百合對耐力訓練大鼠力竭運動后心肌、肝臟抗氧化作用的研究

周國霞

現代運動生物學研究表明，長時間大強度耐力訓練對人和動物來說都是運動脅迫，會引起酸堿失衡、內分泌系統紊亂，造成機體運動能力的相對下降。因為在這種運動狀態下O2不能完全還原反應的產物超氧陰離子生成量增多，并可引發其它自由基產生，過多的自由基會導致生物膜脂質過氧化(LPO)、核酸蛋白質變性及細胞外可溶成分的降解、線粒體等細胞器的功能障礙、機體能量合成受阻，最終導致運動能力下降從而誘發運動性疲勞的發生。運動醫學界對運動過程中產生的自由基進行了長期的研究，研究發現運動過程中適度補充維生素、中藥等對提高機體抗自由基損傷具有良好的作用。

百合作為百姓餐桌上的一味食物，是我國衛生部審批通過的首批藥食兩用植物，它有著良好的藥用價值還是較好的營養保健食品。百合中含有維生素C、還原糖、黃酮、甾體皂苷等活性物質，這些活性物質可作為還原劑或自由基清除劑而終止自由基反應，起到對自由基的清除作用。

百合作為加工保健食品的原料，其開發前景廣闊。而對其的研究主要集中在醫學和食品領域，有關其在運動醫學方面的研究未見報道。實驗建立大鼠運動模型，研究百合對耐力訓練大鼠抗氧化能力的影響。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗動物分組

實驗動物選取SD健康雄性大鼠24只，體重180-220g，年齡為2月齡。動物飼養條件保證溫度為17℃～23℃，相對濕度為40%～55%。 實驗動物以國家標準制定的嚙齒類動物干燥飼料喂養，自由飲食。

實驗動物分不同的籠進行飼養，飼養一周使大鼠適應后進行實驗研究。隨機將大鼠分為四組即安靜組、安靜力竭組、運動力竭組、百合力竭組，每組各6只。安靜組為不運動正常飼養，可以自由飲水進食；安靜力竭組最后一次力竭運動正常飼養；運動力竭組與百合力竭組進行6周大強度跑臺訓練；同時百合力竭組每天灌胃3ml百合提取物的水溶液(百合購于西安奧晶科技發展有限公司)，百合提取物水溶液劑量按10g/kg/d[1]。其余各組灌胃同體積的蒸餾水，實驗各組動物每三天根據體重調整給藥量。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗動物模型

大鼠運動模型根據大鼠體重/攝氧量回歸方程采用Bedford[2]建立起“遞增負荷跑臺運動模型”，實驗訓練持續6周，每周訓練六天。實驗大鼠正式訓練前，在專業大鼠跑臺以8.2m/min速度完成一周5分鐘的適應性訓練再逐步提高運動強度至百分之八十最大攝氧量。訓練實驗中為保證運動強度而采用聲光、毛刷刺激大鼠尾部，使實驗大鼠在跑臺運動時始終位于跑臺前部。

實驗訓練期最后一天安靜力竭組、運動力竭組、百合力竭組一次性訓練至力竭。力竭判定標準為：動物跟不上預定速度，呼吸深急、幅度大、神精疲倦、俯臥位垂頭，原有刺激驅趕無效。具體實驗方案見下表1。

表1 實驗動物的運動方案

1.2.2 取樣及制備

安靜組大鼠斷髓處死，摘眼球采血，制備血清，并迅速取出心肌和肝臟組織，并置于冰生理鹽水中洗凈血液，用濾紙吸干，-20℃保存備用。安靜力竭組、運動力竭組和百合力竭組大鼠進行一次性力竭運動，在力竭運動后即刻麻醉處死，取心肌和肝臟組織待用。各指標均嚴格使用南京建成生物工程研究所的試劑盒測試。

1.2.3 實驗數據統計處理

2 實驗結果

2.1 不同組別對SOD活性的影響

表2 大鼠不同組織SOD活性的變化 (血清單位：U/ml組織單位:U/mgprot)

注：與安靜力竭組相比較，*表示有顯著性差異(P<0.05);**表示有極顯著性差異 (P<0.01)與運動力竭組相比較，Δ表示有顯著性差異(P<0.05); ΔΔ表示有極顯著性差異 (P<0.01)

與安靜組相比較，#表示有顯著性差異(P<0.05);##表示有極顯著性差異 (P<0.01)

超氧化物歧化酶(SOD)是體內清除超氧陰離子自由基的酶，屬金屬酶類；是自由基鏈式反應中必不可少的酶；是需氧生物體內數千種酶中底物為氧自由基的唯一的酶。SOD對機體的氧化與抗氧化平衡起著至關重要的作用。方差分析結果如下：

心肌：與安靜力竭組相比：運動力竭組的SOD活性下降，百合力竭組的SOD活性呈顯著性升高(P<0.05)；與運動力竭組相比：百合力竭組的SOD活性極其顯著性升高(P<0.01)；與安靜組相比：各組無顯著性變化。

