姜黃素對力竭運動大鼠心肌細胞損傷保護機制研究

【摘 要】姜黃素是姜黃中提取的酚類物質，除了可以作為色素添加劑以外，其藥理作用還與其抗氧化性及自由基清除作用有關。機體在進行高強度運動以后會產生過量的自由基，對機體心肌細胞等組織造成傷害，姜黃素對于過量自由基的清除具有一定的作用，文章主要對姜黃素對力竭運動大鼠心肌細胞損傷的保護機制進行實驗性研究。

【關鍵詞】姜黃素;自由基;心肌細胞

一、實驗材料與方法

SD雄性大鼠30只，建立大鼠大強度跑臺訓練模型，將大鼠隨機分為安靜組（A），運動對照組（B）和運動+姜黃素組（C）。動物飼養室內溫度20℃ ～ 26℃ ，濕度為43%～ 71% ;光照隨同自然變化。各組自由攝食飲水;c組每天灌服姜黃素1次，劑量和b組灌服等量生理鹽水。 b、c組于跑臺上進行5周的適應性訓練，強度每周遞增，訓練量20 min/d。第6、7周的強度為35 m/min，訓練量30 min/d。第8周第1天力竭運動后稱重、麻醉處死、取材。力竭判斷的標準為：大鼠爬臥跑臺，10 s內無法完成翻正反射。股動脈取血室溫下凝固，凝固后用竹簽沿試管壁四周輕輕剝離血塊，使血清盡快析出。然后置離心機2號角轉2 500～ 3 000 rpm/min離心15 min，測SGOT、SGPT。稱取適量肝組織和心肌組織，制備10%勻漿液，于低溫離心機離心15 min，6 000 r/min，取上清液測SOD、GSH-Px、CAT活性和MDA含量。

（一）紅細胞膜的制備

抗凝血2 000 r/min，4℃下離心5 min，除去血漿和灰白色的白細胞層，按1： 2左右的比例加入150 mmol/l NaCl、10mmol/l Tris-HCl配置成的pH為7.4～ 7.5的緩沖液，將沉淀的紅細胞懸浮，繼而以2 000 r/min離心5 min，除去上清液。如此重復洗滌3次。沉積的紅細胞按1 /10（V /V）加入預冷的雙蒸水，均勻攪拌2 min，待完全溶血后，以8 000～1 000 r/min 4℃離心20 min，將沉淀重復上法再洗滌3次，得到沉淀的乳白色的紅細胞膜。

（二）抗氧化酶的活性及MDA含量的測定

大鼠血清肌酸激酶（CK）、谷草轉氨酶（SGOT）、谷丙轉氨酶（SGPT）、乳酸脫氫酶（LDH）的活性測定采用ACE全自動生化分析儀（美國）。超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、過氧化氫酶（CAT）、細胞膜Na+ -K+ -ATP酶活性測定、MDA含量測定采用南京建成生物研究所產的試劑盒。

（三）統計處理

用Excel軟件對所測數據進行處理，結果以平均數±標準差表示，數據進行組間t檢驗。

二、研究結果

（一）心肌組織抗氧化酶活性和MDA含量的比較

運動組較安靜組大鼠心肌組織的總SOD活性顯著升高（P <0.05），GSH-Px活性顯著下降（P <0.01），MDA含量顯著下降（P <0.05），CAT活性變化無統計學意義。運動+ Cur組較運動組SOD、CAT和GSH-Px活性都顯著升高（P <0.05）

（二）紅細胞膜MDA含量，Na+ ，K+ -ATP酶活性及膜流動性的比較

B組較A組MDA含量升高18.92% （P <0.05），Na+ ，K+ -AT酶活性下降26.28% （P <0.05），熒光偏振度升高20.85% （P <0.05）。C組較B組MDA含量顯著下降8.26%（P <0.05），Na+ ，K+ -AT酶活性升高21.76% （P <0.05），熒光偏振度降低11.99% （P <0.05）。相關分析表明，紅細胞膜MDA含量與熒光偏振度p也呈顯著正相關（r= 0.3625，P <0.05），即紅細胞膜MDA含量越大，紅細胞膜的流動性越小。

