中藥有效成分干預運動性骨骼肌損傷的作用機制研究進展

張碧峰，劉建軍，安文博，元寶華，劉曉婷

1.甘肅中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院骨科（蘭州 730000）

2.甘肅中醫(yī)藥大學中醫(yī)臨床學院（蘭州 730000）

長時間體力活動或高強度劇烈活動可誘發(fā)自由基生成、炎癥反應、激素水平波動甚至骨骼肌質(zhì)膜破壞等一系列生化變化，從而導致運動性骨骼肌損傷（exercise-induced skeletal muscle damage, EIMD）[1]。EIMD 發(fā)生率約占運動醫(yī)學損傷的10%～55%[2]，對于體育運動愛好者及專業(yè)運動員的成績表現(xiàn)及肌肉損傷后競技狀態(tài)恢復情況具有重要影響，并且嚴重影響體力勞動者的工作和生活。本文就近年來關于中藥有效成分治療EIMD 的作用機制做一綜述，以期為EIMD 治療和康復提供參考和依據(jù)。

1 EIMD概述

EIMD 是指宏觀和微觀結構水平上的肌肉纖維發(fā)生了物理損傷，涉及肌節(jié)、細胞膜和結締組織，多表現(xiàn)為暫時性肌肉功能損害，如力量產(chǎn)生能力下降、活動度縮小、患肢腫脹、僵硬增加和肌肉疼痛[3]。影響EIMD 發(fā)生的因素較多，包括離心肌收縮、運動強度、運動期間募集的骨骼肌纖維類型、肌肉收縮速度和運動期間關節(jié)活動度等[4]。

EIMD 在中醫(yī)學上屬于“筋傷”范疇，病機多為經(jīng)筋扭挫致氣滯血瘀、脈絡不通，治療以活血化瘀、舒筋活絡為主，臨床常用消腫止痛、活血化瘀的方藥[5]。中藥治療EIMD 具有價格實惠、治療靶點多、療效明顯、副作用小等特點[6]。研究表明，隨著中藥成分的分離、提純及合成等技術的快速發(fā)展，中藥有效成分逐漸被多靶點、多途徑應用，為指導EIMD 臨床用藥提供了參考和方向[7]。

2 中藥有效成分促EIMD修復機制及參與調(diào)控的通路

皂苷類、多酚類、多糖類、黃酮類等中藥有效成分可以抑制受損骨骼肌組織的炎癥及氧化應激（oxidative stress, OS）反應，干預線粒體自噬，促進肌衛(wèi)星細胞（muscle satellite cells, SCs）增殖分化，調(diào)控相關信號通路，緩解骨骼肌受損狀態(tài)，促進受損骨骼肌組織修復。中藥有效成分治療EIMD 的概況見表1。

表1 中藥有效成分治療EIMD Table 1.Active components of traditional Chinese medicine in the treatment of EIMD

2.1 多酚類

刺梨果中的有效成分刺梨果粉屬多酚類物質(zhì)，可以提高骨骼肌損傷模型大鼠機體內(nèi)谷胱甘肽（glutathione, GSH）濃度及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性，上調(diào)核紅細胞2 相關因子2（nuclear factor erythroid-2 related factor 2, Nrf2）、血紅素氧合酶1（heme oxygenase-1,HO-1）、抗凋亡因子B 淋巴細胞瘤-2（B-cell lymphoma-2, Bcl-2）表達，降低Bcl-2 相關X 蛋白（Bax）、丙二醛（malondialdehyde, MDA）水平，通過激活抗氧化基因，減少活性氧（reactive oxygen species, ROS）導致的細胞損傷，調(diào)控Bcl-2 表達以減輕細胞凋亡，使細胞處于穩(wěn)定狀態(tài)，提示刺梨果粉可介導Nrf2 信號通路，有效增加抗氧化能力，保護骨骼肌減緩骨骼肌損傷[8,32]。

白藜蘆醇從中草藥虎杖中提取而來，屬多酚類化合物。炎癥反應可影響受損肌肉的修復進程，超量運動導致的肌肉受損會造成肌原纖維結構破壞、肌纖維節(jié)段性壞死和肌膜穩(wěn)定性降低，中性粒細胞和巨噬細胞等免疫細胞在肌肉組織受損后被激活，巨噬細胞可影響炎癥和急性損傷愈合反應的特化細胞[33-34]。在此過程中，部分巨噬細胞向M1 型極化吞噬壞死纖維并釋放大量促炎細胞因子，激發(fā)促肌信號傳導和多個細胞內(nèi)信號級聯(lián)；另一部分巨噬細胞則向M2 型極化，減輕炎癥反應，避免過度的組織損傷，同時分泌高水平的胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1, IGF-1）支持肌肉修復，促進骨骼肌細胞增殖分化，加速肌源分化進程[35-36]。白藜蘆醇可促使肥胖骨骼肌損傷大鼠機體中巨噬細胞向M2 方向極化，并降低M1 促炎細胞因子白細胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）、白細胞介素-6（interleukin-6, IL-6）及腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）表達，抑制炎癥并促進受損骨骼肌修復[9]。

