陳　梅　李　峰

摘 要：目的：通過分析耐力訓練后一次力竭性運動大鼠(♂)部分自由基指標的變化來探討補充茜草提取物抗氧化、提高機體抗疲勞能力的可能機制。方法：通過建立大鼠遞增大強度耐力跑臺訓練實驗模型，測定了大鼠力竭時間、心肌織某些生化指標和抗氧化酶活性一以及血清皮質醇、醛固酮、血漿心鈉素影響。結果：茜草可增加耐力運動后再力竭即刻狀態(tài)下谷光甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、錳超氧化物歧化酶（Mn-SOD）、銅、鋅超氧化物歧化酶（Cu、Zn-SOD）、還原性谷胱甘肽（GSH）活性以及醛固酮和心鈉素的含量；降低丙二醛（MDA）和皮質醇含量。結論：補充茜草提取物可顯著提高小鼠心肌和肝臟組織抗氧化酶的活性，減輕大強度耐力訓練對大鼠心肌和肝臟組織造成的脂質過氧化損傷，具有明顯的抵抗脂質過氧化的功能，對小鼠運動能力的提高有良好的作用。

關鍵詞：茜草；耐力訓練；自由基；力竭；抗氧化酶

中圖分類號：G804.2

文獻標識碼：A

文章編號：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

運動尤其是力竭性運動可使機體產生大量運動源性自由基，其產生是運動誘導細胞損傷的主要原因之一^［1,2］，并且，自由基生成增加與組織氧化破壞相一致^［3］。本實驗通過建立耐力訓練后一次性力竭運動動物模型來探討茜草對心肌組織抗氧化系統(tǒng)的影響，進而揭示在力竭運動狀態(tài)下心肌組織抗氧化系統(tǒng)的變化以及茜草消除自由基，延緩運動性疲勞的可能機制。

1 實驗方法

1.1 實驗材料與對象 實驗材料為庫拉索茜草提取物(Aloe Veres L，以下簡稱茜草提取物)，由寧波市中藥制藥廠提供，提取方法為醇-水提。醇提的有效成分是蒽醌及其肽類、萘醌類、萜類，其中包括茜草雙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環(huán)已肽類系列物質。

實驗對象為SD雄性大鼠24只，8周齡，體重180～220 g，由西安交通大學醫(yī)學院實驗動物中心購入，同時購入基礎飼料，動物室溫度23±5℃，相對濕度40%～70%。國家標準嚙齒類動物干燥飼料喂養(yǎng)，按實驗組分籠飼養(yǎng)，適應性飼養(yǎng)7 d后進行正式實驗。

1.2 實驗設計 將大鼠隨機分成安靜組（A組）、運動對照組（B組）、訓練+茜草組（C組）。大鼠自由攝食和飲水，照明時間隨同時間變化。對照組服用基礎飼料，茜草組每日將茜草醇-水提取物溶于生理鹽水中，攪拌混勻，用量為500 mg/kg.d^［4］，劑量為2 mL，灌胃給運動加藥組大鼠。A組安靜籠飼養(yǎng)，B、C組進行6周的跑臺訓練，每天訓練前以15 m/min的速度做適應性運動，5 min后正式訓練，訓練模型基于Bedford^［5］模型結合實際略加調整，共為期6 周（具體訓練方案見下表1）。在最后一次運動力竭后斷頭處死，立即取出心臟，用濾紙吸干，稱重，然后制備10%的勻漿液，離心（3 500 rpm,15 min，0～4℃），取上清液在1～4℃的冰箱保存待測。力竭判定標準：動物跟不上預定速度，臀部壓在籠具后壁，后肢隨轉動皮帶后拖達30 s，毛刷刺激驅趕無效。行為特征為呼吸深、急促，俯臥位，神情疲倦，刺激后無反應。

1.3 測試指標與方法 GSH-Px、Mn-SOD、Cu、Zn-SOD、GSH活性以及MDA含量的測定，具體測定方法均采用南京建成生物研究所提供試劑盒進行。測定儀器為721型可見光分光光度計。

