高強度間歇訓練聯合黃芪多糖對大鼠心肌損傷改善作用

高品操，陸神義，陳慧芳

(1.湖南醫藥學院 康復醫學與保健學院,湖南 懷化 418000；2.湖南醫藥學院侗醫藥重點研究所 湖南 懷化 418000；3.廣西師范大學 體育與健康學院,廣西 桂林 541000；4.杭州蕭山中醫院 中醫康復科,浙江 杭州 310000 )

0 引言

眾所周知，心肌缺血（ischemia）損傷對身體、組織和細胞有嚴重的損害作用。心血管疾病主要由心肌缺血所導致，如心肌梗死、心力衰竭、心律不齊等是最常見的疾病，也是臨床心臟病發病率和死亡率的主要原因[1]。據《中國心血管病報告（2018）》顯示[2]：我國心血管病現患人數2.9億，心血管病死亡率仍居首位，高于腫瘤及其他疾病，每5例死亡中就有2例死于心血管病。

黃芪多糖是我國中草藥黃芪的有效成份，研究發現黃芪多糖具有抗炎、抗氧化、抗病毒、調節免疫等作用[3-4]，對心血管疾病預防起到重要作用。有研究顯示對大鼠心肌缺血再灌注損傷事前進行黃芪多糖或間歇運動訓練預處理后心肌酶各項指標均下降，對心肌損傷具有保護作用[5-8]，然而這些研究均為對大鼠心肌損傷前的預處理，而對心肌損傷后給予黃芪多糖或間歇康復訓練研究較少。本研究擬觀察間歇康復訓練聯合黃芪多糖對大鼠心肌缺血損傷后是否有改善作用。

1 研究方法

1.1 實驗材料

黃芪多糖、異丙腎上腺素（ISO）由吉林省中醫中藥研究所購買，Caspase-3 蛋白、CK、HK均在美國APExBIO公司購買，雄性SD大鼠（購于浙江省實驗動物中心）30 只，6周齡，體重170～210g。實驗設備包括小動物跑臺、小動物呼吸肌、BL-生物技能實驗系統、722分光光度計、常規免疫組化儀器，心電圖。

1.2 實驗分組

選取6周齡清潔級雄性SD大鼠30只，分籠飼養，以國內標準嚙齒類動物飼料喂養，自由飲食，室內空氣流通，相對濕度60%±10%，溫度23℃±2℃。訓練期間生活習性和飼養等各種條件均嚴格控制。在實驗室適應3天后隨機分為：對照組（Control,C）模型組（Model,M組）、高強度間歇訓練組（High Intensity Interval Training,H）、黃芪多糖組（Astragalus polysaccharide,A）、聯合組（High Intensity Interval Training and Astragalus polysaccharide,HA），每組6只。

1.3 實驗方案

1.3.1 心肌損傷模型制備

參考心肌損傷動物模型建立方案[9]，除對照組外將所有大鼠進行腹腔注射異丙腎上腺素（ISO）大劑量10mg/kg ，以心電圖S-T段抬高≥0.15mV為心肌缺血損傷造模成功指標。

1.3.2 間歇康復訓練及黃芩多糖注射方案

①對照組與模型組（M）：正常進食，自由飲水，不進行任何訓練活動；②高強度間歇訓練（H）：在造模后第1天，先進行小強度（速度為10m/min）短時間3min跑臺適應性訓練2天，之后第3天器進行4周大強度間歇性跑臺運動，速度為30m/min（相當于75%VO2max），每次運動5min，休息5min，重復6次，全程時間為60min；每天1次，每周5次；③黃芪多糖（A）：造模后第1天給大鼠髂靜脈黃芪多糖（APS,30mg/kg)推入注射,每天1次，每周5次，連續4周；④聯合組（HA），采用高強度間歇訓練+黃芪多糖注射方案，先按照黃芪多糖組給予注射黃芪多糖，之后按照高強度間歇訓練組方案進行訓練。

1.3.3 血清心肌酶指標測試

在訓練方案結束后第2天進行腹腔采血以備心肌酶指標肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）測試，所有操作方法按相關說明進行。

1.3.4 心肌組織制作

采血后立刻取出大鼠心肌組織，分成兩份，一份液氮保存以備Caspase-3 蛋白酶測試，一份置于10%甲醛液中保存48 h。固定脫水后，用石蠟包埋，進行連續切片，每片厚約5μm，HE染色封片。Caspase-3 蛋白酶采用ELISA測試法，操作根據相關試劑盒說明進行。

1.4 統計學方法

采用SPSS 17. 0 軟件進行統計分析，數據以均數±標準差表示，兩組間比較采用t檢驗，多組間的比較采用單因素方差分析，P<0.05為差異有統計學意義。

2 研究結果

各組Caspase-3蛋白和心肌酶表達水平與對照組相比，模型組的Caspase-3蛋白、心肌酶CK與LDH均顯著增加，差異具有顯著性（P<0. 01）；與模型組相比，間歇訓練組（I）、黃芪多糖組（A）及聯合組的Caspase-3蛋白、心肌酶CK與LDH均顯著下降，差異具有顯著性（P<0. 01），與間歇訓練組及黃芪多糖組相比，聯合組的Caspase-3蛋白、心肌酶CK與LDH均顯著下降，差異具有顯著性（P<0. 01），見表1。

