黎明華,湯長發(fā)△,歐陽江瓊

(1.湖南師范大學(xué)體育學(xué)院,長沙 410012;2.中南大學(xué)體育部,湖南長沙 410012)

紅景天(Rhodiola Sachalinensis A.Bor.)別名高山紅景天,是近年來開發(fā)的一種很有前途的藥用植物,為景天科(Crassulaceae)紅景天屬(Rhodida)多年生草本。紅景天素有“高原人參”的美稱,傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為其性味甘、澀、寒。用于活血止血,清肺止咳,可治療肺炎咳嗽、咯血咳血、婦女白帶,外用治跌打損傷、燙火燒傷[1]。現(xiàn)代藥理分析表明,紅景天的主要有效成分是紅景天苷,它具有抗缺氧、抗疲勞、抗輻射、抗癌、延緩衰老、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫等作用[2];還具有對神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用和防止心血管以及多種老年性疾病的作用,有研究表明它與運(yùn)動員的運(yùn)動能力和運(yùn)動成績的提高也有密切的關(guān)聯(lián)[3]。因此,紅景天苷在運(yùn)動醫(yī)學(xué)和保健醫(yī)學(xué)等方面都具有十分重要的意義。運(yùn)動性疲勞是指機(jī)體不能將它的機(jī)能保持在某一特定水平,或不能維持某一預(yù)定的運(yùn)動強(qiáng)度。研究表明,運(yùn)動尤其是大強(qiáng)度運(yùn)動引起體內(nèi)自由基大量產(chǎn)生,這些自由基進(jìn)而攻擊細(xì)胞膜上的不飽和脂肪酸,引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng),破壞了膜的完整性、流動性及通透性,導(dǎo)致運(yùn)動能力下降,誘發(fā)運(yùn)動性疲勞。隨著現(xiàn)代競技運(yùn)動水平的提高,運(yùn)動強(qiáng)度越來越大,運(yùn)動性疲勞及恢復(fù)也越來越受到人們的重視,對這方面的研究目前已成為運(yùn)動生理學(xué)、運(yùn)動營養(yǎng)學(xué)及運(yùn)動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱門課題之一。近年來,許多研究人員在預(yù)防和延緩由于自由基引發(fā)的運(yùn)動性疲勞方面作了大量的深入研究,從天然物質(zhì)中尋找、篩選高效無毒的自由基清除劑來配合運(yùn)動訓(xùn)練以提高機(jī)體運(yùn)動能力水平,并取得一些成果,如枸杞多糖、人參皂苷等等,但目前對紅景天苷在這方面的應(yīng)用研究較少。本實(shí)驗(yàn)通過研究紅景天苷在運(yùn)動過程中對自由基和能量代謝相關(guān)指標(biāo)的作用,從抗氧化系統(tǒng)、能量代謝系統(tǒng)等方面探討紅景天苷抗運(yùn)動性疲勞的機(jī)制,為把紅景天苷應(yīng)用于體育實(shí)踐提供理論指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 儀器與試劑 血糖儀(日本京都公司);全自動生化儀(日本Olympus公司);MK3型酶標(biāo)儀(美國Thermo公司);臺式高速低溫離心機(jī)(德國Heraeus公司);WP7微波爐(順德市格蘭仕電器實(shí)業(yè)有限公司);RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海榮生儀器廠);SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵(鄭州長城科工貿(mào)有限公司)。紅景天干粉(購于本地藥店,經(jīng)本地藥檢所鑒定為高山紅景天Rhodiola SachalinensisA.Bor.的干燥根);超氧化物歧化酶(SOD)檢測試劑盒,丙二醛(MDA)檢測試劑盒,谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)檢測試劑盒,肝、肌糖原檢測試劑盒,總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、游離脂肪酸(FFA)測試劑盒(購于南京建成生物工程研究所)。

1.1.2 制備紅景天苷 取1 000 g紅景天干粉,加水浸泡20min(料液比1∶100),然后微波輻射提取20 min;將提取液濃縮,用乙醇沉淀雜質(zhì),回收乙醇后干燥得到紅景天提取物。然后加入少量水,濕法上柱,依次用水和10%、15%、20%、30%的乙醇洗脫;洗脫速度10 ml/min,并分段收集洗脫液。由于在20%醇洗脫液處可得到大部分紅景天苷粗品,因此將該濃度乙醇洗脫減壓濃縮,真空干燥得到紅景天苷粗品(SRS)9.87 g,備用。

