毛蕊花苷和马蒂苷对递增大强度运动大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体过氧化损伤的保护作用

朱洪竹，肖国强，朱梅菊，陈惠花

毛蕊花苷和马蒂苷对递增大强度运动大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体过氧化损伤的保护作用

朱洪竹1,2，*肖国强2，朱梅菊1，陈惠花1

（1. 井冈山大学体育学院，江西，吉安 343009；2. 华南师范大学体育科学学院，广东，广州 510631）

研究毛蕊花苷和马蒂苷对递增大强度运动大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体过氧化损伤的影响。将40只大鼠随机分成正常对照组、单纯运动组、运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组。观察毛蕊花苷和马蒂苷对运动大鼠心肌和骨骼肌线粒体SOD酶活性和MDA含量的影响。运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠心肌细胞线粒体SOD酶活性明显高于单纯运动组(< 0.01)；而MDA含量明显低于单纯运动组(< 0.01)。运动+毛蕊花苷组大鼠心肌细胞线粒体MDA含量低于运动+马蒂苷组(< 0.01)；而SOD酶活性与运动+马蒂苷组比较，差异无显著性(> 0.05)。单纯运动组大鼠骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性低于运动+毛蕊花苷组(< 0.01)；与运动+马蒂苷组比较，差异无显著性(> 0.05)；而MDA含量明显高于运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组(< 0.01)。运动+毛蕊花苷组大鼠骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性高于运动+马蒂苷组(< 0.05)；而MDA含量明显低于运动+马蒂苷组(< 0.01)。毛蕊花苷和马蒂苷具有提高跑台运动大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性，促进其自由基清除的作用。且毛蕊花苷的作用强于马蒂苷。

毛蕊花苷；马蒂苷；线粒体；自由基

马先蒿属植物如美观马先蒿和蜜穗马先蒿等，在中医药和民间用于滋阴补肾、补中益气、健脾和胃，临床用于治疗虚弱、衰老等[1]，效果显著。有研究发现，美观马先蒿(Franch)的根-太白参，能增强运动小鼠身体机能[2]，其冷提取物能显著减少氧化损伤和延缓疲劳的发生[3]。毛蕊花苷和马蒂苷是马先蒿属植物的特征性成分[1]，属于苯丙素苷类化合物，体外研究显示具有明显的抗骨骼肌疲劳作用[4]。我们的前期研究表明，毛蕊花苷和马蒂苷具有明显的体内抗运动性疲劳和提高游泳小鼠运动能力的作用[5]。本研究旨在进一步探讨其对递增大强度跑台运动大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体过氧化损伤的影响，并阐明其抗疲劳的作用机理，为寻找有效的、无明显毒副作用的纯天然抗疲劳成分以及马先蒿属植物在运动医学中的运用提供了部分实验依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组

健康雄性SD大鼠40只，SPF级，6周龄，体重(277.80 ± 18.29) g，由广东医学院实验动物中心提供。实验动物适应性喂养2天后，按完全随机法分为正常对照组(R)，单纯运动组(E)，运动+毛蕊花苷组(VE)，运动+马蒂苷组(ME)。每组10只，分笼饲养，自由饮食，室温(24~25)℃。

1.2 毛蕊花苷和马蒂苷的分离与提取

毛蕊花苷和马蒂苷是我们课题组从长舟马先蒿中分离得到的[6]，放4 ℃冰箱保存备用。化合物的结构见图1。

1.3 药物处理及给药方法

毛蕊花苷和马蒂苷分别用生理盐水溶解，使用灌胃法，每天灌胃1次。药物剂量换算参照文献[7]。运动+毛蕊花苷组(毛蕊花苷，10 mg/kg)，运动+马蒂苷组(马蒂苷，10 mg/kg)。正常对照组和单纯运动组以等体积生理盐水（2 mL/只）灌胃。每次实验前2 h进行灌胃，实验时间3周。

1.4 运动方式

除正常对照组不进行任何运动训练外, 各组动物在动物跑台( 天津运动医学研究所研制)上进行坡度为0°为期3周（每周7次，1次/天）的跑台训练。训练方案参照汶希等[8]建立的大鼠运动性疲劳模型。具体训练方案见表1。第3周末各组大鼠均进行一次跑台力竭训练，并记录力竭时间。当运动出现腹部与跑道接触呈卧位跑，反应迟钝，对捕捉者“逃避”反应差，停止运动后呈卧位倦怠表现，说明大鼠已达到力竭。

表1 大鼠运动训练方案( m/min×min)

1.5 线粒体的提取与制备

力竭大鼠运动后即刻, 1%戊巴比妥腹腔麻醉, 迅速取出心脏和左下肢趾长伸肌肌腹, 分别用冰冷的生理盐水漂洗, 除去血液, 滤纸拭干, 称重, 放入小烧杯, 加入匀浆介质,剪碎, 组织匀浆器匀浆, 在0~4℃条件下用差速离心法分别提取骨骼肌和心肌线粒体[9]。

