吳秀琴,楊 威,尹玉嬌,何少棲,劉麗霞

茶多酚對一次性力竭運動大鼠氧化應激和炎癥反應的影響

吳秀琴,楊 威,尹玉嬌,何少棲,劉麗霞

目的：探討茶多酚對力竭運動大鼠氧化應激和炎癥因子的影響，為減少運動損傷尋找有效的干預手段。方法：24只雄性SD大鼠按體重隨機分為對照組(C)、力竭組(E )和茶多酚力竭組(F，300 mg/kg/d茶多酚灌胃)，4周后，進行一次力竭游泳運動，測定大鼠血清肌酸激酶(CK)、乳酸脫氫酶(LDH)、丙二醛(MDA)以及炎癥細胞因子白細胞介素(IL-1β，IL-10)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)含量。結果：與C組相比，E組大鼠力竭運動后血清CK、LDH活性和MDA含量顯著升高(P<0.05)；促炎因子TNF-α和抗炎因子IL-10水平顯著增加(P<0.01和P<0.05)。與E組相比，F(xiàn)組大鼠血清CK、LDH活性和MDA含量顯著降低(P<0.05)；促炎因子IL-1β和TNF-α水平顯著下降(P<0.05)，而IL-10/TNF-α比值顯著升高(P<0.05)。相關性分析顯示，MDA與CK和TNF-α之間存在顯著正相關(P<0.05)，與IL-10/TNF-α比值呈非常顯著負相關(P<0.01)。結論：茶多酚補充能提高機體抗氧化狀態(tài)，減輕炎癥反應，對力竭運動的大鼠骨骼肌具有保護作用。

力竭運動；茶多酚；炎癥因子；氧化應激；肌肉損傷

規(guī)律的運動有利于健康，可以降低心血管病、癌癥和糖尿病的風險。然而，劇烈運動能引起攝氧量的顯著增加，隨著代謝活性的提高氧利用率的增加將引起活性氧(ROS)產生增多[24]，當ROS產生的數(shù)量超過內源性抗氧化系統(tǒng)的防御能力時，會出現(xiàn)氧化應激。氧化應激會導致組織和細胞大分子如脂類、蛋白質和核酸的破壞[15]。有證據(jù)表明，運動引起的氧化應激可能與肌肉疲勞、肌肉損傷和運動能力下降有關[16,27,28]。運動后肌肉損傷或ROS增加促進急性期局部炎癥反應，表現(xiàn)為炎癥因子從各類型細胞中產生，刺激中性粒細胞和巨噬細胞向炎癥部位聚集以修復受損組織[19,29]。而浸潤的中性粒細胞和巨噬細胞會產生額外的超氧陰離子，可能加劇肌肉損傷[11,25]。因此，各種能減少劇烈運動自由基產生和抗炎癥的補劑深受人們青睞。

茶多酚是茶葉中提取的多酚類物質，是茶葉的主要有效成分。大量的流行病學研究、體外實驗及動物實驗證實，茶多酚生物活性廣泛，具有抗氧化，降血糖、抗炎、抗腫瘤和免疫調節(jié)作用[5]。以往的研究支持了茶多酚能減輕運動引起的氧化應激[2,4]。然而，茶多酚對運動引起的炎癥的影響以及氧化應激與炎癥之間的關系鮮有報道。本研究的目的是，探討補充茶多酚對力竭運動大鼠血清炎癥因子、氧化應激和肌肉損傷的影響。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

選取6周齡清潔級SD雄性大鼠24只，由福建醫(yī)科大學實驗動物中心提供，質量合格證號：NO.0000999(許可證編號：SCXK(閩)2012-001)，體重157.47±7.65 g。采用國家級標準嚙齒類動物飼料(由北京華阜康生物科技股份有限公司提供，產品許可證號：SCXK(京)2009-0008京飼審(2009)06170)分籠飼養(yǎng)，每籠4只，自由飲食飲水。動物房溫度控制在22±2℃之間，相對濕度45%-55%，自然光照。隔天用消毒液對動物房進行消毒。

