复方中药对运动后大鼠骨骼肌的影响

复方中药对运动后大鼠骨骼肌的影响

实验对象与方法

1.实验对象与分组

健康雄性2月龄SD(Sprague-Dawley)大鼠56只,体质量220g±10g,购于山东中医药大学动物中心(实验动物质量合格证号:SCXK鲁20090008)。分笼饲养,每笼4只;普通鼠全价颗粒饲料Ⅱ号,自由饮食、饮水,室温22℃±2℃,相对湿度40%~60%。按照本实验要求将实验动物随机分为:安静对照组(S组,n=8)、运动对照组(E组,n=24)、中药运动组(CE组,n=24)。最后一次力竭运动后又将E组和CE组分别随机分为运动后即刻组(E0组,n=8、CE0组,n=8),恢复期12h组(E1组,n=8、CE1组,n=8),恢复期24h组(E2组,n=8、CE2组,n=8)。

2.实验方法

1)运动方案

S组不施加任何干扰因素,给食给水,置于笼中自然生长。E组和CE组按照制定的运动方案进行跑台训练。运动速度、时间根据Bedford理论[7]设计,大鼠体质量/摄氧量回归方程所建立的递增速度和时间的运动训练方式。参考国内学者[8-9]使用过的运动疲劳模型,并根据本实验的实际情况略加修改,取材前最后一次运动至力竭。具体运动速度和时间安排如表1所示。

2)给药方案

复方中药制备:由肉桂3g,人参、白术、茯苓、甘草、当归、川芎、白芍药、熟地、补骨脂各9g组成,药物购自山东中医药大学附属医院,水煎过滤浓缩为1g/mL,置于4℃冰箱保存备用。CE组给予复方中药水溶剂1mL/100g灌胃,S组和E组灌服1mL/100g生理盐水(0.9%),每次运动前3h灌胃。

3)动物取材

最后一次力竭运动后,S组、E0组、CE0组立即腹腔注射10%水合氯醛糖浆(0.3mL/100g)麻醉,打开腹腔腹主动脉取血5mL置于试管中,37℃水浴30min后3500r/min转速离心15min取上层血清,待测血清肌酸激酶(CK)、尿素氮(BUN)、睾酮(T)。迅速剥离取出后肢股四头肌,置于冰冷生理盐水中洗净血渍,用滤纸吸干,置于EP管内,放于–80℃超低温冰箱内冷冻待匀浆后测骨骼肌丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性。E1组、CE1组和E2组、CE2组分别于运动后12h和24h做上述同样取材。

4)骨骼肌组织匀浆制备

称取洗净血渍并用滤纸吸干的股四头肌0.3g,剪碎倒入玻璃匀浆管中,加入2.7mL冰冷的生理盐水,充分研碎,使组织匀浆化。将制备好的10%骨骼肌匀浆液用低温离心机2000r/min转速离心15min后取上清液,待测骨骼肌匀浆液蛋白浓度及MDA含量和SOD活性。

5)测试方法及仪器

用ECOM-F6124半自动生化分析仪(德国产)测CK(速率法)和BUN(酶偶联速率法);用ACCESS全自动微粒子化学发光免疫分析系统(美国和法国合产)测T(化学发光法);用722s可见分光光度计(中国产)测骨骼肌MDA(TBA法)、SOD(黄嘌呤氧化酶法),具体操作方法严格按照试剂盒说明书进行。

6)数据统计与处理

对数据的统计和分析采用SPSS17.0软件系统,结果数据均以均值±标准差(x±SD)表示。对大鼠运动时间采用独立样本t检验分析;对S组、E组、CE组不同时相之间MDA和SOD采用单因素方差分析(One-WayANOVA)分析,在方差分析前对样本进行齐次性检验,当样本所在总体方差不齐性时,应采用Tamhane方法进行后续检验的多重比较(PostHocMultipleComparisons);总体方差齐性,采用LSD方法进行后续检验的多重比较。显著性差异水平为P﹤0.05,极显著性差异水平P﹤0.01。

结果

1.运动对照组大鼠血清CK、BUN、睾酮与安静对照组比较结果:S组、E0组、E1组、E2四组之间血清CK、BUN、T指标数据进行单因素方差分析,结果如表2所示。上表显示,血清CK,E0组显著性高于S组(P﹤0.05);E1组显著性高于E0组(P﹤0.05);E1组、E2组显著性高于S组(P﹤0.01)。血清BUN,E0组显著性高于S组(P﹤0.05);E1组显著性低于E0组(P﹤0.05),E2组显著性低于E0组(P﹤0.01)。血清T,E0组显著性低于S组(P﹤0.01)。

2.运动对照组疲劳及恢复期不同时相骨骼肌MDA和SOD变化结果:S组、E0组、E1组、E2四组之间骨骼肌MDA含量和SOD活性进行单因素方差分析,结果如表3所示。

