茜草对耐力训练大鼠肝脏、骨骼肌、肾脏抗氧化系统及运动能力影响的实验研究

陈 梅

（长安大学体育系，陕西 西安 710062）

茜草对耐力训练大鼠肝脏、骨骼肌、肾脏抗氧化系统及运动能力影响的实验研究

陈 梅

（长安大学体育系，陕西 西安 710062）

通过建立大鼠递增大强度耐力跑台训练实验模型，测定了大鼠股四头肌、肝脏、肾脏谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、锰超氧化物歧化酶（Mn-SOD）、铜、锌超氧化物歧化酶（Cu、Zn-SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性以及活性氧含量、力竭时间等指标，分析耐力训练后一次力竭性运动大鼠（♂）部分抗氧化酶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。结果显示，补充茜草提取物可显著提高大鼠骨骼肌肝脏、肾脏组织抗氧化酶的活性，具有明显的抵抗脂质过氧化的功能，对大鼠运动能力的提高有良好的作用。

茜草；耐力训练；自由基；大鼠；抗氧化酶

茜草是我国传统常用中药之一，化学成分主要包括黄酮类等酚性成分、萜类、蒽醌及甾体、糖类、有机酸类及生物碱类，还含有多种氨基酸、多肽、酶、矿物元素、维生素等，主治外伤出血、跌打损伤、收缩平滑肌、扩张血管、降低血压等。而有关茜草对运动过程中自由基损伤的保护作用以及对运动能力的影响报道尚少，故我们通过动物实验探寻茜草提取物对运动能力的影响及其可能机理，为其在运动领域中的开发和利用提供实验依据。

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（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 ～ 220g，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7d后进行正式实验。

表1 实验动物运动方案

表2 茜草对实验大鼠骨骼肌组织部分抗氧化指标的影响

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）、运动+茜草组（C组）。大鼠自由摄食和饮水，照明时间随同时间变化。运动+茜草组每日按照500mg/kg.d[1]剂量灌服茜草提取物生理盐水溶液2ml。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5min后正式训练，训练模型基于Bedford[2]模型结合实际略加调整，为期6 周，具体训练方案见表1。最后一次训练力竭后即刻处死，取股四头肌、肝脏、肾脏，用滤纸吸干，称重，制备10%的匀浆液，离心（3500rpm，15min，0 ～ 4℃），取上清液，在1 ～ 4℃的冰箱保存待测。

GSH-Px、Mn-SOD、Cu、Zn-SOD、CAT、GSH活性、MDA以及活性氧含量，测定方法均按照南京建成生物研究所提供试剂盒进行。

表3 补充茜草对力竭训练大鼠肝组织GSH-Px、Mn-SOD、Cu、Zn-SOD、GSH活性以及MDA含量的影响

表4 补充茜草对力竭训练大鼠肾脏组织GSH-Px、GSH、CAT活性以及MDA氧含量的影响

表5 茜草对跑台训练大鼠力竭时间的影响

1.3 数据统计学处理

用SPSS 12.0软件对所测数据进行处理，实验结果以均数±标准差（±s）表示，数据进行组间t检验。

2 实验结果

2.1 茜草对力竭训练大鼠骨骼肌组织GSH-Px、Mn-SOD、Cu、Zn-SOD、CAT以及活性氧含量的影响

表2显示，与安静组比较，运动组骨骼肌组织GSH-Px 、Mn-SOD、CAT活性均降低，且GSH-Px、CAT有极显著性差异（P<0.01）；Cu、Zn-SOD活性及活性氧的含量升高，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Cu、Zn-SOD和CAT活性均有极显著性差异（P<0.01），GSH-Px活性有显著性差异（P<0.05），活性氧含量在加入茜草后降低，有极显著性差异（P<0.01）。