1.2 實驗分組和喂養(yǎng)方案

所有大鼠在適應性喂養(yǎng)5天后，按體重隨機分為3組：對照組(C組)，力竭組(E組)，茶多酚力竭組(F組)，每組各8只。F組大鼠按每天300 mg/kg體重的劑量灌胃茶多酚(茶多酚用蒸餾水溶解，含量為92%，由福建省寧德市仙洋洋食品科技有限公司提供)，灌胃給藥體積為1 mL/100 g；C組和E組灌胃等劑量的蒸餾水；每周測量一次大鼠體重并調整給藥體積，補劑干預時間為上午9:00—10:00，每日灌服1次，持續(xù)4周。

1.3 運動方案

C組大鼠不進行任何運動干預；E組和F組大鼠在灌胃結束前4天開始無負重適應性游泳訓練3天，每天20 min。游泳池的規(guī)格為直徑60 cm的塑料圓桶，水深60 cm，水溫32℃±1℃。E組和F組大鼠于最后一次灌胃結束后，次日上午9：00尾部負自身體重3%進行一次性力竭游泳運動。判斷力竭標準：大鼠連續(xù)在水面下運動，沉入水中10 s不能回到水面，撈出后不能完成翻正反射。

1.4 樣本采集與保存

C組大鼠于灌胃結束后次日上午9：00，E組和F組于力竭運動結束后即刻，用20%的烏拉坦溶液麻醉，腹主動脈取全血3 mL置于普通采血管內，室溫放置0.5 h待其自然凝固，4℃，3 000 rpm，離心10 min，留取上層血清，置于-80℃冰箱保存，用于測定CK、LDH、MDA以及炎癥因子IL-1β、TNF-α和IL-10。

1.5 指標檢測

測定MDA采用硫代巴比妥酸法(TBA)法；測定CK采用乙酰半胱氨酸法；測定LDH采用苯肼顯色法；測定炎癥因子采用ELISA方法，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.6 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 各組大鼠血清CK和LDH的變化

如表1所示，與C組相比，E組大鼠力竭運動后CK、LDH水平顯著升高(P<0.05)；與E組相比，F(xiàn)組大鼠血清CK、LDH水平明顯下降(P<0.05)。

表 1 各組大鼠血清CK 、LDH和MDA水平一覽表

Table1 The Levels of Serum CK、LDH and MDA in Different Groups

CK(U/mL)LDH(U/L)MDA(nmol/mL)C組1.35±0.383377.89±1292.163.32±0.51E組1.86±0.35*5085.21±1340.39*4.01±0.34*F組1.41±0.47#3436.58±1299.85#3.53±0.46#

注：*P<0.05，代表與C組相比；#P<0.05，代表與E組相比，下同。

2.2 各組大鼠血清氧化應激水平的變化

如表1所示，與C組比較，E組大鼠血清MDA含量顯著上升(P<0.05)；與E組比較，F(xiàn)組大鼠血清MDA含量明顯下降(P<0.05)。

2.3 各組大鼠血清促/抗炎細胞因子的變化

如表2顯示，與C組相比，E組大鼠血清TNF-α和IL-10水平顯著升高(P<0.01和P<0.05)，IL-1β水平升高但沒有顯著差異(P>0.05)；F組大鼠IL-10水平顯著升高(P<0.05)。與E組相比，F(xiàn)組大鼠血清IL-1β、TNF-α水平顯著下降(P<0.05)，IL-10有升高的趨勢(P>0.05)，而IL-10/TNF-α比值顯著上升(P<0.05)。

2.4 CK、MDA與炎癥因子的相關性

如表3顯示，CK與MDA顯著正相關(P<0.05)，CK、MDA與炎癥因子TNF-α非常顯著正相關(P<0.01)，而MDA與IL-10/TNF-α比值呈非常顯著負相關(P<0.01)。

表 2 各組大鼠血清IL-1β、TNF-α、IL-10和IL-10/TNF-α水平一覽表

Table 2 The Levels of Serum IL-1β、TNF-α、IL-10 and L-10/TNF-α in Different Groups

IL-1β(ng/L)TNF-α(ng/L)IL-10(ng/L)IL-10/TNF-αC組36.11±1.46128.35±13.6073.32±3.890.57±0.03E組37.73±2.11160.37±7.03**83.57±12.19*0.52±0.07F組33.78±4.89#141.07±21.77#84.92±9.95*0.61±0.10#