2.2 黃酮類

柚皮素從中藥枳實、陳皮中提取而來，屬黃酮類物質(zhì)。柚皮素可使骨骼肌損傷模型大鼠肌源性分化的標志物Pax7、肌肉轉錄調(diào)節(jié)因子（myogenic determination, MyoD）、成肌分化抗原mRNA、M2 型巨噬細胞、SCs 數(shù)量增多，降低M1 型巨噬細胞、腓腸肌Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原水平，M2 型巨噬細胞能夠損傷修復并促進SCs 這一類骨骼肌干細胞增殖分化，因此，柚皮素可以通過巨噬細胞發(fā)生M2 型極化從而促進SCs 增殖分化的方式，加快損傷骨骼肌的修復過程[10,37-38]。

超負荷運動會誘導大量ROS 產(chǎn)生，ROS 在維持細胞穩(wěn)態(tài)方面起著重要作用，它們在各種代謝途徑中充當細胞信號傳導因子，然而持續(xù)高水平的ROS 可能導致氧化還原平衡向OS 轉變[39]。辣木葉提取物中多種活性成分屬黃酮類，可降低力竭低氧運動小鼠骨骼肌組織中半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3,caspase-3）含量，增加小鼠機體內(nèi)GSH、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase, GSH-Px）和SOD 表達水平，降低ROS 及MDA 含量，增加機體抗氧化和清除自由基的能力，降低脂質(zhì)過氧化，減輕OS 反應[11]。毛竹葉中分離的木犀草素-6-C-新橙皮苷可促進糖原合成，降低肌酸激酶（creatine kinase, CK）、乳酸脫氫酶（lactic dehydrogenase, LDH）、IL-1β、TNF-α、IL-6、MDA、干擾素調(diào)節(jié)因子4（interferon regulatory factor 4, IRF4）水平，提高SOD 活性，從而增強抗氧化能力，抑制OS 反應，促進損傷肌肉修復再生[12,40]。

中藥竹葉提取物葒草苷可以降低EIMD 模型大鼠的IL-1β、IL-6、TNF-α、p-p38MAPK 和MDA 水平，降低炎癥反應，保護骨骼肌減輕損傷[13]。在中藥桑葚、山楂、黑枸杞中均發(fā)現(xiàn)有低聚原花青素成分，可降低p38 MAPK 和p-p38 MAPK 表達，下調(diào)EIMD 模型大鼠血清中CK、LDH 及MDA 水平，改善大鼠骨骼肌超微結構[14]。連翹提取物可促進GSH-Px 和SOD 的活性，降低LDH、MDA 表達，抑制OS 反應，增強抗氧化能力以減輕肌肉損傷[15]。中藥葛根有效成分葛根黃酮，通過降低EIMD 模型大鼠CK、LDH、MDA、p38 MAPK 表達，提高SOD 和GSH-Px 活性，保護受損肌肉[16]。

EIMD 可導致骨骼肌細胞的線粒體遭到破壞，引起線粒體應激，并通過線粒體自噬途徑使已經(jīng)受損的線粒體從健康骨骼肌細胞中消除，防止受損線粒體聚積，繼而保護細胞能量代謝，最大限度地減少細胞損傷并保持體內(nèi)能量代謝平衡[41]。槲皮素是中藥高良姜、桑寄生提取物之一，可提高肌肉損傷模型FOXO3a、B 淋巴細胞瘤-2 基因/腺病毒E1B 相互作用蛋白3（B-cell lymphoma-2/adenovirus E1 B interacting protein 3, Bnip3）和腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate-activated protein kinase, AMPK）表達，抑制ROS 和OS 水平，激活AMPK 通路，促進FOXO3a-Bnip3 介導的線粒體自噬，進而抑制炎癥反應保護受損肌肉組織[17,42]。漆黃素又稱為非瑟酮，屬于天然的黃酮類膳食，廣泛存在于草莓、柿子、黃瓜等水果、蔬菜中。漆黃素可降低力竭運動大鼠骨骼肌血清中IL-1β、IL-6 和TNF-α 表達水平，抑制炎癥反應，增加SOD 和過氧化氫酶（catalase, CAT）水平，隨著漆黃素劑量依賴性增加，下調(diào)MDA 表達，減輕OS 反應。同時，漆黃素可激活骨骼肌線粒體酶的活性，改善線粒體呼吸功能，促進線粒體生物發(fā)生，有利于維護骨骼肌健康和線粒體功能的長久發(fā)展[18]。