1.1.3 試驗(yàn)動物 健康雄性4周齡昆明種小鼠(湖南中醫(yī)藥大學(xué)動物飼養(yǎng)中心提供),體重18～20 g。以國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物飼料飼養(yǎng),小鼠自由飲水,保持每天換飲水和加足飼料,室溫為(23±5)℃,相對濕度為40%～70%,照明隨同自然變化。實(shí)驗(yàn)過程中對動物的處置符合中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部2006年頒布的《關(guān)于善待實(shí)驗(yàn)動物的指導(dǎo)性意見》規(guī)定。

1.2 方法

小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),隨機(jī)取40只分為 4組(n=10):紅景天苷運(yùn)動組(SRS sport group,SS),紅景天苷安靜組(SRS quiet group,SQ),運(yùn)動對照組(Sport control group,SC),安靜對照組(Quiet control group,QC)。紅景天苷運(yùn)動組和安靜組兩組以 150 mg/(kg·d)(相當(dāng)于0.02 ml/(g·d))的紅景天苷灌胃給藥,運(yùn)動和安靜對照組兩組以同樣體積蒸餾水灌胃,連續(xù)給藥2周。2周后,末次灌胃30 min后,紅景天苷安靜組和安靜對照組不進(jìn)行任何運(yùn)動;而紅景天苷運(yùn)動組和運(yùn)動對照組進(jìn)行無負(fù)重游泳120 min。

1.3 樣品制備與測試方法

實(shí)驗(yàn)方案結(jié)束后,采用100 g/L水合氯醛600 mg/kg麻醉小鼠,摘眼球取血,其中運(yùn)動組(SS,SC)將小鼠撈出擦干后摘眼球取血,取材。將血液置于抗凝管中,離心取血漿待測;迅速取小鼠肝、股四頭肌,液氮凍存,待測。

血糖含量的測定,采用葡萄糖氧化酶法;肝、肌糖原的測定,采用蒽酮法;SOD的測定,采用黃嘌呤氧化酶法;MDA的測定,采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法;GSH-PX的測定,采用DTNB法;游離脂肪酸的測定,采用改良比色法;TG的測定,采用酶比色法(GPO-PAP法);TC的測定,采用酶比色法(CHODPAP法)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 紅景天苷對小鼠肝臟SOD、GSH-Px、MDA水平的影響

在安靜狀態(tài)下,小鼠灌胃紅景天苷后,肝臟SOD和GSH-Px的水平都得到提高,而MDA的水平得到下降;其中與安靜對照組相比,SOD的水平顯著提高(P＜0.05),而GSH-Px水平的變化不明顯(P＞0.05),MDA的水平顯著下降(P＜0.05)。對照組小鼠120 min無負(fù)重游泳后,與安靜對照組相比,肝臟SOD和GSH-Px的水平顯著下降(P＜0.05),而MDA的水平顯著提高(P＜0.05)。小鼠灌胃紅景天苷后進(jìn)行120 min無負(fù)重游泳,與運(yùn)動對照組相比,肝臟SOD和GSH-Px的水平顯著提高(P＜0.05),而MDA的水平顯著下降(P＜0.05,表1)。

Tab.1 Effects of SRS on liver superoxide dismutase,glutathione peroxidase and malondialdehyde levelinmice(±s,n=10)

Tab.1 Effects of SRS on liver superoxide dismutase,glutathione peroxidase and malondialdehyde levelinmice(±s,n=10)

SOD:Superoxide dismutase;GSH-Px:Glutathione peroxidase;MDA:Malondialdehyde;QC:Quiet control group;SQ:SR S quiet group;SC:Sport control group;SS:SRS sport group*P＜0.05 vs QC group;#P＜0.05 vs SC group

Group SOD(U/mg pro)GSH-Px(U/mg pro)MDA(nmol/mg pro)QC 746.58±41.31 76.47±13.24 1.41±0.38 SQ 816.41±34.27*81.26±10.46 1.23±0.27*SC 652.86±31.82*65.79±12.93* 1.69±0.34*SS 706.53±23.45*#70.42±11.58*#1.48±0.19*#