注：**P<0.01，代表與C組相比。

表 3 CK、MDA和炎癥因子之間的相關性一覽表

Table 3 The Correlation between CK,MDA and Inflammation Cytokines

MDAIL-1βTNF-αIL-10IL-10/TNF-αCK0.59&0.380.65&&0.37-0.34MDA10.380.69&&0.12-0.59&&

注：&表示P<0.05，&&表示P<0.01。

3 討論

許多文獻已證實力竭運動能引起氧化應激、炎癥反應和肌細胞結構損傷，發(fā)現(xiàn)血漿中胞質酶活性增加，即肌酸激酶(CK)和乳酸脫氫酶(LDH)活性增加[8,18,21]。血漿CK和LDH的活性是肌纖維損傷常見的標志物。本研究結果顯示，力竭運動后血清CK、LDH水平顯著升高，與前人的研究結果相一致。運動引起血清CK水平增加表明了肌細胞膜通透性的增加，而CK的增加與脂質過氧化產物丙二醛(MDA)的增加呈顯著正相關(r=0.59,P<0.05)，反映氧化應激參與了肌肉損傷過程。因此，可推測運動引起活性氧產生增加可能影響肌細胞膜的通透性，進而使肌細胞中的酶進入循環(huán)中[20]。與E組相比，F(xiàn)組運動后血清CK和LDH的水平顯著降低，表明茶多酚對力竭運動的大鼠骨骼肌具有保護作用。

在正常生理條件下，氧自由基的產生和抗氧化防御機制處于平衡狀態(tài)，但劇烈運動時，體內的氧化與抗氧化作用將失衡并導致細胞損傷。MDA是氧自由基反復攻擊細胞膜的多不飽和脂肪酸而形成的脂質過氧化產物，被廣泛地用做評價脂質氧化損傷的指標，因此，MDA可作為反映氧化應激的間接指標[15]。力竭運動后血清MDA含量增加已得到證實[6,17,22]。研究認為，力竭運動會使組織中抗氧化酶過度消耗，導致運動后即刻抗氧化酶活性下降，不足以平衡運動應激情況下產生的自由基，多余的自由基會引起不飽和脂肪酸形成脂質過氧化物，超過機體的保護機制，將導致氧化損傷[30]。本研究顯示，力竭運動后大鼠血清MDA含量顯著增加，表明急性力竭運動引起機體氧自由基脂質過氧化反應增強，機體表現(xiàn)為氧化應激狀態(tài)。茶多酚組大鼠血清MDA水平顯著下降，證實了茶多酚的抗氧化作用，與其他研究提出茶多酚能減輕氧化應激的結果相一致[2,4]。茶多酚可能通過激活細胞內抗氧化防御系統(tǒng)或者直接清除自由基[1]，降低脂質過氧化反應產物來減輕急性力竭運動引起的氧化應激，從而有助于推遲肌肉損傷的發(fā)生和發(fā)展。

劇烈運動引起肌肉損傷，機體對運動后組織損傷的反應與感染引起的炎癥免疫應答相似[26]。白細胞被動員和激活，誘導急性期反應，促炎細胞因子產生增加，細胞浸潤和組織損傷[10]。事實上，肌肉損傷引起促炎細胞因子如白細胞介素IL-1β，IL-6和TNF-α的釋放，緊接著激活抗炎細胞因子IL-10及IL-1受體拮抗劑(IL-1ra)的產生?？寡准毎蜃油ㄟ^限制炎癥細胞因子產生，上調其可溶性拮抗劑結合蛋白，抑制炎癥細胞活動來減輕炎癥[7]。近年來，IL-10/TNF-α比值被認為是衡量炎癥反應程度的重要指標，高比值被稱為抗炎比值，低比值則說明存在炎癥反應[3]。本研究發(fā)現(xiàn)，力竭運動后大鼠血清TNF-α含量明顯增加，IL-1β水平有上升的趨勢(P>0.05)，同時IL-10濃度也顯著升高，與運動時促炎細胞因子和抗炎細胞因子之間的平衡假設一致[23,31]。炎癥細胞因子有助于調節(jié)中性粒細胞的快速遷移，進而巨噬細胞進入損傷的肌細胞部位啟動修復過程[9]，通過促炎細胞因子如TNF-α的釋放，有助于受損組織降解。促炎細胞因子如TNF-α和IL-1β的存在可以刺激IL-6和生長因子的產生，從而啟動衛(wèi)星細胞的增值和肌纖維的再生[12]。因此，劇烈運動后血漿TNF-α的升高可能是吞噬作用和肌肉重建的標志[32]。用茶多酚干預后，發(fā)現(xiàn)力竭組大鼠血清TNF-α、IL-1β水平顯著下降，IL-10/TNF-α比值明顯升高，表明茶多酚在力竭運動中可能通過降低促炎因子水平發(fā)揮抗炎作用。