1.4 數據統(tǒng)計學處理 Sigmaplot Scientific Graphing System軟件對所測數據進行處理，實驗結果以均數±標準差（X±s)表示，數據進行組間t檢驗。

2 結 果

與安靜對照組比較，運動對照組心肌組織GSH-Px、GSH活性均有不同程度的降低，并且GSH有顯著性差異(P<0.05)；運動對照組Mn-SOD、Cu、Zn-SOD升高，其中Mn-SOD有極顯著性差異(P<0.01)；運動對照組MDA的含量上升且和安靜組相比有極顯著性差異(P<0.01)。和運動對照組相比，運動加茜草組中各抗氧化酶的活性均有升高的趨勢，且GSH-Px有極顯著性差異(P<0.01)，MDA含量在加入茜草后降低，和運動對照組相比有顯著性差異(P<0.05)(表2)。

注：＊表示與安靜組比較有顯著性差異（P<0.05），＊＊表示與安靜組比較有極顯著性差異（P<0.01），＃表示與運動對照組相比有顯著差異（P<0.05），＃＃表示與運動對照組相比有極顯著差異（P<0.01）。以下各表同。

運動對照組皮質醇和醛固酮水平均高于安靜對照組，其中皮質醇有極顯著性差異（P<0.01），而心鈉素和安靜組相比有顯著性下降(P<0.05)。運動+茜草組和運動對照組相比，皮質醇有極顯著性下降(P<0.01)，醛固酮和心鈉素均有顯著性升高(P<0.05)(表3)。

運動+茜草組能明顯增強大鼠運動能力，且和運動對照組相比有顯著性差異（P<0.05），與運動對照組相比力竭距離延長了22.56%(表4)。

注：＃表示與運動對照組相比有顯著差異（P<0.05）。

3 分析與討論

3.1 補充茜草對大強度耐力訓練后再力竭大鼠心肌組織抗氧化酶活性和丙二醛含量的影響 在病理及藥理研究中結果表明，茜草能對抗異丙基茜過氧化氫(CGP)誘導的脂質過氧化反應，且使GSH含量降低的程度、速度明顯低于對照組^［6］，草多糖有較明顯的清除自由基的作用^［7］，清除率大于93%^［8,9］，茜草雙酯能保護異丙腎上腺素誘發(fā)的心肌缺血損傷，增強心肌SOD)、GSH-Px的活性，降低脂質過氧化產物MDA的產生，提示茜草在心肌缺血時可保護SOD、GSH-Px活性，間接說明其有清除自由基和抗脂質過氧化的作用^［10］，但在運動誘導的心肌組織結構破壞的情況下，服用茜草提取物是否起到保護作用，對抗運動對機體脂質過氧化的損傷及其機制正是本實驗要研究的內容。

本實驗結果顯示，耐力訓練的同時補充茜草提取物可以明顯延長小鼠的力竭運動時間。提示，提示茜草提取物具有明顯的抗疲勞作用，這表明茜草對運動所誘導的運動性疲勞有一定的延緩作用。茜草提取物維持機體抗氧化酶系統(tǒng)的正常生理功能、對抗疲勞的證據可從茜草對心肌組織中抗氧化酶活性的升高得以證實。