2.2 紅景天苷對小鼠血糖和肝、肌糖原水平的影響

在安靜狀態(tài)下,與安靜對照組相比,小鼠灌胃紅景天苷后肝、肌糖原的水平都得到顯著提高(P＜0.05),而血糖的水平基本無變化(P＞0.05)。對照組小鼠120 min無負(fù)重游泳后,血糖和肝、肌糖原水平與安靜對照組相比顯著下降(P＜0.05)。小鼠灌胃紅景天苷后進(jìn)行無負(fù)重游泳,血糖和肝、肌糖原的水平與運(yùn)動對照組相比顯著提高(P＜0.05,表2)。

Tab.2 SRS effects on blood lipids,liver glycogen and muscle glycogen level in mice(±s,n=10)

Tab.2 SRS effects on blood lipids,liver glycogen and muscle glycogen level in mice(±s,n=10)

QC:Quiet control group;SQ:SRS quiet group;SC:Sport control group;SS:SRS sport group*P＜0.05 vs QC group;#P＜0.05 vs SC group

Group Blood sugar(mmol/L)Liver glycogen(mg/g)Muscle glycogen(mg/g)QC 5.26±0.23 7.23±0.37 3.21±0.15 SQ 5.19±0.17 11.93±0.16* 4.43±0.24*SC 3.52±0.13* 4.26±0.28* 1.31±0.18*SS 4.88±0.21# 6.01±0.31*# 2.46±0.27*#

2.3 紅景天苷對小鼠血漿TC、TG、FFA水平的影響

在安靜狀態(tài)下,與安靜對照組相比,小鼠灌胃紅景天苷后血漿TC、FFA的水平基本無明顯變化(P＞0.05),而TG的水平明顯下降(P＜0.05)。對照組小鼠120 min無負(fù)重游泳后,與安靜對照組相比,血漿TC、TG顯著下降(P＜0.05),而FFA的水平明顯升高(P＜0.05)。小鼠灌胃紅景天苷后進(jìn)行無負(fù)重游泳,血漿TC、TG、FFA的水平與運(yùn)動對照組相比均顯著降低(P＜0.05,表3)。

Tab.3 SR S effects on blood triglyceride,total cholesterol and free fatty acid level in mice(±s,n=10)

Tab.3 SR S effects on blood triglyceride,total cholesterol and free fatty acid level in mice(±s,n=10)

TC:Total cholesterol;TG:Blood triglyceride;FFA:Free fatty acid;QC:Quiet control group;SQ:SRS quiet group;SC:Sport control group;SS:SR S sport group*P＜0.05 vs QC group;#P＜0.05 vs SC group

Group TC(mmol/L)TG(mmol/L)FFA(μ mol/l)QC 2.51±0.12 1.57±0.15 1256.21 SQ 2.63±0.19 1.42±0.19* 1146.67 SC 2.27±0.13* 1.37±0.06* 1894.25*SS 2.11±0.08*# 1.28±0.25* 1094.38*#

3 討論

正常生理狀態(tài)下,自由基的生成與清除過程保持動態(tài)平衡。長時間劇烈運(yùn)動時,機(jī)體清除氧自由基的能力不足以平衡運(yùn)動應(yīng)激情況下產(chǎn)生的氧自由基,造成抗氧化與氧化失去平衡,使機(jī)體細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)。運(yùn)動時氧自由基的生成增加與運(yùn)動能力的降低存在著線性關(guān)系,主要表現(xiàn)在氧自由基使體內(nèi)各種器官生物膜中產(chǎn)生了脂質(zhì)過氧化作用[4]。MDA是由自由基攻擊生物膜中的多不飽和脂肪酸而形成的脂質(zhì)過氧化物,是衡量機(jī)體自由基損傷程度及體內(nèi)自由基代謝的敏感指標(biāo),測試MDA含量可反映機(jī)體受損程度及體內(nèi)自由基代謝的情況。GSH-Px和SOD都是機(jī)體消除自由基的關(guān)鍵酶,SOD將毒性極大的超氧陰離子(O2-)轉(zhuǎn)化為O2和H2O2,而H2O2與O2-在鐵鰲合物作用下又能反應(yīng)生成活性很強(qiáng)的·OH,GSH-Px可進(jìn)一步催化GSH對H2O2的還原反應(yīng),將H2O2氧化為H2O,防止產(chǎn)生毒性很強(qiáng)的·OH。肝臟是機(jī)體物質(zhì)代謝旺盛的重要器官,其中的自由基代謝及抗氧化酶變化較為明顯。運(yùn)動能力與肝臟的生理機(jī)能密切相關(guān)。大強(qiáng)度劇烈運(yùn)動會導(dǎo)致肝臟產(chǎn)生異常的代謝變化和不同程度的代謝紊亂,同時使肝細(xì)胞的一些結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。本研究結(jié)果顯示,120 min游泳后肝臟抗氧化酶SOD,GSH-Px活性顯著降低,而MDA含量顯著升高,表明劇烈運(yùn)動時,肝組織抗氧化系統(tǒng)受到破壞,氧自由基不能被及時清除,攻擊細(xì)胞膜形成的MDA,脂質(zhì)過氧化程度加強(qiáng),肝功能有所下降,這是與以往研究結(jié)果一致的[5-7];而紅景天苷可提高肝臟內(nèi)SOD和GSH-Px等抗氧化酶活性,降低MDA含量。這表明紅景天苷可能是通過提高機(jī)體的抗氧化酶的活性來起到抗氧化作用的。

