姜黃素緩解力竭運動對心肌細胞損傷的機制研究

●王世軍

姜黃素緩解力竭運動對心肌細胞損傷的機制研究

●王世軍

機體在經過長時間劇烈運動后會分泌過多的游離基，這些游離基會對機體心肌細胞造成不可遏制的傷害，人體內的內源性自由基固然可以對游離基進行分解，但是由于其作用力有限，所以發掘外源性的抗氧化劑就有著至關重要的作用。從姜科類植物根莖中提取出來的姜黃素（化學分子式：C21H20O6）是一種良好的外源性二酮類化合物，在針對游離基的分解有良好的清除作用。本實驗探討姜黃素在SD大鼠力竭運動后對其心肌細胞損傷的保護作用及機制，力爭為新型運動保健藥品的開發與運用提供理論依據。

姜黃素；力竭運動；心肌細胞損傷

1 材料與方法

1.1 動物與分組

選取8-12周的SD大鼠四十只，體重標準誤差不超過40g，所有大鼠均檢測合格，無運動類障礙和暗疾。將其隨機平均分為五組，分別為：安靜組、運動對照組、運動+低劑量姜黃素組、運動加中等劑量姜黃素組、運動+高劑量姜黃素組。

試驗期間，保持各組大鼠飼養條件盡量接近，以保持其身體機能處于同一水平線。除安靜組外，其他SD大鼠要進行為期7周的運動訓練，其中，第一到第五周為遞增式強度訓練，第六周和第七周為最高強度持續式訓練，在所有的運動周期中保持每周一天的休息時間。其運動訓練軌跡以下表為準：

表1 SD大鼠運動時間軌跡圖

為期七周的訓練運動結束后，開始進行力竭運動。其中，運動+低劑量姜黃素組、運動加中等劑量姜黃素組、運動+高劑量姜黃素組在每天的運動前不少于六個小時的時間內需要灌入與之相符的劑量姜黃素，根據SD大鼠體重劃分劑量，其標準為：運動+低劑量姜黃素組標準劑量為10mg/kg；運動加中等劑量姜黃素組標準劑量為：50mg/kg；運動+高劑量姜黃素組標準劑量為：100mg/kg。實驗中的姜黃素均采用廣州市天旭食品添加劑有限公司，采用百分之一的CMC混合配置出實驗混懸液。安靜組、運動對照組分別灌入等量的氯化鈉溶液（生理鹽水）。各個運動組大鼠的力竭判斷標準為：SD大鼠在跑臺呈爬姿或者臥姿，外力影響10S內不能完成有效運動反應。

1.2 取材與樣本制作

上述試驗完成后，將所有SD大鼠迅速麻醉解剖，并及時提取相應組織以備用途。

(1)血清提取：具體步驟為：抽取大鼠動脈血并于室溫下使其自然凝固，采用消毒無菌實驗棒將盛放大鼠的試管中粘連的血塊輕輕剝落，以加速血清的析出。利用離心機制備百分之十左右的勻漿液，并取清液于零下60-80攝氏度保存待測。

(2)心肌組織提取：對各組SD大鼠的同一部位提取心肌組織，將其絞碎同時混合RIPA緩沖液放入研磨器中，研磨后取樣本放入離心管，離心管要求轉速達到2000 r/min，時間為30分鐘后同樣取得上清。

(3)細胞提取：利用DNA細胞試劑標準要求提取DNA，進行10g/L Sepharose 4B電泳分析。

以上的設備按照設備標準操作規范操作，試劑需要嚴格按照試劑使用相關規程操作處理

1.3 數據統計

采用Excel軟件的相關功能對試驗數據進行統計分析，全部數據均用“平均值±標準差（±s）”表示； 分組因素單獨效應采用單因素方差分析，P＜0.05為具有顯著性差異。

2 實驗結果及分析

2.1 不同劑量的姜黃素對力竭運動大鼠的血清活性影響

以下所有圖表中，安靜組為A；運動對照組為Y；運動+低劑量姜黃素組為Y+；運動+中等劑量姜黃素組為Y++；運動+高劑量姜黃素組為Y+++。

表2 各組大鼠血清CK、GOT和LDH活性比較

通過以上數據分析得出結論：運動組大鼠的血清酶含量相對于安靜組來講數值偏高，在對各組灌入不同劑量的姜黃素后血清酶趨勢變化明顯，但是相較于運動對照組來講活性比較低，由此可見，補充姜黃素的劑量的多少對實驗結果的影響差異性比較大。