本實驗結果表明，和安靜組相比，運動對照組GSH-Px 、GSH活性均有不同程度的降低，并且GSH有顯著性差異(P<0.05)，MDA的含量上升且和安靜組相比有極顯著性差異(P<0.01)。表明力竭運動已經對機體的抗氧酶系統(tǒng)造成了一定的破壞，分析其可能是因為，力竭運動中，由于心臟處于嚴重的缺血、缺氧狀態(tài)，心肌細胞自由基增加，出現心肌細胞和心肌線粒體鈣超載，并發(fā)生缺血、缺氧性損傷^［11］。心肌細胞與間質膠原間正常比例遭到破壞^［12］，使心臟自身的防御系統(tǒng)不能有效的發(fā)揮作用，造成心臟由生理性向病理性轉變^［13］，導致心肌損傷。運動力竭時，體內自由基生成增多，各種抗氧化酶下降，致使自由基生成率大于消除率，進一步抑制各種抗氧化酶的活性，使抗氧化酶活性下降^［14］。由于GSH-Px是體內存在的一種含硒的清除自由基和抑制自由基反應的酶，在催化反應中需要GSH作為氫供體。本實驗結果顯示，大強度耐力運動后即刻大鼠肝臟組織內GSH活性下降，這在一定程度上必將影響GSH-Px的活性^［15］。另外，還有可能的原因是力竭運動導致心臟產生大量的活性氧，作為細胞內主要的抗氧化劑GSH迅速氧化為GSSG，細胞內GSSG由GR催化還原為SH，須NADPH提供還原當量。然而，若機體進行力竭運動時產生劇烈的氧化應激，導致細胞GSH的含量下降而GSSG含量增加，力竭運動能量的消耗也急劇增加，GSSG的還原途徑與能量代謝途徑競爭NADPH，勢必最終GSSG的生成超過其還原能力，造成心肌GSH含量下降。也可能由于力竭運動導致機體產生大量的自由基，自由基損傷許多酶蛋白及膜結構，使合成GSH的前體供應不足^［16］，最終造成心肌GSH含量下降。

補充茜草后，心肌組織中各抗氧化酶的活性均有升高的趨勢，MDA含量在加入茜草后降低，和運動對照組相比有顯著性差異（P<0.05）。表明茜草一定程度上減輕大強度耐力訓練大鼠運動后體內脂質過氧化的水平^［17］，加快體內自由基的清除，起到保護細胞膜結構和功能完整性的作用^［18］，從而延緩運動疲勞，提高運動能力。其機制可能與茜草提取物中的萘酚結構^［19］以及茜草多糖的抗氧化作用有關。

3.2 茜草對大強度耐力訓練后再力竭大鼠血清皮質醇、醛固酮、血漿心鈉素的影響 皮質醇為促分解激素，大量研究表明，長時間耐力性運動可以導致皮質醇水平上升，本實驗結果也證明了這一點，說明長時間大強度耐力訓練可以使大鼠體內的分解代謝持續(xù)加強，造成運動性疲勞，導致過度訓練。服用茜草的大鼠血清皮質醇水平均明顯高于其相應的對照組，提示茜草可以促進大強度耐力訓練后大鼠合成代謝加強，有利于能量物質的恢復。

機體在應激狀態(tài)下，在促進腎上腺皮質糖皮質激素分泌的同時，也促使腎臟分泌腎素，啟動血管緊張素醛固酮系統(tǒng)^［20］，在這個系統(tǒng)中，腎臟分泌腎素，使血漿中的血管緊張素I轉變成血管緊張素II，從而介導醛固酮的分泌。醛固酮作用腎的遠曲小管及集合管，促進Na+和水的重吸收，并通過H+-Na+交換和K+-Na+交換機制促進K+、H+的分泌，發(fā)揮保Na+排K+的作用。此外，醛固酮可增強血管對兒茶酚胺的敏感性。

本實驗結果顯示，長時間大強度耐力訓練可使血漿醛固酮水平升高，但無顯著性差異（P＞0.05），服用茜草組血漿醛固酮水平都高于其相應的對照組，提示茜草可促進腎小管重吸收Na+，改善運動時細胞內外Na+的不平衡現象。

心鈉素（ANF）在1984年被發(fā)現，并證實心房組織特殊分泌顆粒是心鈉素在心肌細胞中的儲存形式。目前研究表明，心鈉素是心肌細胞產生與分泌的一種循環(huán)激素，具有強大的利鈉、利尿、舒張血管、抑制腎素-血管緊張素系統(tǒng)的作用。另有報道，急性運動中血漿心鈉素水平增高，增大的幅度與運動強度呈相關，耐力訓練后心鈉素和血管緊張素等心血管調節(jié)肽的產生、儲存及分泌水平均有不同程度的增高，而且增高的心血管調節(jié)肽對運動心臟結構與功能的適應性重塑起重要的調節(jié)作用^{［21，22］}。此外，有人報道，心鈉素有改善心律失常和調節(jié)心功能的作用。

