北五味子乙素對力竭運動大鼠心肌氧化應激指標和炎性因子的影響

岑人軍，張文珍，韋雪亮

(1.廣西大學 體育學院,南寧 530004；2.廣西醫科大學 口腔醫院,南寧 530021)

氧化應激反應是指在各種因素作用下使組織細胞當中的活性氧化物質(Reactive oxygen species，ROS)出現累積，導致正常的抗氧化作用被抑制，誘導組織細胞發生損傷的促氧化與抗氧化紊亂狀態[1-3]。誘發氧化應激(Oxidative stress，OS)反應的因素較多，包括過量運動、缺血缺氧性損傷、心理壓力等[4]。還原型輔酶Ⅱ氧化酶可調節代謝合成活性氧，活性氧過度累積則可誘發心肌細胞凋亡與心功能障礙，是諸多心臟病變的一項重要誘發因素[5-6]。因此，尋找強效抗氧化活性類藥物對于由OS誘發的諸多疾病具有重要意義。中藥五味子(Schisandra)屬木蘭科，五味子Schisandrachinensis(Turcz.)Baill的果實入藥，以遼寧產質量最佳也稱為北五味子，屬于滋補固澀類的中醫常用藥物[7]。五味子的主要成分為木脂素、單糖類、樹脂等，其中木脂素占比最高可占總有效成分的2%～8%。在現代藥學研究中已從五味子中成功提取出幾十類木脂素單體，其中五味子乙素(SchisandrinB，SchB)因具有抗氧化、抗癌、保肝等功效得到臨床廣泛應用。SchB能夠有效緩解苯并芘所致的人體滋養細胞氧化性損傷，并可減輕神經退行性病變患者腦組織氧化應激損傷，并可在一定程度上逆轉心肌細胞損傷。本研究通過灌胃SchB，以期探究SchB對力竭運動大鼠的心肌細胞組織OS的作用及心肌細胞損傷相關炎性因子表達水平的影響。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

試驗動物為24只SD大鼠，購自重慶市騰鑫科技公司,許可證號:SCXK-(軍)2012-0011,No:0052464，平均體質量為180.25 g±5.72 g。

五味子乙素，購自上海源葉生物科技有限公司。腦鈉肽(BNP)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-10(IL-10)試劑盒均購自上海酶聯生物科技公司。

離心機為凱達CGF型離心機；電子天平為XB120A-SCS型購自上海精密儀器廠；動物實驗跑臺為SA101型，購自江蘇賽昂斯生物科技公司；博科牌醫用冰箱。

1.2 試驗方法

1.2.1 分組 將試驗大鼠按隨機法均分為對照組、力竭組和干預組，每組各8只，對照組大鼠體質量為180.13 g±5.81 g，力竭組大鼠體質量為179.98 g±5.79 g，干預組大鼠體質量為181.04 g±5.92 g，3組大鼠體質量無統計學差異 (P>0.05)。

1.2.2 方法 全部大鼠均放置于SPF級動物房內飼養，室溫為22 ℃，濕度為40%～50%，自由食水。對照組不予任何處理，持續在上述條件下飼養。力竭組、干預組大鼠建立力竭運動模型，將2組16只大鼠放置于運動跑臺上，每日在平路(坡度為0°)以10 m/min的速度持續30 min運動，這樣的運動連續進行7 d；第8天在坡度為5°的坡路以速度20 m/min進行運動，直至力竭，每日1次，連續進行6周，每6 d休息1 d。建模成功標準為：以毛刷對大鼠的尾部進行刺激，如大鼠難以跟上預設的速度，臀部落于跑臺上，大鼠后肢隨轉動跑臺皮帶后拖達30 s則為力竭運動建模成功[8]。

