姜黃素對力竭運(yùn)動大鼠心肌細(xì)胞損傷保護(hù)機(jī)制研究

【摘 要】姜黃素是姜黃中提取的酚類物質(zhì)，除了可以作為色素添加劑以外，其藥理作用還與其抗氧化性及自由基清除作用有關(guān)。機(jī)體在進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動以后會產(chǎn)生過量的自由基，對機(jī)體心肌細(xì)胞等組織造成傷害，姜黃素對于過量自由基的清除具有一定的作用，文章主要對姜黃素對力竭運(yùn)動大鼠心肌細(xì)胞損傷的保護(hù)機(jī)制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性研究。

【關(guān)鍵詞】姜黃素;自由基;心肌細(xì)胞

一、實(shí)驗(yàn)材料與方法

SD雄性大鼠30只，建立大鼠大強(qiáng)度跑臺訓(xùn)練模型，將大鼠隨機(jī)分為安靜組（A），運(yùn)動對照組（B）和運(yùn)動+姜黃素組（C）。動物飼養(yǎng)室內(nèi)溫度20℃ ～ 26℃ ，濕度為43%～ 71% ;光照隨同自然變化。各組自由攝食飲水;c組每天灌服姜黃素1次，劑量和b組灌服等量生理鹽水。 b、c組于跑臺上進(jìn)行5周的適應(yīng)性訓(xùn)練，強(qiáng)度每周遞增，訓(xùn)練量20 min/d。第6、7周的強(qiáng)度為35 m/min，訓(xùn)練量30 min/d。第8周第1天力竭運(yùn)動后稱重、麻醉處死、取材。力竭判斷的標(biāo)準(zhǔn)為：大鼠爬臥跑臺，10 s內(nèi)無法完成翻正反射。股動脈取血室溫下凝固，凝固后用竹簽沿試管壁四周輕輕剝離血塊，使血清盡快析出。然后置離心機(jī)2號角轉(zhuǎn)2 500～ 3 000 rpm/min離心15 min，測SGOT、SGPT。稱取適量肝組織和心肌組織，制備10%勻漿液，于低溫離心機(jī)離心15 min，6 000 r/min，取上清液測SOD、GSH-Px、CAT活性和MDA含量。

（一）紅細(xì)胞膜的制備

抗凝血2 000 r/min，4℃下離心5 min，除去血漿和灰白色的白細(xì)胞層，按1： 2左右的比例加入150 mmol/l NaCl、10mmol/l Tris-HCl配置成的pH為7.4～ 7.5的緩沖液，將沉淀的紅細(xì)胞懸浮，繼而以2 000 r/min離心5 min，除去上清液。如此重復(fù)洗滌3次。沉積的紅細(xì)胞按1 /10（V /V）加入預(yù)冷的雙蒸水，均勻攪拌2 min，待完全溶血后，以8 000～1 000 r/min 4℃離心20 min，將沉淀重復(fù)上法再洗滌3次，得到沉淀的乳白色的紅細(xì)胞膜。

（二）抗氧化酶的活性及MDA含量的測定

大鼠血清肌酸激酶（CK）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（SGOT）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（SGPT）、乳酸脫氫酶（LDH）的活性測定采用ACE全自動生化分析儀（美國）。超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、過氧化氫酶（CAT）、細(xì)胞膜Na+ -K+ -ATP酶活性測定、MDA含量測定采用南京建成生物研究所產(chǎn)的試劑盒。

（三）統(tǒng)計(jì)處理

用Excel軟件對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，數(shù)據(jù)進(jìn)行組間t檢驗(yàn)。

二、研究結(jié)果

（一）心肌組織抗氧化酶活性和MDA含量的比較

運(yùn)動組較安靜組大鼠心肌組織的總SOD活性顯著升高（P <0.05），GSH-Px活性顯著下降（P <0.01），MDA含量顯著下降（P <0.05），CAT活性變化無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。運(yùn)動+ Cur組較運(yùn)動組SOD、CAT和GSH-Px活性都顯著升高（P <0.05）

（二）紅細(xì)胞膜MDA含量，Na+ ，K+ -ATP酶活性及膜流動性的比較

B組較A組MDA含量升高18.92% （P <0.05），Na+ ，K+ -AT酶活性下降26.28% （P <0.05），熒光偏振度升高20.85% （P <0.05）。C組較B組MDA含量顯著下降8.26%（P <0.05），Na+ ，K+ -AT酶活性升高21.76% （P <0.05），熒光偏振度降低11.99% （P <0.05）。相關(guān)分析表明，紅細(xì)胞膜MDA含量與熒光偏振度p也呈顯著正相關(guān)（r= 0.3625，P <0.05），即紅細(xì)胞膜MDA含量越大，紅細(xì)胞膜的流動性越小。