2.3 皂苷類

運動可以通過自噬溶酶體復合物清除受損的線粒體，然而長時間高強度運動可能引發(fā)骨骼肌線粒體過度自噬[43]。PTEN 誘導假定激酶1（PTEN-induced putative kinase 1, PINK1）/ E3泛素連接酶（Parkin）信號通路是最典型的線粒體自噬機制，PINK1 位于線粒體外膜（outer mitochondrial membrane, OMM）中，當OMM的完整性受損時，PINK1 大量累積，繼而泛素化直接或間接使Parkin 蛋白磷酸化，高度活化的Parkin蛋白可以用泛素標記多種OMM 蛋白，使它們隨后可以與自噬體相關蛋白相互作用，從而介導線粒體自噬的發(fā)生[44-45]。紅景天可降低運動肌肉損傷小鼠機體內(nèi)PINK1、Parkin mRNA 及相關蛋白表達，通過調(diào)控PINK1/Parkin 信號通路抑制線粒體自噬，改善受損肌肉的微觀結構，增加SOD 和CAT 的活性，減輕OS 反應，促進肌肉組織修復[19]。

黃芪甲苷是中藥黃芪的主要有效成分，具有抗炎、抗氧化等作用。黃芪甲苷可減少骨骼肌損傷患者血清中LDH、CK和肌酸激酶同工酶（creatine kinase-MB, CK-MB）水平，抑制TNF-α 及IL-1表達，釋放胰島素樣生長因子-2（insulin-like growth factor-2, IGF-2）水平，縮短EIMD 炎癥水平的持續(xù)時間，加速損傷肌肉再生[20]。PI3K/Akt/mTOR 通路可以加速細胞代謝周期、抑制細胞凋亡和促進細胞遷移，在血管生成、腫瘤遷移、軟骨細胞代謝和骨骼肌再生方面具有重要作用[46]。黃芪甲苷可提高PI3K、磷酸化蛋白激酶B（p-Akt）和mTOR 表達，通過調(diào)控PI3K/Akt/mTOR 通路，抑制骨骼肌細胞凋亡，降低EIMD 模型大鼠LDH、CK、MDA、caspase-3 mRNA、Bax 表達水平，提高CAT、SOD、Bcl-2 mRNA 表達，增強抗氧化能力，減輕OS 反應，有效保護骨骼肌[21]。

中藥虎杖中含有的皂苷類有效成分虎杖苷，可調(diào)控p38 MAPK 信號通路，降低EIMD 模型大鼠TNF-α、IL-6、MDA、p-p38 MAPK 表達，抑制OS及炎癥反應[22]。p38 MAPK 信號通路是一條經(jīng)典的信號通路，常被炎癥和缺氧激活，活化的p38 進入細胞核或轉移到其他部位，進而激活轉錄因子或細胞蛋白激酶等，協(xié)調(diào)細胞對多種壓力的反應，控制特定細胞的增殖、分化、存活和遷移等[46]。

2.4 多糖類

黑靈芝中的提取物黑靈芝多糖可以提高骨骼肌損傷機體中的SOD、CAT 和GSH-Px 水平，降低MDA 水平，增加肝糖原和肌糖原含量[23]。香菇中含有的多糖類物質(zhì)香菇多糖，可降低骨骼肌損傷模型大鼠LDH、CK 水平，增強抗氧化及清除自由基的能力，減輕OS 損傷[24]。中藥草珊瑚具有清熱涼血、活血通絡的功效，草珊瑚多糖是其主要有效水溶性成分，可降低EIMD 模型大鼠血清中LDH、CK、TNF-α、IL-1β、白細胞介素-18（interleukin-18, IL-18）的表達，骨骼肌纖維結構得到一定程度的修復改善，提示草珊瑚多糖可以抑制相關炎性因子的表達，減輕局部骨骼肌疼痛，對EIMD 具有良好的改善效果[25,47]。雖然局部炎癥信號的短暫增加被認為是骨骼肌修復和重塑的重要過程，但肌內(nèi)炎癥的慢性持續(xù)可能延長恢復期并導致骨骼肌適應不良，因此，避免長時間肌內(nèi)炎癥可以緩解肌肉損傷癥狀，從而及時促進肌肉再生，更快地恢復骨骼肌組織超微結構[48]。