肝臟：與安靜力竭組相比：運動力竭組的SOD活性下降，百合力竭組的SOD活性升高；與運動力竭組相比：百合力竭組的SOD活性升高；與安靜組相比：安靜力竭組SOD活性呈極其顯著性升高(P<0.01)。

由表2可以看出：同一組織不同組別SOD活性變化規律如下：

心肌：百合力竭組>安靜組>安靜力竭組>運動力竭組

肝臟：安靜力竭組>百合力竭組>運動力竭組>安靜組

2.2 百合對大鼠部分組織脂質過氧化降解產物-MDA含量的影響

表3 大鼠不同組織MDA含量的變化(單位：nmol/mgprot)

在自由基代謝過程中，MDA反映自由基對組織細胞膜的損傷程度 ，MDA是自由反應的最終產物之一，其水平的改變可直接或間接反映機體內自由基反應情況。方差分析結果如下：

心肌：與安靜力竭組相比：運動力竭組和百合力竭組的MDA含量顯著性升

高(P<0.01)；與運動力竭組相比：百合力竭組的MDA含量略有降低；與安靜組相比：其余各組MDA含量呈顯著性升高(P<0.05)。

肝臟：與安靜力竭組相比：運動力竭組和百合力竭組的MDA含量略有降低；

與運動力竭組相比：百合力竭組的MDA含量略有降低；與安靜組相比：其余各組MDA含量呈顯著性降低(P<0.05)。

2.3 百合對大鼠過氧化氫酶(CAT)活性的影響

表4 大鼠不同組織CAT活性的變化 (單位：U/mgprot)

過氧化氫酶(CAT)是存在于細胞內過氧化氫酶體中，可催化H2O2分解。CAT是參與機體內產生H2O2與許多有機過氧化物的重要酶，故為機體內重要的清除自由基的酶。方差分析結果如下：

心肌：與安靜力竭組相比：運動力竭組的CAT活性下降，百合力竭組的CAT

活性升高；與運動力竭組相比：百合力竭組的CAT活性極其顯著性升高(P<0.01)；與安靜組相比：各組無顯著性變化。

肝臟：與安靜力竭組相比：運動力竭組的CAT活性略有降低，百合力竭組

的CAT活性顯著性升高(P<0.05)；與運動力竭組相比：百合力竭組的CAT活性顯著升高(P<0.05)；與安靜組相比：各組有不同程度的降低。

2.4 百合對大鼠部分組織總抗氧化能力(T-AOC)的影響

表5 大鼠不同組織T-AOC的變化(單位：單位/毫克蛋白)

總抗氧化能力(T-AOC)：機體防御體系抗氧化能力的強弱與健康程度存在密切聯系，該防御體系有酶促與非酶促兩個體系，酶促反應體系主要有一些酶組成，如SOD、GSH-Px、GST、CAT等，許多酶以微量元素為活動中心，非酶促反應體系中主要為維生素、氨基酸和金屬蛋白質。方差分析結果如下:

心肌：與安靜力竭組相比：運動力竭組的總抗氧化能力降低，百合力竭組的總抗氧化能力升高；與運動力竭組相比：百合力竭組的總抗氧化能力極其顯著性升高(P<0.01)；與安靜組相比：其余各組總抗氧化能力均升高。

肝臟: 與安靜力竭組相比：運動力竭組和百合力竭組的總抗氧化能力均升高；與運動力竭組相比：百合力竭組的總抗氧化能力極其顯著性升高(P<0.05)；與安靜組相比：安靜力竭組總抗氧化能力降低，運動力竭組總抗氧化能力升高，百合力竭組總抗氧化能力呈顯著性升高(P<0.05)。

3 分析與討論

大量的研究證明，自由基特別是氧自由基的主要毒性作用是直接損傷細胞膜，使細胞膜磷脂結構內多不飽和脂肪酸過度氧化，也使具有膜結構的內質網膜、溶酶體膜、線粒體膜等生物膜系統的結構和功能發生損害，導致細胞的廣泛性損傷。因此，可通過測定MDA、SOD、CAT等了解機體細胞受自由基攻擊的嚴重程度和機體清除自由基的能力。

3.1 百合對耐力訓練大鼠心肌組織抗氧化作用的影響

心臟作為泵血的動力器官，直接影響著體內血液循環的速度。如果運動造成心肌組織的損傷，就會使運動過程中能量物質的運輸和代謝受到障礙從而影響運動能力的正常發揮。[3]。

實驗結果顯示：耐力訓練后力竭心肌組織安靜力竭組較運動力竭組SOD活性顯著下降(P<0.05)、、CAT活性稍有下降、MDA含量顯著性升高(P<0.01)、總抗氧化能力降低。以上說明在耐力訓練后再力竭狀態下，機體內不同的抗氧化酶的活性不同，這可能與其清除自由基的專一性有關。