2.2 补充茜草对力竭训练大鼠肝组织GSH-Px、Mn-SOD、Cu、Zn-SOD、GSH活性以及MDA含量的影响

表3显示，与安静比较，运动对照组肝组织GSH-Px 、Mn-SOD、GSH活性均降低，且GSH-Px、GSH有极显著性差异（P<0.01）；Cu、Zn-SOD升高，并且有显著性差异（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）。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和Cu、Zn-SOD活性有极显著性差异（P<0.01），MDA含量在加入茜草后降低，和运动对照组相比有极显著性差异（P<0.01）。

2.3 补充茜草对力竭训练大鼠肾脏组织GSH-Px、GSH、CAT活性以及MDA氧含量的影响

表4显示，与安静组比较，运动对照组肾脏组织GSH-Px、GSH、CAT活性均降低，其中GSH有显著性差异（P<0.05）；MDA和活性氧在力竭运动后含量升高且分别有显著性差异（P<0.05）和极显著性差异（P<0.01）。和运动对照组相比，运动加茜草组中GSH-Px、GSH、CAT的活性均有升高的趋势，且GSHPx有极显著性差异（P<0.01），GSH有显著性差异（P<0.05），MDA和活性氧降低，和运动对照组相比均有显著性差异（P<0.05）。

2.4 茜草对跑台训练大鼠力竭时间的影响

表5显示，运动+茜草组能明显增强大鼠运动至力竭的时间，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时间延长了22.56%。

3 讨 论

在竞技体育中，运动训练导致的自由基增加是造成运动性疲劳、运动性贫血以及其他身体机能低下状态的重要因素[3]。剧烈运动后肌肉中的自由基生成增多，它与生物膜的多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应而引起膜结构的改变，严重时即有肌细胞肿胀、坏死等形变[4，5]。如何消除和抵抗运动训练产生的大量自由基对运动能力的不利影响是当前竞技体育中的研究热点。目前，对运动产生自由基导致骨骼肌、肝脏、肾脏组织结构、机能变化及肾脏组织损伤产生机制没有得到根本的解决。

本实验数据显示，力竭运动后即刻，运动对照组除了CuZn-SOD外，其余抗氧化酶活性均有下降趋势。分析其原因可能是由于GSH-Px、CAT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，尤其是GSH-Px在催化反应中需要还原性谷胱甘肽（GSH）作为氢供体。当股四头肌、肝脏组织内GSH活性在大强度耐力运动后下降时，必然在一定程度上影响GSH-Px的活性[6，7]。运动对照组大鼠肾脏GSH-Px、GSH、CAT活性显著下降，表明力竭运动已经造成肾脏组织的纸质过氧化加强，肾脏消除自由基的能力下降，其原因可能是在力竭运动时，由于神经及体液调节、血液重新分配、肾脏组织供血量只有正常情况的20%左右，肾脏组织缺氧造成自由基增加，肾脏的固有细胞也可产生活性氧[8]，活性氧可降解透明质酸及胶原，使肾小球基膜受酶攻击的敏感性增加，并可介导系膜细胞溶解，继发膜增生系膜基质合成增多，导致终末期肾小球病变[9，10]。除此之外，活性氧中的羟基自由基尚可通过不同途径控制器官微小血管血流量，使血管扩张，是目前所知的生物活性最强的自由基。

