姜黄素对力竭运动大鼠心肌细胞损伤保护机制研究

　　【摘 要】姜黄素是姜黄中提取的酚类物质，除了可以作为色素添加剂以外，其药理作用还与其抗氧化性及自由基清除作用有关。机体在进行高强度运动以后会产生过量的自由基，对机体心肌细胞等组织造成伤害，姜黄素对于过量自由基的清除具有一定的作用，文章主要对姜黄素对力竭运动大鼠心肌细胞损伤的保护机制进行实验性研究。
　　【关键词】姜黄素;自由基;心肌细胞
　　一、实验材料与方法
　　SD雄性大鼠30只，建立大鼠大强度跑台训练模型，将大鼠随机分为安静组（A），运动对照组（B）和运动+姜黄素组（C）。动物饲养室内温度20℃ ～ 26℃ ，湿度为43%～ 71% ;光照随同自然变化。各组自由摄食饮水;c组每天灌服姜黄素1次，剂量和b组灌服等量生理盐水。 b、c组于跑台上进行5周的适应性训练，强度每周递增，训练量20 min/d。第6、7周的强度为35 m/min，训练量30 min/d。第8周第1天力竭运动后称重、麻醉处死、取材。力竭判断的标准为：大鼠爬卧跑台，10 s内无法完成翻正反射。股动脉取血室温下凝固，凝固后用竹签沿试管壁四周轻轻剥离血块，使血清尽快析出。然后置离心机2号角转2 500～ 3 000 rpm/min离心15 min，测SGOT、SGPT。称取适量肝组织和心肌组织，制备10%匀浆液，于低温离心机离心15 min，6 000 r/min，取上清液测SOD、GSH-Px、CAT活性和MDA含量。
　　（一）红细胞膜的制备
　　抗凝血2 000 r/min，4℃下离心5 min，除去血浆和灰白色的白细胞层，按1： 2左右的比例加入150 mmol/l NaCl、10mmol/l Tris-HCl配置成的pH为7.4～ 7.5的缓冲液，将沉淀的红细胞悬浮，继而以2 000 r/min离心5 min，除去上清液。如此重复洗涤3次。沉积的红细胞按1 /10（V /V）加入预冷的双蒸水，均匀搅拌2 min，待完全溶血后，以8 000～1 000 r/min 4℃离心20 min，将沉淀重复上法再洗涤3次，得到沉淀的乳白色的红细胞膜。
　　（二）抗氧化酶的活性及MDA含量的测定
　　大鼠血清肌酸激酶（CK）、谷草转氨酶（SGOT）、谷丙转氨酶（SGPT）、乳酸脱氢酶（LDH）的活性测定采用ACE全自动生化分析仪（美国）。超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、过氧化氢酶（CAT）、细胞膜Na+ -K+ -ATP酶活性测定、MDA含量测定采用南京建成生物研究所产的试剂盒。
　　（三）统计处理
　　用Excel软件对所测数据进行处理，结果以平均数±标准差表示，数据进行组间t检验。
　　二、研究结果
　　（一）心肌组织抗氧化酶活性和MDA含量的比较
　　运动组较安静组大鼠心肌组织的总SOD活性显著升高（P <0.05），GSH-Px活性显著下降（P <0.01），MDA含量显著下降（P <0.05），CAT活性变化无统计学意义。运动+ Cur组较运动组SOD、CAT和GSH-Px活性都显著升高（P <0.05）
　　（二）红细胞膜MDA含量，Na+ ，K+ -ATP酶活性及膜流动性的比较
　　B组较A组MDA含量升高18.92% （P <0.05），Na+ ，K+ -AT酶活性下降26.28% （P <0.05），荧光偏振度升高20.85% （P <0.05）。C组较B组MDA含量显著下降8.26%（P <0.05），Na+ ，K+ -AT酶活性升高21.76% （P <0.05），荧光偏振度降低11.99% （P <0.05）。相关分析表明，红细胞膜MDA含量与荧光偏振度p也呈显著正相关（r= 0.3625，P <0.05），即红细胞膜MDA含量越大，红细胞膜的流动性越小。