3.中药运动组疲劳及恢复期不同时相骨骼肌MDA和SOD变化结果:S组、CE0组、CE1组、CE2四组之间骨骼肌MDA含量和SOD活性进行单因素方差分析,结果如表4所示。上表显示,大鼠骨骼肌MDA,CE0组显著高于S组(P﹤0.01),CE1组、CE2组显著低于CE0组(P﹤0.01)且与S组没有统计学差异。骨骼肌SOD,CE1组、CE2组显著高于CE0组(P﹤0.01),CE2组显著高于S组(P﹤0.05)。

4.各组相同时相MDA含量比较结果:对S组、E组、CE组在运动后即刻、恢复期12h、恢复期24h的MDA含量分别进行单因素方差分析,结果统计如下图所示。图1显示,运动后即刻,运动对照(E0)组和中药运动(CE0)组骨骼肌MDA都显著高于安静对照(S)组(P﹤0.01),中药运动组显著低于运动对照组(P﹤0.01)。恢复期12h,运动对照(E1)组显著高于安静对照(S)组(P﹤0.01),中药运动(CE1)组显著低于运动对照(E1)组(P﹤0.01)且与安静对照(S)组没有统计学差异。恢复期24h,各组之间没有统计学差异。

5.各组相同时相SOD活性比较结果:对S组、E组、CE组在运动后即刻、恢复期12h、恢复期24h的SOD活性分别进行单因素方差分析,结果统计如下图所示。图2显示,运动后即刻,运动对照(E0)组和中药运动(CE0)组骨骼肌SOD活性都下降,但无统计学差异。恢复期12h,运动对照(E1)组骨骼肌SOD活性显著低于安静对照(S)组(P﹤0.05),中药运动(CE1)组显著高于运动对照(E1)组(P﹤0.01)。恢复期24h,中药运动(CE2)组显著高于安静对照(S)组和运动对照(E2)组(P﹤0.05)。

6.各组大鼠跑台运动力竭时间:运动对照组(E组)和中药运动组(CE组)大鼠最后一次以38m/min的速度运动至力竭,运动力竭时间如表5所示。上表显示出,运动对照组跑台运动力竭时间为66.78min±3.53min,而中药运动组力竭时间为82.09min±5.19min,显著高于运动对照组(P﹤0.01),平均延长比率为23.2%。

分析与讨论

1.运动疲劳模型本实验运动疲劳模型:采用大鼠7周大强度递增负荷跑台运动方式,运动方案根据Bedford大鼠体质量/摄氧量回归方程所建立的递增速度或时间的运动训练方式设计[7]。第1周运动速度15m/min、时间20min,小于60%O2max;第2~6周运动速度22~35m/min、时间20~30min,属于70~95%O2max;第7周运动速度38m/min、时间30min,属大于95%O2max;取材前最后一次运动至力竭(运动速度38m/min,运动时间50~60min,根据Bedford理论推断属于100%O2max)。大量研究表明,力竭运动后血清BUN显著性高于安静对照组(P﹤0.05)、血清T显著性低于安静对照组(P﹤0.05)、MDA显著性高于安静对照组(P﹤0.05)、SOD低于安静对照组(P﹤0.05)[9-12]。本实验大鼠经过7周大强度递增负荷跑台训练后,测得大鼠血清及骨骼肌相关指标如表2、表3显示,运动后即刻血清BUN、MDA明显高于对照组(P﹤0.05)、血清T明显低于对照组(P﹤0.05)、SOD低于对照组。该结果完全符合前人相关研究的结论,表明本实验中使用的7周大强度递增负荷跑台训练疲劳模型已成功建立。#p#分页标题#e#