1.2.3 干預 干預組在上述運動的基礎上，于運動后2 h給予五味子乙素100 mg/kg，加入至 0.9%氯化鈉注射液(浙江都邦藥業股份有限公司，國藥準字H20123456)中，每次1 mL，灌胃，每天1次，自由食水；力竭組運動后給予0.9%氯化鈉注射液，每次1 mL，灌胃，每天1次，自由食水；對照組正常喂養，在不予任何運動建模操作的條件下，給予0.9%氯化鈉注射液，每次1 mL，灌胃，每天1次，自由食水。

1.3 觀察方法

于力竭運動訓練結束后，將對照組、力竭組與干預組全部大鼠處死，切取頭部后取出心臟以生理鹽水沖凈，切取心肌組織30 mg，于冰浴中將取得的心肌組織剪為碎片，加入生理鹽水制備為10%的心肌組織勻漿；過濾棄渣后取濾液，將濾液使用離心機按3 500 r/min速度離心處理10 min，取上清液于-20 ℃留存待檢。按免疫酶聯吸附法(ELISA)檢測IL-6、IL-10、TNF-α、AngⅡ、BNP、SOD、MDA水平。

1.4 統計學處理

使用SPSS 21.0軟件進行統計學分析。多組計量資料對比采用單因素方差分析，兩兩對比以LSD-L分析，數據以“平均數±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 BNP與AngⅡ

經單因素方差分析，3個組組間大鼠心肌組織BNP、AngⅡ差異有統計學意義(P<0.05)；進一步兩兩對比表明，對照組與力竭組、對照組與干預組、力竭組與干預組BNP差異均有統計學意義(P<0.05)，對照組與干預組AngⅡ差異無統計學意義(P>0.05)，對照組、干預組分別與力竭組對比AngⅡ差異均有統計學意義(P<0.05)(表1，表2)。

2.2 氧化應激指標

經單因素方差分析，3個組組間大鼠心肌組織的氧化應激指標(SOD、MDA)差異均有統計學意義(P<0.05)；進一步兩兩對比表明，對照組與干預組SOD、MDA差異無統計學意義(P> 0.05)，對照組、干預組分別與力竭組對比SOD、MDA差異均有統計學意義(P<0.05)(表2， 表3)。

2.3 炎性因子

經單因素方差分析，3個組組間大鼠心肌組織炎性因子(TNF-α、IL-6、IL-10)差異均有統計學意義(P<0.05)，進一步兩兩對比表明，對照組與力竭組、對照組與干預組、力竭組與干預組TNF-α、IL-10差異均有統計學意義(P<0.05)，對照組與干預組IL-6差異無統計學意義(P> 0.05)，對照組、干預組分別與力竭組對比IL-6差異均有統計學意義(P<0.05)(表2，表4)。

表1 3組大鼠心肌組織BNP、AngⅡ水平對比Table 1 Comparison of BNP and Ang Ⅱ levels in rat myocardial tissues of three groups

表2 各項觀察指標進一步兩兩對比統計值明細Table 2 Statistical value details of further pairwise comparison of each observation index

表3 3組大鼠心肌組織SOD和MDA水平對比Table 3 Comparison of SOD and MDA levels in rat myocardium of three groups U/mg

表4 3組大鼠心肌組織炎性因子水平對比Table 4 Comparison of myocardial in flammatory factors in three groups of rats