三、分析討論

運動訓練使自由基產生增多，而自由基又與一系列病理損傷有關，是誘發疲勞的原因之一。自由基誘發組織細胞膜發生脂質過氧化反應，產生過氧化脂質（LPO），其分解產物丙二醛（MDA）。SOD、CAT和GSH-Px是機體組織和細胞中重要的抗氧化酶，在一定程度上阻斷了自由基鏈式反應，從而防止自由基進一步對細胞及亞細胞器的損傷。但不同的運動方式對酶的影響不同。大鼠心肌、紅細胞膜的脂質過氧化產物丙二醛含量較安靜組顯著升高。說明疲勞運動引發上述組織發生了明顯的脂質過氧化反應。血清酶活性高低能反映機體相應組織損傷的情況。運動組較安靜組血清CK、SGOT、SGPT和LDH活性都呈顯著性下降，表明由于疲勞運動導致大鼠心肌發生了明顯的損傷，組織酶大量滲出，導致血清酶活性升高。

從抗氧化酶變化情況來看，各組織SOD活性較安靜組都有不同程度的升高，而各組織CAT和GSH-Px活性都有不同程度的降低。一般認為，適量運動能使體內抗氧化酶活性普遍增加，疲勞運動會使其活性下降，本實驗結果可能與實驗模型及運動方式有關。運動組較安靜組膜Na+ ，K+ -AT酶活性下降26.28% （P <0.05），熒光偏振度升高20.85% （P<0.05），說明大鼠紅細胞膜在過量自由基攻擊下受到了嚴重的脂質過氧化損傷，膜的流動性下降。紅細胞膜脂的流動性是決定紅細胞變形性的一個重要因素，紅細胞膜脂流動性的下降導致運動能力下降，其原因可能是自由基反應可直接作用于膜蛋白，造成膚鏈斷裂或交聯，而且，丙二醛也可交蛋白，使蛋白變性，導致膜結構和功能異常。

從抗自由基氧化的角度進行抗疲勞藥物篩選的方法已得到公認，而姜黃素作為天然的、高效的抗氧化物質已進行了深入研究。姜黃素分子結構中具有酚和β-二酮功能基團。它通過消除活性自由基、含氧化合物和螯合金屬離子來表現其優良的抗氧化性，可以看出，服用姜黃素運動組較運動對照組大鼠心肌、紅細胞膜的脂質過氧化產物丙二醛含量都顯著降低，血清CK、SGOT、SGPT和LDH活性也都有顯著的降低。同時，各組織SOD活性、CAT活性和GSH-Px活性都有不同程度的升高，其中，姜黃素對上述組織CAT活性和GSH-Px活性有顯著性升高，對心肌組織SOD活性有顯著性升高。總體結果表明，姜黃素具有升高機體組織抗氧化酶活性及降低組織脂質過氧化反應的作用，從而降低了大鼠心肌損傷。姜黃素+運動組大鼠紅細胞膜Na+ ，K+ -AT酶活性升高21.76% （P <0.05），熒光偏振度降低11.99% （P <0.05），說明姜黃素提高了紅細胞膜離子泵活性和膜脂流動性，保護了紅細胞的結構和功能。

綜上所述，大強度疲勞運動導致機體組織發生明顯脂質過氧化反應，組織嚴重受損，服用一定劑量姜黃素后，這種損傷程度明顯減輕。姜黃素抗疲勞作用的機制與其抗氧化性及清除自由基有關。許多研究證明，姜黃素氧化性比α-生育酚高，而且，其毒性極低，來源廣、價格低廉，作為運動保健食品或添加劑都具有理想的開發前景。

【參考文獻】

[1]姜黃素對耐力訓練大鼠心肌、肝臟自由基代謝影響的實驗研究[J]. 趙亮，劉永濤，惠飛虎.北京體育大學學報. 2007（09）

[2]姜黃素對運動大鼠血液、肝和心肌組織部分生化指標的影響[J]. 徐明生，池愛平，陳錦屏.食品科學. 2006（01）

作者簡介：李臻（1984—），女，河南洛陽人，河南大學民生學院副教授。

項目來源：2019年度河南省教育廳重點項目，項目名稱：姜黃素用于緩解力竭運動對心肌細胞損傷研究，項目編號：19A310008