1.6 SOD活性和MDA含量测定

超氧化物歧化酶(SOD)活性采用黄嘌呤氧化酶法测定，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸 (TBA) 缩合法测定，试剂盒均购自南京建成生物工程研究所，所有操作均严格按照操作书说明进行。

1.7 数据处理

2 结果与分析

2.1 毛蕊花苷和马蒂苷对运动大鼠心肌细胞线粒体SOD酶活性和MDA含量的影响

研究结果显示正常对照组、运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷大鼠心肌细胞线粒体SOD酶活性，差异无显著性（均> 0.05）。单纯运动组大鼠心肌细胞线粒体SOD酶活性明显低于这三组（均< 0.01）。单纯运动组、运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠心肌细胞线粒体MDA含量显著高于正常对照组（均< 0.01）；运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠心肌细胞线粒体MDA含量明显低于单纯运动组（均< 0.01）。运动+毛蕊花苷组大鼠心肌细胞线粒体MDA含量低于运动+马蒂苷组（< 0.01）。结果见表2。

表2 毛蕊花苷和马蒂苷对心肌细胞线粒体SOD酶活性(μ/mgprot)和MDA含量(nmol/ml)的影响（n=10）

注：与正常对照组比较，1）< 0.01 ；与单纯运动组比较，2）< 0.01 ；与运动+马蒂苷组比较，3）< 0.05，4）< 0.01。

2.2 毛蕊花苷和马蒂苷对运动大鼠骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性和MDA含量的影响

研究结果显示正常对照组大鼠骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性高于单纯运动组和运动+马蒂苷组（均< 0.01）；和运动+毛蕊花苷组比较，差异无显著性（> 0.05）。单纯运动组大鼠骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性低于运动+毛蕊花苷组（< 0.01）；而与运动+马蒂苷组比较，差异无显著性（> 0.05）。运动+毛蕊花苷组大鼠骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性高于运动+马蒂苷组（< 0.05）。运动各组大鼠骨骼肌细胞线粒体MDA含量显著高于正常对照组（均< 0.01）。单纯运动组大鼠骨骼肌细胞线粒体MDA含量明显高于运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组（均< 0.01）。运动+毛蕊花苷组大鼠骨骼肌细胞线粒体MDA含量明显低于运动+马蒂苷组（< 0.01）。结果见表3。

表3 毛蕊花苷和马蒂苷对骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性(μ/mgprot)和MDA含量(nmol/mL)的影响（n=10）

注：与正常对照组比较，1）< 0.01 ；与单纯运动组比较，2）< 0.01 ；与运动+马蒂苷组比较，3）< 0.05，4）< 0.01。

3 讨论

SOD活性和MDA含量是反映机体自由基代谢的最敏感指标之一。Gökhan M.et al研究显示，长时间的递增负荷训练会造成机体脂质过氧化产物反应增强，随着脂质过氧化产物的增加，会导致膜流动性、通透性和兴奋性的的降低[10]，导致疲劳的出现。经典的抗氧化剂可有效延缓疲劳的发生[11]。本项研究结果表明单纯运动组大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体MDA含量显著升高，进一步证实了大强度运动所致的自由基产物的大量增加是运动性疲劳发生的主要原因之一。运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠心肌和骨骼肌线粒体MDA含量低于单纯运动组，表明这二种苯丙素苷类化合物具有明显的体内清除自由基作用。同时运动+毛蕊花苷组大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体SOD活性高于单纯运动组，运动+马蒂苷组大鼠心肌细胞线粒体SOD活性高于单纯运动组，提示这二种苯丙素苷类化合物有可能通过提高运动大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体SOD酶活性，加速自由基的清除，从而有效地降低了运动所致大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体氧化损伤。由于线粒体不但是肌肉活动所需能量的提供者，而且是细胞中调节Ca2+代谢的重要器官之一，在调节胞浆Ca2+稳态中发挥重要作用，是保证心肌和骨骼肌细胞正常功能的基础。因此我们推测这二种苯丙素苷类化合物对递增大强度运动心肌和骨骼肌细胞线粒体过氧化损伤的保护作用可能是其产生较强的抗疲劳作用机理之一[5]。