表1 各組大鼠Caspase-3和心肌酶變化(±s)

表1 各組大鼠Caspase-3和心肌酶變化(±s)

注：與C相比，★P<0.01;與M組相比，#P<0.01;與H、A相比，&P<0.01。

組別 N Caspase-3（nmol/L） CK（U/mL） LDH（U/L）C 6 0.485±0.036 0.400±0.048 4819.16±219.66 M 6 1.453±0.091* 1.335±0.080* 9280.43±529.37*H 6 0.983±0.083# 0.798±0.029# 7067.51±188.17#A 6 0.930±0.091# 0.753±0.034# 6993.32±304.47#HA 6 0.795±0.043#& 0.638±0.024#& 6009.47±185.27#&

3 討論

心肌缺血損傷或心肌梗死后，導致部分心肌細胞凋亡或壞死，同時心肌本身獲取血供及營養下降，整個心肌收縮能力下降，進一步導致心臟泵血功能障礙[10]。心肌酶CK、LDH是反映心肌梗死和損傷的標志物。心肌損傷和梗死后，心肌細胞出現凋亡和壞死，細胞膜結構和通透性改變，心肌細胞中CK、LDH釋放入血，血液中心肌酶含量將大大增加，間接反映心肌損傷程度。Caspase-3蛋白酶是調控細胞凋亡的關鍵蛋白酶，激活后會促發下游的級聯反應導致細胞凋亡發生因此Caspase-3蛋白又稱為“死亡蛋白酶”。研究顯示Caspase-3蛋白酶在心肌細胞缺氧達到3小時會顯著上升[11]，當超過6小時后Caspase-3蛋白酶會達到高峰[12]，這些研究證明Caspase-3蛋白酶在心肌缺血后心肌細胞凋亡中起到重要作用。

本研究通過大劑量異丙腎上腺素（ISO）腹腔注射成功復制大鼠心肌梗死損傷模型，其心電圖、心肌代謝改變與動脈粥樣硬化大鼠接近，研究結果也顯示，與健康對照組相比，大劑量異丙腎上腺素（ISO）腹腔注射后的模型組大鼠心肌Caspase-3蛋白、心肌酶CK與LDH均顯著增加，表明異丙腎上腺素（ISO）腹腔注射復制大鼠心肌損傷模型是有效的。

與有氧運動不同的是，本研究高強度間歇訓練往往采用高強度運動或間歇休息組合完成，其堅持性和趣味性要顯著高于中等強度有氧運動[13]。以往研究顯示8周高強度間歇運動使心力衰竭患者VO2max顯著提高，而中等強度有氧運動卻沒有差異。Wang B等人也發現8周高強度間歇訓練后顯著改善心肌缺血后左室舒張末壓(LVEDP)、左室收縮壓(LVSP)和最大舒張峰值速度(-dP/dtmax)。此外，它還能保持心臟功能，減少梗死面積，保護心肌結構，增加血管生成，減少肌成纖維細胞和膠原蛋白積累[14]。另外Ghanimati R等研究發現2周的高強度間歇訓練可以增加G-CSF（粒細胞集落刺激因子）和C-kit（酪氨酸激酶）水平，可增加心臟保護作用，減少心臟損傷[15]。本研究通過對心肌損傷后大鼠進行短期4周間歇性康復訓練或（和），發現大鼠心肌Caspase-3和心肌酶CK與LDH顯著減少，證明4周高強度間歇性康復訓練或黃芪多糖對可以有效減少Caspase-3蛋白酶含量，從而減少心肌細胞凋亡，從而降低心肌酶CK與LDH血清含量，這與Ghanimati R等研究結果一致[15]，說明短期內高強度間歇訓練可以增強對心肌損傷后的保護作用。另外心肌損傷后會產生大量自由基，引發鏈式脂質過氧化反應，促使心肌細胞進一步發生氧化損傷。黃芪多糖具有抗氧化、抗自由基能力，可以阻止細胞氧化損傷。本研究通過4周黃芪多糖處理后大鼠心肌Caspase-3蛋白酶和心肌酶CK與LDH含量均得到顯著減少，說明心肌缺血損傷后通過黃芪多糖處理同樣起到改善作用。本研究結果還發現聯合組大鼠心肌Caspase-3蛋白酶和心肌酶CK與LDH含量均低于高強度間歇訓練組和黃芪多糖組，說明高強度間歇性康復訓練聯合黃芪多糖對心肌損傷改善作用更佳。

綜上所述，高強度間歇訓練或黃芪多糖對心肌損傷后均有改善作用，它們的聯合效應更好。