三、分析討論

運(yùn)動訓(xùn)練使自由基產(chǎn)生增多，而自由基又與一系列病理損傷有關(guān)，是誘發(fā)疲勞的原因之一。自由基誘發(fā)組織細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生過氧化脂質(zhì)（LPO），其分解產(chǎn)物丙二醛（MDA）。SOD、CAT和GSH-Px是機(jī)體組織和細(xì)胞中重要的抗氧化酶，在一定程度上阻斷了自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而防止自由基進(jìn)一步對細(xì)胞及亞細(xì)胞器的損傷。但不同的運(yùn)動方式對酶的影響不同。大鼠心肌、紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛含量較安靜組顯著升高。說明疲勞運(yùn)動引發(fā)上述組織發(fā)生了明顯的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。血清酶活性高低能反映機(jī)體相應(yīng)組織損傷的情況。運(yùn)動組較安靜組血清CK、SGOT、SGPT和LDH活性都呈顯著性下降，表明由于疲勞運(yùn)動導(dǎo)致大鼠心肌發(fā)生了明顯的損傷，組織酶大量滲出，導(dǎo)致血清酶活性升高。

從抗氧化酶變化情況來看，各組織SOD活性較安靜組都有不同程度的升高，而各組織CAT和GSH-Px活性都有不同程度的降低。一般認(rèn)為，適量運(yùn)動能使體內(nèi)抗氧化酶活性普遍增加，疲勞運(yùn)動會使其活性下降，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图斑\(yùn)動方式有關(guān)。運(yùn)動組較安靜組膜Na+ ，K+ -AT酶活性下降26.28% （P <0.05），熒光偏振度升高20.85% （P<0.05），說明大鼠紅細(xì)胞膜在過量自由基攻擊下受到了嚴(yán)重的脂質(zhì)過氧化損傷，膜的流動性下降。紅細(xì)胞膜脂的流動性是決定紅細(xì)胞變形性的一個(gè)重要因素，紅細(xì)胞膜脂流動性的下降導(dǎo)致運(yùn)動能力下降，其原因可能是自由基反應(yīng)可直接作用于膜蛋白，造成膚鏈斷裂或交聯(lián)，而且，丙二醛也可交蛋白，使蛋白變性，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)和功能異常。

從抗自由基氧化的角度進(jìn)行抗疲勞藥物篩選的方法已得到公認(rèn)，而姜黃素作為天然的、高效的抗氧化物質(zhì)已進(jìn)行了深入研究。姜黃素分子結(jié)構(gòu)中具有酚和β-二酮功能基團(tuán)。它通過消除活性自由基、含氧化合物和螯合金屬離子來表現(xiàn)其優(yōu)良的抗氧化性，可以看出，服用姜黃素運(yùn)動組較運(yùn)動對照組大鼠心肌、紅細(xì)胞膜的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛含量都顯著降低，血清CK、SGOT、SGPT和LDH活性也都有顯著的降低。同時(shí)，各組織SOD活性、CAT活性和GSH-Px活性都有不同程度的升高，其中，姜黃素對上述組織CAT活性和GSH-Px活性有顯著性升高，對心肌組織SOD活性有顯著性升高。總體結(jié)果表明，姜黃素具有升高機(jī)體組織抗氧化酶活性及降低組織脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的作用，從而降低了大鼠心肌損傷。姜黃素+運(yùn)動組大鼠紅細(xì)胞膜Na+ ，K+ -AT酶活性升高21.76% （P <0.05），熒光偏振度降低11.99% （P <0.05），說明姜黃素提高了紅細(xì)胞膜離子泵活性和膜脂流動性，保護(hù)了紅細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。

綜上所述，大強(qiáng)度疲勞運(yùn)動導(dǎo)致機(jī)體組織發(fā)生明顯脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，組織嚴(yán)重受損，服用一定劑量姜黃素后，這種損傷程度明顯減輕。姜黃素抗疲勞作用的機(jī)制與其抗氧化性及清除自由基有關(guān)。許多研究證明，姜黃素氧化性比α-生育酚高，而且，其毒性極低，來源廣、價(jià)格低廉，作為運(yùn)動保健食品或添加劑都具有理想的開發(fā)前景。

【參考文獻(xiàn)】

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作者簡介：李臻（1984—），女，河南洛陽人，河南大學(xué)民生學(xué)院副教授。

項(xiàng)目來源：2019年度河南省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：姜黃素用于緩解力竭運(yùn)動對心肌細(xì)胞損傷研究，項(xiàng)目編號：19A310008