在有氧運動至力竭時，心肌組織的脂質過氧化程度上升，抗氧化酶活力受到抑制，其中SOD、CAT活性較安靜力竭組下降，出現這種結果主要是因為：運動疲勞時，體內自由基生成增多，而抗氧化能力跟不上這種變化，致使自由基生成率大于消除率，抑制了各種抗氧化酶的活性，使抗氧化酶活性不變，甚至下降。

灌服百合提取物的百合力竭組較運動力竭組SOD活性顯著升高(P<0.01)、CAT活性顯著升高(P<0.01)、MDA含量略有降低、總抗氧化能力顯著升高(P<0.01)。說明百合能降低心肌組織在耐力訓練后再力竭運動時所受到的損傷。提示百合具有提高運動條件下心肌抗氧化酶的活性、促進大鼠在運動狀態下消除自由基，增加大鼠心肌防御脂質過氧化物的能力，降低MDA含量。[4]力竭后SOD、CAT等酶的活性降低，灌服百合提取物后抗氧化酶活性顯著升高說明百合中的某些成分可能會與自由基進行積極的反應，猝滅運動過程中體內進行的自由基鏈鎖反應，抑制了氧應激，避免了自由基及自由基衍生物與機體內抗氧化酶直接對抗，從而對組織抗氧化酶如SOD等的生物合成起了保護作用，使抗氧化酶活性水平保持在一個較高的水平。

服用百合提取物提高心肌抗氧化酶的活性從而延緩運動疲勞的又一可能機制是：缺氧是造成運動員運動耐力下降的主要因素之一。文獻報道百合有血液動力學方面的作用，如增加冠狀脈流量，降低動脈血壓，降低心肌耗氧量等。百合可增加紅細胞供氧能力、提高有氧代謝酶的活性。[5]能明顯降低大鼠耗氧速度和耗氧量，顯著提高大鼠耐缺氧能力，進而增強運動耐力。

3.2 百合對耐力訓練大鼠肝臟組織抗氧化作用的影響

通過實驗結果顯示：耐力訓練后再力竭運動中肝臟組織安靜力竭組較運動力竭組SOD活性下降、與安靜組相比， CAT活性稍有下降、MDA含量略有降低、總抗氧化能力升高。以上結果說明在耐力訓練后力竭這種運動狀態下，大鼠肝組織抗氧化系統受到破壞、脂質過氧化程度加強，肝組織中不同的抗氧化酶對此運動的應激不同。[6]。

然而服用百合提取物的百合力竭組較運動力竭組SOD活性升高、、CAT活性顯著升高(P<0.05)、、MDA含量略有降低、總抗氧化能力顯著升高(P<0.01)。說明百合具有降低肝臟組織在耐力訓練后再力竭運動時所受到的損傷。

本研究中，運動力竭組與百合力竭組相比較，抗氧化酶活性升高，探究其原因在于給運動大鼠服用百合提取物后減少了大鼠力竭運動后肝臟組織內自由基的增加量，整體加快了體內自由基的清除，減少了自由基對肝臟組織細胞脂質成分的過氧化損傷。百合中含有多糖、維生素C、甾體皂苷、黃酮等生物活性物質，大量藥理作用表明：百合具有抗氧化和清除自由基作用。因此百合能明顯提高力竭運動后大鼠肝組織抗氧化酶的活力，而力竭運動由于體內內源性自由基的驟然增加，超過了SOD，的消除能力，引起體內出現明顯的脂質過氧化與抗氧化之間平衡的代謝紊亂和脂質過氧化損傷現象，這種現象與運動時能量消耗增加，對氧的需求量也增加，使體內的內源性自由基的生成量同時增加，并且自由基的生成已經超過了體內自由基的防御系統酶類的清除能力，導致SOD等抗氧化酶的活性下降。

4 結論

服用百合提取物后對耐力訓練大鼠力竭運動后心肌、肝臟都表現出明顯的抗脂質過氧化和清除自由基的能力。同時表現出對同一狀態下不同組織自由基代謝的影響不同。

[1] 曾明,李守漢.蘭州百合抗運動性疲勞的實驗研究[J].山西師大體育學院學報,2005,20(1):111.

[2] Bedford TG,Tipton CM,Wilson NC,et al.Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures[J].JAppl Physiol,1979, 47(6):1278-1283.

[3] MariaL,et al.Oxidative stress,exercise and antioxidant supplemention[J].Toxico-logy,2003,189:41-54.

[4] DaviesKJA,et al .Biochemical Biophysics Reseach[J].Communication,1998,17(2):121-123.

[5] 唐量,熊正英.蘆薈對運動訓練小鼠肝組織自由基代謝及超微結構影響的實驗研究[J] .中國運動醫學雜志,2002,21(6) :607-609.

[6] 代毅等.力竭游泳后大鼠腦自由基代謝動態變化研究[J].成都體育學院學報, 2000,26(4):84-86.