2.2 不同劑量的姜黃素對力竭運動大鼠的心肌游離基損傷的影響

表3 各組大鼠心肌組織抗氧化酶活性比較

通過以上數據分析可知，安靜組大鼠心肌含量明顯偏低，具體表現為：運動組超氧化物歧化酶活性相較于安靜組普遍偏高，其他兩項數據相較于安靜組表現偏低，對其灌入不同劑量的姜黃素的運動組心肌細胞的酶含量活性相較于運動對照組比較偏高。

2.3 大鼠心肌細胞結果分析

通過多各組大鼠心肌組織蛋白的檢測，可以得出力竭運動后，運動對照組的大鼠心肌蛋白含量相對于安靜組有明顯提高，補充了不同的姜黃素的大鼠其心肌組織蛋白質呈遞增狀態。

2.4 大鼠心肌細胞DNA檢測結果分析

通過DNA細胞試劑對各組大鼠進行心肌細胞DNA提取檢測得出結論：DNA ladder與心肌細胞的正常運作關系極其密切，直接影響到其再生與凋亡的序列。力竭運動后，運動對照組相較于安靜組心肌細胞DNA凋亡速度加快，灌入不同劑量的姜黃素的SD大鼠心肌細胞DNA力竭運動后其凋亡速度得到遞增數的有效控制。

2.5 大鼠力竭運動時間與其補充姜黃素劑量的比例關系

表4 各運動組大鼠力竭運動時間比較表

通過表四可以看到，運動對照組在力竭運動中沒有明顯的時間延長；而灌入姜黃素的各組大鼠根據其灌入姜黃素劑量的不斷增大力竭運動時間也呈正比例增大，但是有一點引起我們的注意，即灌入姜黃素中劑量組與灌入姜黃素高劑量組其立即運動延長比例差異比較小，由以上結果可以分析得知，姜黃素對大鼠力竭運動的延長周期有顯著作用，但是其中有一個峰值，過了峰值其延長百分比呈遞減狀態發展，可以得到姜黃素對遏制力竭運動所產生的游離基有抑制作用，對心肌細胞損傷有顯著緩解作用。

3 討論

如何降低高強度運動對心肌細胞的損傷是醫學和體育界一直在研究的一個課題，由上述實驗可以證明力竭運動確實對大鼠的心肌細胞組織造成了不同的影響，本文旨在尋找外源性自由基以減少機體內游離基所造成的損傷。姜黃素作為一種從植物中提取的有機化學物質，在本實驗中對大鼠在力竭運動中所產生的游離基作用比較明顯，它的化學分子式為：C21H 20O6，屬于植物界中比較少見的二酮類化合物，在本實驗中也驗證了姜黃素可以對機體本身所產生的游離基有祛除作用，對其他金屬離子有抑制作用，驗證了其良好的抗氧化作用。在本實驗中，姜黃素在大鼠的力竭運動過程中體現了良好的抗疲勞作用，通過對組織的提取測試也驗證了其對心肌細胞在高強度云自動中有相對的保護作用。

灌入姜黃素的運動組大鼠力竭運動時間較長可分析為姜黃素對機體游離基的有效清除作用，外在表現為大鼠抗疲勞性有明顯提高。在本次實驗中，對于安靜組而言，運動對照組的血清肌酸激酶、谷草轉氨酶和乳酸脫氫酶，其活性之所以有比較明顯的提高分析為高強度運動對SD大鼠心肌細胞造成一定損傷，損傷后使得酶大量滲出到血液中，造成酶活性提高。相較于未灌入姜黃素的大鼠，灌入了一定量的姜黃素的大鼠在力竭運動后其血清酶活性得到控制，分析為姜黃素對大鼠的血清酶譜產生良性效應，得出結論，姜黃素可以有效緩解力竭運動對大鼠的心肌細胞造成的損害。

（作者單位：鄭州職業技術學院）

[1]胡亞哲,程邦昌,王和平等.運動性心臟肥大心肌細胞超微結構改變及意義[J]．中華心血管病雜志,2005.33(10).

[2] 石晶,王中孝.姜黃素對高脂血癥大鼠血漿和肝臟超氧化物歧化酶和脂質過氧化物的影響.中草藥,1997,28(5):285-287.

[3]徐曉陽,張愛芳,武桂新等.扶正理氣中藥對大強度耐力訓練大鼠糖代謝某些指標的影響.中國運動醫學雜志,1998,17(3):220-223.

王世軍（1983～），男，講師，碩士研究生，研究方向為體育教育訓練學。

項目來源：河南省科技廳2017年科技計劃項目，項目編號：1721023102017，項目名稱：姜黃素緩解力竭運動對心肌細胞損傷的機制研究。