糖是機(jī)體無氧運(yùn)動時的主要能源物質(zhì),是三大供能物質(zhì)中唯一在無氧運(yùn)動條件下可以代謝合成ATP的細(xì)胞燃料。糖氧化具有耗氧量低、輸出功率大等優(yōu)點(diǎn),是人體大強(qiáng)度運(yùn)動時所需能量的主要來源[4],同樣,在長時間小強(qiáng)度運(yùn)動時,人體也是首先利用糖氧化供給能量,當(dāng)可利用的糖耗竭時,才動用脂肪和蛋白質(zhì)供能。在長時間大強(qiáng)度運(yùn)動中,運(yùn)動前糖原的儲量直接影響耐力訓(xùn)練和比賽的運(yùn)動能力。對一些以糖酵解供能為主的運(yùn)動項(xiàng)目,賽前足夠的肌糖原儲備也是必要的,因?yàn)榧√窃瓋α窟^低抑制乳酸生成和降低無氧代謝能力。肝糖原對運(yùn)動能力的重要性反映在耐力運(yùn)動中。運(yùn)動時肝糖原分解加快,肝臟釋放葡萄糖入血,以維持血糖平衡。機(jī)體在消耗肌糖原的同時從血液中攝取血糖,血糖可由肝糖原分解加以補(bǔ)充以維持平衡,一旦肌糖原與肝糖原大量被消耗,血糖下降,則可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)供能不足,從而導(dǎo)致運(yùn)動性疲勞的發(fā)生,造成體能下降[8];此外,糖原的儲量耗竭時還可引起草酰乙酸生成量的不足,使脂肪酸氧化生成的乙酰CoA不能與草酰乙酸縮合成檸檬酸進(jìn)入TCA循環(huán)氧化,限制脂肪酸在線粒體內(nèi)氧化供能。因此,人體內(nèi)脂肪的貯存量雖然很多,但仍然需要保證充足的糖原儲備。通過訓(xùn)練和營養(yǎng)生化措施提高組織糖原儲量水平進(jìn)而增強(qiáng)運(yùn)動能力是國內(nèi)外運(yùn)動醫(yī)學(xué)研究的一個重要領(lǐng)域。本研究結(jié)果顯示,紅景天苷可明顯提高安靜狀態(tài)下小鼠肝、肌糖元含量,延緩長時間運(yùn)動導(dǎo)致的小鼠肝、肌糖原的降低以及防止長時間運(yùn)動后血糖的降低。這表明紅景天苷具有增加肝、肌糖原儲備,減少糖損耗,保持血糖濃度穩(wěn)定的作用。其原因可能是紅景天苷促進(jìn)了脂肪向糖的轉(zhuǎn)化,也可能是紅景天苷保護(hù)了肝、肌細(xì)胞膜的完整性,使其功能正常發(fā)揮,從而保證中樞神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動肌及紅細(xì)胞等組織的能量供給,延緩疲勞的發(fā)生,從而提高運(yùn)動能力,這可能是其抗疲勞的機(jī)制之一。