本實驗結果表明，大強度耐力訓練后大鼠血漿心鈉素水平下降，這與以往研究結果不一致，可能是因為運動強度的不同造成的，其機制有待進一步研究。服用茜草的大鼠血漿鈉素水平明顯高于相應的對照組，說明茜草可使大強度耐力訓練大鼠心鈉素的釋放增加，調節(jié)和緩沖運動中血壓的改變，增加冠狀動脈血流量，改善心肌營養(yǎng)，進一步促進心功能與代謝。

4 小 結

以上針對補充茜草提取物后對心肌不同抗氧化酶活性的影響，證明了茜草抗自由基氧化、阻止膜的脂質過氧化和保護心肌組織結構完整的顯著作用。但是由于國內外關于報道茜草提取物對消除力竭運動中產生自由基能力的報道較少，故我們從一個角度初步探討了茜草對大強度耐力訓練后一次力竭大鼠自由基代謝的影響，然而對于其他形式的運動其抗氧化能力如何？茜草是作為直接的抗氧化物質還是通過誘導運動中內源性抗氧化酶的基因表達提高體內抗氧化酶的活性而發(fā)揮作用以及其具體的機制等仍有待進一步的研究。

參考文獻：

［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］.國外醫(yī)學.中醫(yī)藥分冊,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與維生素和對苯醌作用的比較［J］.國外醫(yī)學中醫(yī)中藥分冊,1997,19(1):30-31.

［7］ 張振濤,吳泉,吳仁奇,等.茜草多糖的抗氧化作用［J］.內蒙古醫(yī)學院學報,1998,20 (1):31-33.

［8］ 黃榮清,王作華,王紅霞.茜草多糖的組成及其摩爾比測定［J］.中成藥,1996,18(6):35-36.

［9］ 黃榮清,王作華,王紅霞.茜草多糖RPS-I、RPS-II和RPS-III的組成研究［J］.中藥材,1996,9(1):25-26.

［10］ 楊勝利,劉發(fā).茜草雙酯對小鼠缺血心肌的抗氧化作用［J］.實用中西醫(yī)結合雜志,1997, 10 (5):411-412.

［11］ 田振軍,熊正英,郭進,等.運動超負荷和壓力超負荷大鼠左室形態(tài)結構、血流動力學及心肌力學變化的實驗研究［J］.體育科學,1996,16(5):62-70.

［12］ 田振軍,熊正英,郭進,等.運動超負荷和壓力超負荷大鼠心肌膠原含量變化和左室舒張功能改變的實驗研究［J］.體育科學,1996,16(6):48-53.

［13］ 田振軍,熊正英.運動超負荷和壓力超負荷大鼠心肌局部RAS-ALD系統(tǒng)變化關系的研究［J］.體育科學,1998,18(5):63-67.

［14］ 黃麗英,林文.冷刺激和力竭運動對小鼠LPO及抗氧化能力的影響［J］.西安體育學院學報,2002,19(2):52-53.

［15］ 李良鳴,魏源,羅桂珍等.?；撬釋α哌\動時大鼠腦組織自由基代謝的影響［J］.湖北三峽學院學報,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與維生素和對苯醌作用的比較［J］.國外醫(yī)學中醫(yī)中藥分冊,1997,19(1):30-31.

［18］ 孫翠華,趙金燕.茜草及茜草類藥理作用比較研究［J］.中成藥,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.疲勞和激素［J］.(日)體育科學,1982,8:563-566.

［21］ 常蕓,孫迎,陳小同等.運動心臟內分泌功能可復性的研究［J］.中國運動醫(yī)學雜志,1999,18(1):5.

［22］ 常蕓，林福美.運動心臟實驗研究［ I］.耐力訓練后大鼠心房超微結構、心房肽免疫細胞化學及血漿心鈉素含量的改變［J］.體育科學,1993,13(2):47-50,59.

［23］ 鄭瀾，潘珊珊.運動性疲勞心肌缺血與心肌組織心納素表達下降的相關研究［J］.北京體育大學學報，2003，26(5)：624-626.