毛蕊花苷和马蒂苷属于苯丙素苷类化合物，抗氧化作用是该类化合物的主要活性之一[12]。且研究亦表明这类苯丙素苷清除氧自由基和抗氧化损伤的能力依赖于分子中羟基的数目；其抗自由基损伤的能力与羟基的数目成正比，即羟基越多，抗氧化损伤的能力就越强[13]。毛蕊花苷和马蒂苷中都有两个相同的苯酚环，其中毛蕊花苷的每个苯酚环上均有两个邻位羟基，而马蒂苷的每个苯酚环上相对应的邻位羟基中有一个被甲氧基取代。因此，理论上推测毛蕊花苷清除氧自由基和抗氧化的能力应强于马蒂苷。本项研究结果显示，运动+毛蕊花苷组心肌和骨骼肌细胞线粒体MDA含量显著低于运动+马蒂苷组，而骨骼肌细胞线粒体SOD活性高于运动+马蒂苷组，也进一步证实了毛蕊花苷清除氧自由基和抗氧化的能力强于马蒂苷。由于运动性疲劳的发生与运动诱导的脂质过氧化产物的大量增加引起线粒体的损伤密切相关[14]，因此，这些苯丙素苷清除自由基和抗氧化的能力越高，其保护心肌和骨骼肌线粒体的能力就越强。故毛蕊花苷抗运动性疲劳和提高机体运动能力的作用强于马蒂苷[5]。

综上所述，递增大强度运动可导致大鼠心肌和骨骼肌细胞线粒体过氧化损伤，补充毛蕊花苷和马蒂苷对其有良好的保护作用。其机制可能是毛蕊花苷和马蒂苷能提高心肌和骨骼肌细胞抗氧化能力，减少自由基生成，减轻大强度运动对其造成的过氧化损伤。且毛蕊花苷的作用强于马蒂苷。本研究为马先蒿属植物在运动医学中的应用提供了部分实验依据。

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EFFECTS OF VERBASCOSIDE AND MARTYNOSIDE ON PROTECTING MYOCARDIUM AND SKELETAL MUSCLE CELL’S MITOCHONDRIA FROM THE DAMAGE MADE BY PEROXIDATION IN INCREASING TRAINED RATS

ZHU Hong-zhu1,2,*XIAO Guo-qiang2, ZHU Mei-ju1, CHEN Hui-hua1

( 1. School of PE & Sports Science, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343009,China; 2. School of PE & Sports Science, South China Normal University, Guangzhou, Guangdong 510631, China)

: To study the effects of verbascoside and martynoside on protecting myocardium and skeletal muscle cell’s mitochondria from the damage made by peroxidation in increasing trained rats.: Forty rats were randomly divided into 4 groups as normal group, exercise group, exercise + verbascoside group and exercise + martynoside group with ten mice in each group to study the effects of verbascoside and martynoside on superoxide dismutase (SOD) activity and malonyldialdehyde (MDA) levels of cardiac muscle and skeletal muscle mitochondria in over-trained rats.: The SOD activities of myocardial mitochondria in cardiac muscle in the exercise + verbascoside group and exercise + martynoside group were higher than those of the exercise group (< 0.01), while the levels of MDA were opposite. The levels of MDA of myocardial mitochondria in cardiac muscle in the exercise + verbascoside group were higher than these of the exercise + martynoside group (< 0.01), but there are no significant difference in the SOD activities of myocardial mitochondria in cardiac muscle between these two groups (> 0.05). The SOD activities of myocardial mitochondria in skeletal muscle in the exercise group were lower than these of the exercise + verbascoside group (< 0.01), but there are no significant difference in the SOD activities of myocardial mitochondria in skeletal muscle between the exercise group and exercise + martynoside group (> 0.05). The levels of MDA of myocardial mitochondria in skeletal muscle in the exercise group were significantly higher compared with the exercise + verbascoside group and exercise + martynoside group (< 0.01). The SOD activities of myocardial mitochondria in skeletal muscle in the exercise + verbascoside group were higher than these of the exercise + martynoside group (< 0.01), but the levels of MDA were opposite (> 0.05).: Verbascoside and martynoside were found to have significant effects in increasing SOD activity, facilitating free radicals removal, and thus protecting the myocardial mitochondria in cardiac muscle and skeletal muscle from free radical damage. Verbascoside was more active than martynoside.

verbascoside; martynoside; myocardial mitochondria; free radical

G804.7

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2012.06.018

1674-8085(2012)06-0081-05

2012-05-12；

2012-09-28

国家自然科学基金项目(31160217)

朱洪竹(1976-)，女, 湖南娄底人，讲师，博士研究生，主要从事运动生理学研究(E-mail: xiaogqde@ 163.com);

*肖国强(1949-)，男，湖北人，教授，博士，博士生导师，主要从事运动生理学研究(E-mail:zhxq197508@163.com);

朱梅菊(1968-)，女，湖南双峰人，教授，博士，主要从事运动性疲劳的中医药防治研究(E-mail: zhu_mj@163.com);

陈惠花(1969-)，女，江西吉安县人，实验员，主要从事运动人体科学实验研究(E-mail: 360225974@qq.com).