补充茜草后，各组织中抗氧化酶的活性均有升高的趋势，活性氧含量在加入茜草后降低。同时，茜草还能延缓递增大强度耐力训练大鼠力竭时间，延缓率为22.56%，和运动对照组相比有极显著性差异。表明茜草能够协同运动训练增强机体的抗氧化能力，有效清除运动过程中产生的自由基，提高抗氧化酶活性，延缓运动性疲劳发生的时间，增强运动能力。其机理主要是因为茜草中含有一系列的化学成分，如茜草双酯、茜草多糖、黄酮类等酚性成分以及多种氨基酸、多肽、酶、矿物元素、维生素等，这些成分可以促进抗氧化酶合成或激活抗氧化酶活性的物质，保护铜锌和61位组氨酸所形成的“咪唑桥”结构，使巯基的二硫键不受破坏，稳定酶的结构，防止血红蛋白及其它辅因子受氧化损伤，从而使酶活性中心免受损伤[11]。茜草多糖可以捕捉脂质过氧化链式反应中产生的ROS，减少脂质过氧化反应链长度，因此可以阻断或减缓脂质过氧化的进行；同时，茜草多糖环上的羟基可与羟基自由基所必需的金属离子（如Fe2+、Cu2+等）络合，使其不能产生启动脂质过氧化的羟基自由基反应，从而抑制ROS的产生；另外，茜草多糖可通过促进SOD从细胞表面释放而发挥清除ROS的作用，进而阻止自由基引发的连锁反应。茜草黄酮是茜草中的有效成分，最常见的是黄酮和黄酮醇，其他包括双氢黄（醇）、异黄酮、双黄酮、黄烷醇、橙酮、花色苷及新黄酮类等。生物黄酮分子量小，能被人体迅速吸收，能通过血脑屏障，进入脂肪组织，进而能消除疲劳、保护血管、疏通微循环、抗氧化、活化大脑及其他脏器细胞的功能。茜草中的某些成分能诱导运动中内源性抗氧化酶的基因表达，使酶活性升高，其具体机制还待进一步的研究证明。众所周知，OFR过量积聚可导致脂质过氧化，而其降解产物MDA可与核酸及蛋白质发生交联，使之受损。

以上针对补充茜草提取物后对不同的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肝组织结构完整的显著作用，其机制可能是茜草提取物中抗氧化成分综合作用的体现，或茜草中某些成分能诱导运动中内源性抗氧化酶的基因表达，使酶活性升高。关于茜草作用的分子生物学机制尚待进一步研究。

[ 1 ] 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.

[ 2 ] 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.

[ 3 ] Lovlin R. Are indices of free radical damage related to exercises intensity?[ J ]. European Jour -nal of Applied Physiology.1987，56：313-316.

[ 4 ] CLARKSON P M.Investigation of Serum Creatine Kinase Variability after Muscle Damaging Exercise[ J ].Clin Sci Lond.1988，（42）：257-262.

[ 5 ] HORTOBAGI T.Variability in Creatine Kinase，Methodlogical，Exercise，and Clinically Relat -ed Factors[ J ].Int J Sports Med.1989，10：69-74.

[ 6 ] Salminen A，Vihko V.Endurance training reduces the susceptibility of mouse skeletal muscle to lipid peroxidation in vitro[ J ].Acta Physiol Scand. 1983，117（1）：109-113.

[ 7 ] JiLL，Stratman FW，Lardy HA.Antioxidant enzyme systems in rat liver and skeletal muscle. Influences of selenium deficiency，chronic training，and acute exercise[ J ].Arch Biochem Biophys.1988，263（1）：150-160.

[ 8 ] Ohno H，Yahata T，Sato Y，et al.Physical training and fasting erythrocyte activities of free radical scavenging enzyme systems in sedentary men[ J ].Eur J Appl Phys-iol Occup Physiol.1988，57（2）： 173-176.[ 9 ] Wilson CB.The renal response to immunologic injury. In：Brenner BM，Rector F C Jr，eds.The kidney，4th ed.Philadelphia：WBSaunders.1991.1062

[ 10 ] Baud L，Ardaillou R.Reactive Oxygen species：production and role in the kidney[ J ].Am J Physiol.1986，251：F765

[ 11 ] 吴辉，陈训如，罗丁，等.CO2气腹下慢性肾功能衰竭大鼠肾功能、肾组织自由基及其变化[ J ].西南国防医药，2004，14（1）：1-4.

G808

A

1674-151X（2011）03-044-03

10.3969/j.issn.1674-151x.2011.03.019

投稿日期：2010-10-13

陈梅（1970 ～），副教授，硕士。研究方向：运动与抗氧化。