高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練聯(lián)合黃芪多糖對(duì)大鼠心肌損傷改善作用

高品操，陸神義，陳慧芳

(1.湖南醫(yī)藥學(xué)院 康復(fù)醫(yī)學(xué)與保健學(xué)院,湖南 懷化 418000；2.湖南醫(yī)藥學(xué)院侗醫(yī)藥重點(diǎn)研究所 湖南 懷化 418000；3.廣西師范大學(xué) 體育與健康學(xué)院,廣西 桂林 541000；4.杭州蕭山中醫(yī)院 中醫(yī)康復(fù)科,浙江 杭州 310000 )

0 引言

眾所周知，心肌缺血（ischemia）損傷對(duì)身體、組織和細(xì)胞有嚴(yán)重的損害作用。心血管疾病主要由心肌缺血所導(dǎo)致，如心肌梗死、心力衰竭、心律不齊等是最常見的疾病，也是臨床心臟病發(fā)病率和死亡率的主要原因[1]。據(jù)《中國心血管病報(bào)告（2018）》顯示[2]：我國心血管病現(xiàn)患人數(shù)2.9億，心血管病死亡率仍居首位，高于腫瘤及其他疾病，每5例死亡中就有2例死于心血管病。

黃芪多糖是我國中草藥黃芪的有效成份，研究發(fā)現(xiàn)黃芪多糖具有抗炎、抗氧化、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫等作用[3-4]，對(duì)心血管疾病預(yù)防起到重要作用。有研究顯示對(duì)大鼠心肌缺血再灌注損傷事前進(jìn)行黃芪多糖或間歇運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練預(yù)處理后心肌酶各項(xiàng)指標(biāo)均下降，對(duì)心肌損傷具有保護(hù)作用[5-8]，然而這些研究均為對(duì)大鼠心肌損傷前的預(yù)處理，而對(duì)心肌損傷后給予黃芪多糖或間歇康復(fù)訓(xùn)練研究較少。本研究擬觀察間歇康復(fù)訓(xùn)練聯(lián)合黃芪多糖對(duì)大鼠心肌缺血損傷后是否有改善作用。

1 研究方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

黃芪多糖、異丙腎上腺素（ISO）由吉林省中醫(yī)中藥研究所購買，Caspase-3 蛋白、CK、HK均在美國APExBIO公司購買，雄性SD大鼠（購于浙江省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心）30 只，6周齡，體重170～210g。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括小動(dòng)物跑臺(tái)、小動(dòng)物呼吸肌、BL-生物技能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、722分光光度計(jì)、常規(guī)免疫組化儀器，心電圖。

1.2 實(shí)驗(yàn)分組

選取6周齡清潔級(jí)雄性SD大鼠30只，分籠飼養(yǎng)，以國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物飼料喂養(yǎng)，自由飲食，室內(nèi)空氣流通，相對(duì)濕度60%±10%，溫度23℃±2℃。訓(xùn)練期間生活習(xí)性和飼養(yǎng)等各種條件均嚴(yán)格控制。在實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)3天后隨機(jī)分為：對(duì)照組（Control,C）模型組（Model,M組）、高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組（High Intensity Interval Training,H）、黃芪多糖組（Astragalus polysaccharide,A）、聯(lián)合組（High Intensity Interval Training and Astragalus polysaccharide,HA），每組6只。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

1.3.1 心肌損傷模型制備

參考心肌損傷動(dòng)物模型建立方案[9]，除對(duì)照組外將所有大鼠進(jìn)行腹腔注射異丙腎上腺素（ISO）大劑量10mg/kg ，以心電圖S-T段抬高≥0.15mV為心肌缺血損傷造模成功指標(biāo)。

1.3.2 間歇康復(fù)訓(xùn)練及黃芩多糖注射方案

①對(duì)照組與模型組（M）：正常進(jìn)食，自由飲水，不進(jìn)行任何訓(xùn)練活動(dòng)；②高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（H）：在造模后第1天，先進(jìn)行小強(qiáng)度（速度為10m/min）短時(shí)間3min跑臺(tái)適應(yīng)性訓(xùn)練2天，之后第3天器進(jìn)行4周大強(qiáng)度間歇性跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，速度為30m/min（相當(dāng)于75%VO2max），每次運(yùn)動(dòng)5min，休息5min，重復(fù)6次，全程時(shí)間為60min；每天1次，每周5次；③黃芪多糖（A）：造模后第1天給大鼠髂靜脈黃芪多糖（APS,30mg/kg)推入注射,每天1次，每周5次，連續(xù)4周；④聯(lián)合組（HA），采用高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練+黃芪多糖注射方案，先按照黃芪多糖組給予注射黃芪多糖，之后按照高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組方案進(jìn)行訓(xùn)練。

1.3.3 血清心肌酶指標(biāo)測(cè)試

在訓(xùn)練方案結(jié)束后第2天進(jìn)行腹腔采血以備心肌酶指標(biāo)肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）測(cè)試，所有操作方法按相關(guān)說明進(jìn)行。

1.3.4 心肌組織制作

采血后立刻取出大鼠心肌組織，分成兩份，一份液氮保存以備Caspase-3 蛋白酶測(cè)試，一份置于10%甲醛液中保存48 h。固定脫水后，用石蠟包埋，進(jìn)行連續(xù)切片，每片厚約5μm，HE染色封片。Caspase-3 蛋白酶采用ELISA測(cè)試法，操作根據(jù)相關(guān)試劑盒說明進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17. 0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)，多組間的比較采用單因素方差分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 研究結(jié)果