2.复方中药对运动疲劳及恢复期不同时相骨骼肌MDA含量的影响:丙二醛(MDA)是机体生物膜中的多不饱和脂肪酸(PUFA)受到通过酶系统和非酶系统产生的氧自由基攻击后,引发脂质过氧化作用而产生的脂质过氧化产物。所以,MDA含量常可间接反映出机体细胞膜受自由基攻击的程度[12]。本实验研究表明,大鼠骨骼肌MDA含量,运动后即刻,运动对照组、中药运动组显著高于安静对照组(P﹤0.01),但中药运动组明显低于运动对照组(P﹤0.01);恢复期12h,运动对照组显著高于安静对照组(P﹤0.05),而中药运动组和安静对照组没有统计学差异(见表3、4和图1)。这是因为本实验运动疲劳模型为7周递增大负荷跑台运动且最后一次运动至力竭,所以,造成运动对照组和中药运动组在运动后即刻骨骼肌MDA含量明显高于安静对照组[13]。但是,运动后即刻中药运动组明显低于运动对照组,而且恢复期12h运动对照组显著高于安静对照组,同时中药运动组与安静对照组没有统计学差异。说明中药运动组骨骼肌MDA含量在恢复期12h恢复到正常水平。这是因为每次运动前对中药运动组大鼠进行复方中药灌胃,而复方中药中的人参、当归、川芎、甘草、芍药、肉桂、补骨脂等成分中含有较多的人参皂苷、微量元素、氨基酸、还原糖、磷脂、维生素、叶酸、甘草酸、芍药苷、香豆素和黄酮类等活性成分,这些成分同时在体内能够强化其活性,更加有效参与机体清除自由基,减少脂质过氧化物的产生,有较强的抗氧化功能[3,5-6,14-16]。其机理主要为:1)八珍汤具有“益气、养血、补肾”的功效,机体可以通过益气提高了骨骼肌抗损伤的能力,减轻了因过度疲劳而造成的骨骼肌损伤程度;通过补血改善了大强度运动时骨骼肌缺血缺氧的现象,减轻骨骼肌损伤,从根源上减少了产生自由基的刺激,自由基的生成相对减少。2)复方中药的补血功能可以加速血液循环,把过多的自由基运走,加速氧自由基的排泄,使骨骼肌自由基的含量减少[17]。提示,此复方中药能够有效抑制自由基的生成并加速自由基的清除,减少骨骼肌MDA的含量。

3.复方中药对运动疲劳及恢复期不同时相骨骼肌SOD活性的影响:超氧化物歧化酶(SOD)是机体内清除氧自由基的重要抗氧化酶之一,对机体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用,此酶能清除超氧阴离子自由基(O2-)保护细胞免受损伤,其活力的高低间接反映了机体清除氧自由基的能力[12]。本实验中运动后即刻,运动对照组和中药运动组骨骼肌SOD活性都比安静对照组有所降低,但都不具统计学差异。恢复期12h,运动对照组骨骼肌SOD活性显著低于安静对照组(P﹤0.05),而中药运动组显著高于运动对照组(P﹤0.01)。恢复期24h,中药运动组显著高于安静对照组和运动对照组(P﹤0.05)(见表3、4和图2)。运动后即刻运动对照组和中药运动组骨骼肌SOD活性之所以降低,是因为在递增大负荷以及最后一次力竭运动过程中机体产生大量自由基,自由基会很大程度攻击骨骼肌组织细胞,使细胞结构和功能发生变化。此时,抗氧化系统消除自由基的能力相对减弱,表现为抗氧化酶以及合成抗氧化酶所必须的物质被大量消耗(如,铁、铜、锌、锰等)致使抗氧化酶活性下降[18]。到恢复期12h时,运动对照组骨骼肌继续降低,并显著低于安静对照组;此时,中药运动组已升高,并显著高于E1组和CE0组。恢复期24h时,运动对照组恢复至正常水平,而中药运动组已经显著高于安静对照组。这些变化说明此复方中药能有效提高骨骼肌SOD活性,主要是由于此复方中药中含有的黄酮化合物(补骨脂、当归、甘草)、多种微量元素(熟地黄)、氨基酸和维生素(当归)等多种抗氧化成分,能较显著提高骨骼肌SOD活性,降低机体脂质过氧化水平,减轻自由基脂质过氧损伤,使骨骼肌组织细胞膜稳定性增强,代谢能力和抗损伤能力增强,这些非酶类抗氧化剂的补充还可有效清除运动中生成的自由基[19]。提示,此复方中药能够有效提高骨骼肌SOD的活性。

3.4复方中药对大鼠力竭时间(运动能力)影响:本实验研究表明,中药运动组进行跑台运动至力竭的时间显著高于运动对照组(P﹤0.01),平均延长运动时间比率为23.2%(如表5)。主要是因为,该复方中药(八珍加肉桂补骨脂汤)能够通过清除运动中骨骼肌产生的自由基以及提高SOD活性,延长大鼠运动时间,增强运动能力;还可以缩短运动后疲劳恢复的时间,使机体运动能力得到快速恢复。说明此复方中药能减缓疲劳产生,且加速疲劳恢复,显著提高大鼠运动能力。

结论

(1)长期递增大负荷并至力竭运动会导致骨骼肌MDA含量明显升高,降低运动能力。(2)“八珍加肉桂补骨脂汤”复方中药能够降低运动后大鼠骨骼肌MDA含量和提高SOD活性,有效地清除自由基,增强抗氧化作用,从而延长运动时间,促进疲劳恢复,提高机体运动能力。(本文图表略)

本文作者:田诗彬 陈万 高丽 吴春燕 田雪文 任雷杰 单位:山东体育学院 研究生部 山东体育学院 基础理论系