　　三、分析讨论
　　运动训练使自由基产生增多，而自由基又与一系列病理损伤有关，是诱发疲劳的原因之一。自由基诱发组织细胞膜发生脂质过氧化反应，产生过氧化脂质（LPO），其分解产物丙二醛（MDA）。SOD、CAT和GSH-Px是机体组织和细胞中重要的抗氧化酶，在一定程度上阻断了自由基链式反应，从而防止自由基进一步对细胞及亚细胞器的损伤。但不同的运动方式对酶的影响不同。大鼠心肌、红细胞膜的脂质过氧化产物丙二醛含量较安静组显著升高。说明疲劳运动引发上述组织发生了明显的脂质过氧化反应。血清酶活性高低能反映机体相應组织损伤的情况。运动组较安静组血清CK、SGOT、SGPT和LDH活性都呈显著性下降，表明由于疲劳运动导致大鼠心肌发生了明显的损伤，组织酶大量渗出，导致血清酶活性升高。
　　从抗氧化酶变化情况来看，各组织SOD活性较安静组都有不同程度的升高，而各组织CAT和GSH-Px活性都有不同程度的降低。一般认为，适量运动能使体内抗氧化酶活性普遍增加，疲劳运动会使其活性下降，本实验结果可能与实验模型及运动方式有关。运动组较安静组膜Na+ ，K+ -AT酶活性下降26.28% （P <0.05），荧光偏振度升高20.85% （P<0.05），说明大鼠红细胞膜在过量自由基攻击下受到了严重的脂质过氧化损伤，膜的流动性下降。红细胞膜脂的流动性是决定红细胞变形性的一个重要因素，红细胞膜脂流动性的下降导致运动能力下降，其原因可能是自由基反应可直接作用于膜蛋白，造成肤链断裂或交联，而且，丙二醛也可交蛋白，使蛋白变性，导致膜结构和功能异常。
　　从抗自由基氧化的角度进行抗疲劳药物筛选的方法已得到公认，而姜黄素作为天然的、高效的抗氧化物质已进行了深入研究。姜黄素分子结构中具有酚和β-二酮功能基团。它通过消除活性自由基、含氧化合物和螯合金属离子来表现其优良的抗氧化性，可以看出，服用姜黄素运动组较运动对照组大鼠心肌、红细胞膜的脂质过氧化产物丙二醛含量都显著降低，血清CK、SGOT、SGPT和LDH活性也都有显著的降低。同时，各组织SOD活性、CAT活性和GSH-Px活性都有不同程度的升高，其中，姜黄素对上述组织CAT活性和GSH-Px活性有显著性升高，对心肌组织SOD活性有显著性升高。总体结果表明，姜黄素具有升高机体组织抗氧化酶活性及降低组织脂质过氧化反应的作用，从而降低了大鼠心肌损伤。姜黄素+运动组大鼠红细胞膜Na+ ，K+ -AT酶活性升高21.76% （P <0.05），荧光偏振度降低11.99% （P <0.05），说明姜黄素提高了红细胞膜离子泵活性和膜脂流动性，保护了红细胞的结构和功能。
　　综上所述，大强度疲劳运动导致机体组织发生明显脂质过氧化反应，组织严重受损，服用一定剂量姜黄素后，这种损伤程度明显减轻。姜黄素抗疲劳作用的机制与其抗氧化性及清除自由基有关。许多研究证明，姜黄素氧化性比α-生育酚高，而且，其毒性极低，来源广、价格低廉，作为运动保健食品或添加剂都具有理想的开发前景。
　　【参考文献】
　　[1]姜黄素对耐力训练大鼠心肌、肝脏自由基代谢影响的实验研究[J]. 赵亮，刘永涛，惠飞虎.北京体育大学学报. 2007（09）
　　[2]姜黄素对运动大鼠血液、肝和心肌组织部分生化指标的影响[J]. 徐明生，池爱平，陈锦屏.食品科学. 2006（01）
　　作者简介：李臻（1984—），女，河南洛阳人，河南大学民生学院副教授。
　　项目来源：2019年度河南省教育厅重点项目，项目名称：姜黄素用于缓解力竭运动对心肌细胞损伤研究，项目编号：19A310008