2.5 其他

因大量運動產(chǎn)生的自由基通過脂質(zhì)過氧化破壞細胞和線粒體，可抑制三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）的合成，花生低聚肽可緩解這一現(xiàn)象[49]。MDA 是脂質(zhì)過氧化過程中導致生物膜系統(tǒng)損傷的關鍵因素，是評估OS 損傷的重要指標之一[50]?；ㄉ途垭目商岣唠枘c肌中血清SOD 水平，促進線粒體中抗氧化酶生成，降低CK、LDH、MDA 含量，清除體內(nèi)積累的代謝物質(zhì)[26]。蘿卜硫素是西蘭花的主要有效成分，屬異硫氰酸酯類化合物，可明顯減輕運動肌肉損傷模型小鼠的骨骼肌損傷，降低小鼠Lc3-Ⅱ、p62、ubiquitin、PINK1、Parkin、PINK1 mRNA 和Parkin mRNA 的表達，通過調(diào)控PINK1/Parkin 信號通路抑制線粒體自噬，減輕骨骼肌損傷并促進其修復再生[27]。中藥牡蠣、紫菜、海藻提取的有效成分蝦青素屬萜烯類物質(zhì)，通過調(diào)控Nrf2 信號通路降低骨骼肌損傷模型大鼠CK、LDH、Bax、MDA 水平，提高Bcl-2、SOD、Nrf2、HO-1 表達，抑制OS，減少細胞凋亡，進而保護大鼠骨骼肌[28]。毛蕊花糖苷是從洋丁香中分離并提取的苯丙素化合物，具有抗氧化和抗疲勞作用，可通過降低骨骼肌損傷模型大鼠CK、天門冬氨酸氨基轉移酶（aspartate aminotransferase, AST）、MDA 和丙氨酸氨基轉移酶（alanine aminotransferase，ALT）水平，提高骨骼肌中SOD 和CAT 的水平，從而減少OS 并增加抗氧化能力來減輕骨骼肌損傷[29]。芥子酸是中藥芥子的有效成分，屬羧酸類化合物，具有保護肌肉、抗氧化、抗炎等作用，可明顯提高EIMD 模型大鼠體內(nèi)HO-1、Nrf2、NADPH 醌氧化還原酶-1（NADPH quinone oxidoreductase-1,NQO-1）蛋白含量，激活Nrf2/HO-1 信號通路，上調(diào)SOD 和CAT 水平，抑制MDA 表達，增強線粒體的保護功能，減輕大鼠骨骼肌的OS 損傷，有效防治EIMD[30]。胡椒堿是主要從胡椒中提取的桂皮酰胺類活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗炎等作用。胡椒堿可提高EIMD 大鼠機體內(nèi)SOD 和CAT 表達，降低MDA 水平，抑制OS 反應，同時刺激p-PI3K/PI3K 和p-AKT/AKT 蛋白表達，激活PI3K/AKT 信號通路，發(fā)揮正向調(diào)節(jié)作用，降低血清CK 含量，改善肌肉損傷，增強對骨骼肌的保護作用[31]。

3 小結

EIMD 的相關機制尚未明確，涉及多個生理和病理反應，使得EIMD 的治療和快速康復難度加大。EIMD 的治療關乎人們的日常工作和生活，并對專業(yè)運動員的損傷恢復和運動成績提高有重要影響。研究發(fā)現(xiàn)，中藥有效成分可以促進受損的骨骼肌組織逐漸修復，抑制炎癥反應、OS 反應和線粒體自噬，促進SCs 增殖分化，調(diào)控相關信號通路。經(jīng)實驗或臨床應用驗證，中藥有效成分治療EIMD 療效明確，具有價格實惠、治療靶點多、療效明顯、副作用小等特點，在后續(xù)康復中具有極大的應用價值和潛力。

盡管中藥有效成分治療EIMD具有明顯優(yōu)勢，但仍有不足之處：目前中藥防治EIMD 的相關研究相對較少，且多集中于體外實驗；盡管大多中藥有效成分在相關體內(nèi)外實驗中表現(xiàn)出EIMD 治療潛力，但其具體治療靶點尚不明確，作用機制尚未完全揭示，仍需在現(xiàn)有研究基礎上進一步探索。

未來可利用生物信息學、網(wǎng)絡藥理學、分子對接等技術明確中藥有效成分的具體靶點和作用機制，將相應研究結果逐步轉化為臨床治療手段，補充中藥治療EIMD 的基礎理論，豐富中藥治療EIMD 相關藥劑類型，從而為EIMD 的臨床治療提供更多理論依據(jù)和治療選擇。