各組Caspase-3蛋白和心肌酶表達(dá)水平與對(duì)照組相比，模型組的Caspase-3蛋白、心肌酶CK與LDH均顯著增加，差異具有顯著性（P<0. 01）；與模型組相比，間歇訓(xùn)練組（I）、黃芪多糖組（A）及聯(lián)合組的Caspase-3蛋白、心肌酶CK與LDH均顯著下降，差異具有顯著性（P<0. 01），與間歇訓(xùn)練組及黃芪多糖組相比，聯(lián)合組的Caspase-3蛋白、心肌酶CK與LDH均顯著下降，差異具有顯著性（P<0. 01），見表1。

表1 各組大鼠Caspase-3和心肌酶變化(±s)

表1 各組大鼠Caspase-3和心肌酶變化(±s)

注：與C相比，★P<0.01;與M組相比，#P<0.01;與H、A相比，&P<0.01。

組別 N Caspase-3（nmol/L） CK（U/mL） LDH（U/L）C 6 0.485±0.036 0.400±0.048 4819.16±219.66 M 6 1.453±0.091* 1.335±0.080* 9280.43±529.37*H 6 0.983±0.083# 0.798±0.029# 7067.51±188.17#A 6 0.930±0.091# 0.753±0.034# 6993.32±304.47#HA 6 0.795±0.043#& 0.638±0.024#& 6009.47±185.27#&

3 討論

心肌缺血損傷或心肌梗死后，導(dǎo)致部分心肌細(xì)胞凋亡或壞死，同時(shí)心肌本身獲取血供及營養(yǎng)下降，整個(gè)心肌收縮能力下降，進(jìn)一步導(dǎo)致心臟泵血功能障礙[10]。心肌酶CK、LDH是反映心肌梗死和損傷的標(biāo)志物。心肌損傷和梗死后，心肌細(xì)胞出現(xiàn)凋亡和壞死，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和通透性改變，心肌細(xì)胞中CK、LDH釋放入血，血液中心肌酶含量將大大增加，間接反映心肌損傷程度。Caspase-3蛋白酶是調(diào)控細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵蛋白酶，激活后會(huì)促發(fā)下游的級(jí)聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡發(fā)生因此Caspase-3蛋白又稱為“死亡蛋白酶”。研究顯示Caspase-3蛋白酶在心肌細(xì)胞缺氧達(dá)到3小時(shí)會(huì)顯著上升[11]，當(dāng)超過6小時(shí)后Caspase-3蛋白酶會(huì)達(dá)到高峰[12]，這些研究證明Caspase-3蛋白酶在心肌缺血后心肌細(xì)胞凋亡中起到重要作用。

本研究通過大劑量異丙腎上腺素（ISO）腹腔注射成功復(fù)制大鼠心肌梗死損傷模型，其心電圖、心肌代謝改變與動(dòng)脈粥樣硬化大鼠接近，研究結(jié)果也顯示，與健康對(duì)照組相比，大劑量異丙腎上腺素（ISO）腹腔注射后的模型組大鼠心肌Caspase-3蛋白、心肌酶CK與LDH均顯著增加，表明異丙腎上腺素（ISO）腹腔注射復(fù)制大鼠心肌損傷模型是有效的。

與有氧運(yùn)動(dòng)不同的是，本研究高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練往往采用高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)或間歇休息組合完成，其堅(jiān)持性和趣味性要顯著高于中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)[13]。以往研究顯示8周高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)使心力衰竭患者VO2max顯著提高，而中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)卻沒有差異。Wang B等人也發(fā)現(xiàn)8周高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后顯著改善心肌缺血后左室舒張末壓(LVEDP)、左室收縮壓(LVSP)和最大舒張峰值速度(-dP/dtmax)。此外，它還能保持心臟功能，減少梗死面積，保護(hù)心肌結(jié)構(gòu)，增加血管生成，減少肌成纖維細(xì)胞和膠原蛋白積累[14]。另外Ghanimati R等研究發(fā)現(xiàn)2周的高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練可以增加G-CSF（粒細(xì)胞集落刺激因子）和C-kit（酪氨酸激酶）水平，可增加心臟保護(hù)作用，減少心臟損傷[15]。本研究通過對(duì)心肌損傷后大鼠進(jìn)行短期4周間歇性康復(fù)訓(xùn)練或（和），發(fā)現(xiàn)大鼠心肌Caspase-3和心肌酶CK與LDH顯著減少，證明4周高強(qiáng)度間歇性康復(fù)訓(xùn)練或黃芪多糖對(duì)可以有效減少Caspase-3蛋白酶含量，從而減少心肌細(xì)胞凋亡，從而降低心肌酶CK與LDH血清含量，這與Ghanimati R等研究結(jié)果一致[15]，說明短期內(nèi)高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練可以增強(qiáng)對(duì)心肌損傷后的保護(hù)作用。另外心肌損傷后會(huì)產(chǎn)生大量自由基，引發(fā)鏈?zhǔn)街|(zhì)過氧化反應(yīng)，促使心肌細(xì)胞進(jìn)一步發(fā)生氧化損傷。黃芪多糖具有抗氧化、抗自由基能力，可以阻止細(xì)胞氧化損傷。本研究通過4周黃芪多糖處理后大鼠心肌Caspase-3蛋白酶和心肌酶CK與LDH含量均得到顯著減少，說明心肌缺血損傷后通過黃芪多糖處理同樣起到改善作用。本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)聯(lián)合組大鼠心肌Caspase-3蛋白酶和心肌酶CK與LDH含量均低于高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組和黃芪多糖組，說明高強(qiáng)度間歇性康復(fù)訓(xùn)練聯(lián)合黃芪多糖對(duì)心肌損傷改善作用更佳。

綜上所述，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練或黃芪多糖對(duì)心肌損傷后均有改善作用，它們的聯(lián)合效應(yīng)更好。