增強(qiáng)運(yùn)動中脂肪氧化代謝的能力,一方面可節(jié)約肌糖原的耗損,有利于提高肌肉的運(yùn)動能力和耐力;另一方面可抑制血漿中游離脂肪酸濃度過高,延緩疲勞的發(fā)生。長時間耐力運(yùn)動可引起糖原儲備的耗竭,脂肪動員加快,使釋放到血漿中的游離脂肪酸(FFA)增加。若血漿游離脂肪酸的生成率超出機(jī)體脂肪氧化利用率,即可引起血漿FFA顯著增高。當(dāng)血漿FFA尤其是不飽和脂肪酸濃度過高時,可以對肌細(xì)胞膜的Na+-ATP酶及肌質(zhì)網(wǎng)的Ca2+-ATP酶的機(jī)能產(chǎn)生抑制,兩種酶水解ATP酶的能力減弱,影響肌細(xì)胞膜動作電位的形成以及肌質(zhì)網(wǎng)對Ca2+的攝取,使肌肉收縮過程和放松過程都受到影響,這是形成機(jī)體運(yùn)動性疲勞的重要原因[9]。此外,由于血漿中游離脂肪酸可與色氨酸競爭性地與白蛋白相結(jié)合,從而使血漿中游離色氨酸濃度增加;而色氨酸是5-羥色胺的前體物質(zhì),5-羥色胺濃度升高也可使機(jī)體中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞[10]。本研究結(jié)果顯示,在安靜狀態(tài)下,小鼠灌胃紅景天苷后,血漿TC、FFA的水平與安靜對照組相比基本無明顯變化,而TG的水平明顯下降,表明紅景天苷可以影響正常小鼠的脂肪代謝,降低小鼠血脂;紅景天苷的這種作用可能是與增強(qiáng)機(jī)體對脂肪的氧化利用有關(guān)。小鼠長時間運(yùn)動后,血漿中的TC、TG與安靜對照組相比顯著下降,而FFA的水平明顯升高;血漿TG降低與運(yùn)動消耗甘油三酯、內(nèi)源性合成甘油三酯減少及脂蛋白脂酶活性提高促進(jìn)了甘油三酯的清除等因素有關(guān)[6];而FFA的水平明顯升高是由于血漿游離脂肪酸的生成率超出機(jī)體脂肪氧化利用率。長時間運(yùn)動后,小鼠灌胃紅景天苷后血漿TC與FFA濃度均低于運(yùn)動對照組,TG也有降低趨勢;表明紅景天苷具有很強(qiáng)的脂肪清除利用能力,對血漿FFA的影響可能在于增加肌肉內(nèi)線粒體的數(shù)量和提高線粒體氧化利用脂肪酸的能力,從而加快血漿中FFA的清除。因此,紅景天苷具有影響不同狀態(tài)下的脂肪代謝,促進(jìn)脂肪利用的作用,這同樣可能是其抗疲勞的機(jī)制之一。

[1]楊曉艷,蘆啟琴,張曉峰.HPLC法測定不同溶劑對紅景天中紅景天苷提取率的影響[J].分析試驗(yàn)室,2006,27(5):295-0297.

[2]孫曉軍,趙 慧,林 杰.紅景天的藥理與制劑研究綜述[J].中國藥師,2005,8(25):415-416.

[3]趙武奇,殷涌光,梁 歧,等.微波輔助提取紅景天苷[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2004,30(2):19-21.

[4]萬炳軍,李艷茹.旱蓮草提取物抗疲勞作用研究[J].安徽體育科技,2007,28(1):51-54.

[5]楊小英,張 鈞,劉華鋼,等.?；撬釓?fù)合液對大鼠抗運(yùn)動疲勞能力的研究[J].體育科技,2007,28(1):43-44.

[6]白曉旭.牛蒡子對大鼠力竭運(yùn)動能力的影響[J].體育學(xué)刊,2006,13(4):53-55.

[7]熊正英,張全江.補(bǔ)充褪黑激素對耐力訓(xùn)練小鼠一次性力竭運(yùn)動后肝臟、骨骼肌與腎臟抗氧化酶的影響[J].中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志,2005,24(2):210-213.

[8]趙文雙,額爾敦,馬譽(yù)友,等.綠健運(yùn)動飲料對運(yùn)動員某些生理指標(biāo)的影響[J].華北國防醫(yī)藥,2007,19(1):43-45.

[9]Clausen T.Na+-K+pump regulation and skeletal muscle contractility[J].Physiol Rev,2003,83(4):1269-1324.

[10]徐傳香,劉洪濤,王 靜.運(yùn)動性疲勞對大鼠脊髓前角5-羥色胺和色胺酸羥化酶表達(dá)的影響[J].中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志,2008,27(5):560-562.