細胞因子與氧化損傷標志物之間存在聯(lián)系，通過相關性分析發(fā)現(xiàn)，MDA與TNF-α呈顯著正相關、與IL-10/TNF-α比值呈顯著負相關，證實了活性氧參與TNF-α從肌肉和免疫細胞的釋放，并且，TNF-α也可能通過激活NADPH氧化酶引起活性氧的合成[13]，使肌肉恢復過程中損傷進一步得到發(fā)展。此外，TNF-α也與CK呈顯著正相關的關系，表明由于運動和ROS產生增加引起的肌細胞膜完整性的變化與促炎性免疫反應相一致。因此，茶多酚可以通過降低脂質過氧化反應產物和促炎細胞因子的水平，顯著提高力竭運動大鼠的抗氧化狀態(tài)并減輕炎癥反應。

4 結論

4周茶多酚干預能提高機體抗氧化狀態(tài)，減輕炎癥反應，對力竭運動的大鼠骨骼肌具有保護作用。

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The Effects of Tea Polyphenols Supplemneton Oxidative Stress and InflammatoryResponse in Rats after Exhaustive Exercise

WU Xiu-qin,YANG Wei,YIN Yu-jiao,HE Shao-xi,LIU Li-xia

Objectives:To study the effects of tea polyphenols supplemnet on oxidative stress and inflammatory response in rats after exhaustive exercise,find out effective interventions for reducing the sports injuries.Methods:Twenty-four male SD rats were randomly divided into three groups according to weight:control group(C),exhaustive exercise group (E),exhaustive exercise with Tea polyphenols (F,dose:300mg/kg/d).4 weeks later,the rats performed once exhaustive exercise,and the serum creatine kinase (CK),lactate dehydrogenase (LDH),malondialdehyde(MDA),the level of inflammatory cytokine:interleukin (IL-1β,IL-10) and the tumor necrosis factor alpha (TNF -a) were examined.Results:Compared with C group,the serum CK and LDH activity and MDA content of E group rats were significantly increased after exhaustive exercise (P<0.05);also,the levels of pro-inflammatory cytokine TNF-a and anti-inflammatory cytokine IL-10 were significantly increased (P<0.01 andP<0.01).Compared with E group,the serum CK and LDH activity and MDA content of F group rats significantly decreased (P<0.05); the levels of pro-inflammatory Cytokine TNF-a and IL-1β were all significantly decreased (P<0.05),whereas the ratio of IL-10/TNF-α was significantly improved(P<0.05).Correlation analysis showed that it appeared positive correlation MDA with CK and TNF-a (P<0.05),but with ratio of IL - 10 / TNF-a,they appeared very significantly negative correlation (P<0.01).Conclusion:The supplement of tea polyphenols can improve the body's antioxidant status,reduce inflammation response and play a protective role to skeletal muscle in rat performing exhaustive exercise.

exhaustiveexercise;teapolyphenols;inflammationcytokines;oxidativestress;skeletalmuscleinjury

1002-9826(2016)01-0092-04

10.16470/j.csst.201601013

2015-05-19；

2015-08-12

吳秀琴(1964-)，女，福建霞浦人，副教授，碩士，碩士研究生導師，主要研究方向為運動人體科學，E-mail:xiuqin415@163.com。

福建師范大學 體育科學學院，福建 福州 350108 Fujian Normal University，F(xiàn)uzhou 350108，China.

G804.23

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