3 討 論

大鼠在持續力竭運動作用下，可誘發心臟、腎病、肺臟等諸多器官功能發生紊亂，形成OS后引發多臟器的病理性損傷[9-10]。OS指標SOD為起源于生命體中的一種活性物質，可消除生物體正常新陳代謝中所產生的氧自由基等有害物質[11]。SOD對人體具有明確的抗氧化、抗衰老功效，目前已經廣泛應用于日用化學、臨床醫學等領域。SOD能夠催化過氧陰離子的歧化反應，被譽為人體的垃圾清道夫，是氧自由基的天敵。MDA是由機體內自由基于脂質形成過氧化反應的終末產物，能夠誘發核酸、蛋白質等生命大分子發生交聯聚合，具有細胞毒性。MDA為膜脂過氧化的一項重要產物，能夠加劇膜損傷，是OS的重要指標。BNP是近年來應用于臨床的心肌損傷標志物，是由心肌細胞合成的一項具有生物學活性的激素，主要于心室表達，在人體的腦組織中亦可見表達。當左心室功能不全、心肌損傷發生時，由心肌快速合成并大量釋放入血，可發揮調節心臟功能的作用。心肌細胞合成的BNP以108個氨基酸組成以前體的形式存在，當心肌細胞受OS刺激時，于活化酶作用下發生裂解反應，形成活性環狀多肽并釋放入血，當BNP小于100 pg/mL時可排除心肌細胞損傷。TNF-α是一項重要的炎性介質，IL-6為白細胞介素家族中的促炎因子主要由TNF-α誘導合成[12]。IL-10為重要的抗炎因子，正常狀態下IL-10與IL-6等促因子形成動態平衡，當機體在各種因素刺激下發生OS時血管內皮細胞、神經細胞等大量釋放，激活IL-6誘發諸多促炎細胞因子升高表達并抑制抗炎因子的表達，機體內炎癥細胞平衡機制發生紊亂，紊亂程度與OS、炎性反應程度呈正相關，炎性因子平衡紊亂后血管的通透性升高，引發血管內皮功能障礙及微循環障礙，使心肌細胞組織發生缺血、缺氧性損傷。OS誘導的心肌損傷可導致心排出量減低，引發交感神經過度興奮，血液中的兒茶酚胺增多，誘發腎臟及血管異常收縮，使AngⅡ水平異常升高。AngⅡ過高可導致血管過度收縮，誘發血管粥樣硬化斑塊形成，引起血管破裂，增加繼發血栓風險[13]。

五味子為中醫臨床上的常用藥物，中醫理論認為五味子具有抗衰老、固精滋陰、保肝、酸斂的功效，是生麥飲等諸多方劑中的重要成分，主要用于心悸、失眠等癥的治療。《普濟方》中約40首治療神志類的疾病中含有五味子[14]。Sch B可減輕心肌細胞損傷后的細胞毒性，能夠改善心肌缺血動物模型的心臟功能，并具有保護腎功能的作用[15]。

本研究結果表明，3組大鼠BNP差異均有統計學意義，對照組與干預組AngⅡ差異無統計學意義，對照組、干預組與力竭組AngⅡ差異均有統計學意義；提示Sch B具減輕心肌損傷、減少AngⅡ分泌的作用，應用Sch B后力竭大鼠的AngⅡ水平可恢復至正常大鼠水平，但BNP水平尚難以與正常大鼠水平持平，說明OS誘發的大鼠心肌細胞損傷具有一定的不可逆性。大鼠心肌組織的氧化應激指標(SOD、MDA)在對照組與干預組差異無統計學意義，對照組、干預組與力竭組差異均有統計學意義；提示力竭大鼠應用Sch B后SOD、MDA可恢復至正常大鼠水平，說明Sch B具有抑制OS產物MDA合成，促進SOD分泌，減輕OS損傷的明確功效，其可發揮明確的抗OS作用。3組大鼠心肌組織炎性因子TNF-α、IL-10差異均有統計學意義，對照組與干預組IL-6差異無統計學意義，對照組、干預組與力竭組IL-6差異均有統計學意義；提示力竭大鼠應用Sch B后，IL-6可恢復至正常大鼠水平，但TNF-α、IL-10水平尚未能恢復至正常水平，說明在本試驗周期中單純應用Sch B難以達到完全恢復OS誘發的炎性因子平衡紊亂，鑒于IL-6已經恢復至正常水平，分析其原因應與Sch B應用時間較短相關。

綜上所述，北五味子乙素作為北五味子的重要有效成分，能夠有效改善力竭運動大鼠的心肌氧化應激反應，并可調節炎性因子的表達水平，但對炎性因子平衡的恢復需要較長治療周期，且對心肌損傷的治療雖有明確功效但尚無法實現完全修復。