平衡;也可能是竹节参提取物中含有能刺激抗氧化酶活性的组分，使其活力增加;或者是竹节参提取物中某些成分能诱导运动中内源性的抗氧化酶的基因表达，使酶活性升高。其具体作用机制还有待进一步研究。

[1]国家药典委员会编.中华人民共和国药典2005版一部[M].北京:化学工业出版社，2005.93.

[2]刘家兰，李德清，段先宇.竹节人参提取物对大鼠和小鼠脑缺血再灌注损伤的保护作用[J].湖北民族学院学报(医学版)，2002，19(1):35-41.

[3]文德鉴，张 松，张翠兰，等.竹节人参总皂苷对I/R损伤大鼠抗氧化作用的观察[J].中国应用生理学杂志，2008，24(2):195-196，228.

[4]文德鉴，张 松，张翠兰，等.竹节人参皂苷对小鼠低氧/复氧损伤后抗氧化功能的影响[J].中国应用生理学杂志，2008，24(3):318-319.

[5]Bedford T G，Tipton CM，Wilson N C，et al.Maximum oxygen consumption of rats and itschangeswithvarious experimental procedures[J].J Appl Physiol，1979，47(6):1278-1283.