毛蕊花苷和马蒂苷对递增大强度运动大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量和肌浆网Ca2+－ATP酶活性的影响*

朱洪竹，朱梅菊 ，褚洪标，肖国强

毛蕊花苷和马蒂苷对递增大强度运动大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量和肌浆网Ca2+－ATP酶活性的影响*

朱洪竹1，2，朱梅菊2*，褚洪标3，肖国强1

(1.华南师范大学 体育科学学院，广东 广州 510631;2.井冈山大学体育学院，江西吉安 343009;3.井冈山大学 医学院，江西 吉安 343009)

目的:研究毛蕊花苷和马蒂苷对递增大强度运动大鼠骨骼肌细胞内线粒体钙含量和肌浆网Ca2+－ATP酶活性的影响。方法:将40只大鼠随机分成正常对照组，单纯运动组，运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组。每组10只。观察毛蕊花苷和马蒂苷对运动大鼠体重等一般情况、跑台力竭时间和线粒体钙含量、肌浆网Ca2+－ATP酶活性的影响。结果:实验第三周末运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组疲劳相关症状明显减轻，食欲增加，体重增加。运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠跑台力竭时间显著长于单纯运动组，P＜0.01，P＜0.05。运动+毛蕊花苷组大鼠跑台力竭时间长于运动+马蒂苷组，P＜0.05。单纯运动组大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量明显高于正常对照组;而肌浆网Ca2+－ATP酶活性明显低于正常对照组，均P＜0.01。运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量显著低于单纯运动组，均P＜0.01;而肌浆网Ca2+－ATP酶活性均明显高于单纯运动组，P＜0.01，P＜0.05。运动+毛蕊花苷组大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量低于运动+马蒂苷组，P＜0.01;而肌浆网Ca2+－ATP酶活性明显高于运动+马蒂苷组，P＜0.05。结论:毛蕊花苷和马蒂苷可能通过提高递增大强度运动大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性，促进细胞内Ca2+转运，从而表现出较明显的抗运动性疲劳和提高大鼠运动能力作用。且毛蕊花苷的作用强于马蒂苷。

毛蕊花苷，马蒂苷，疲劳，钙

马先蒿属植物如美观马先蒿和蜜穗马先蒿等在中医药和民间中广泛使用，多有滋阴补肾、补中益气、健脾和胃作用，临床用于治疗虚弱、衰老等［1］。研究表明美观马先蒿(PediculaHs decora Franch)的根(太白参)能增强运动小鼠身体机能［2］，其冷提取物具有明显的抗氧化损伤和延缓疲劳作用［3］。毛蕊花苷和马蒂苷是马先蒿属植物的特征性成分［1］，属于苯丙素苷类化合物，体外具有明显的抗骨骼肌疲劳作用，体内具有明显的抗运动性疲劳和提高小鼠运动能力作用，且毛蕊花苷的作用比马蒂苷更明显［4，5］。本研究旨在进一步研究其对递增大强度运动大鼠骨骼肌细胞内线粒体钙含量和肌浆网Ca2+－ATP酶活性的影响，阐明其抗疲劳的作用机理，为寻找有效的纯天然抗疲劳成分提供部分实验依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组

健康雄性 SD大鼠40只，SPF级，6周龄，体重277.80±18.29g，由广东医学院实验动物中心提供。实验动物适应性喂养2天后，按完全随机法分为正常对照组，单纯运动组，运动+毛蕊花苷组，运动+马蒂苷组。每组 10只，分笼饲养，自由饮食，室温24℃ ～25℃。

1.2 毛蕊花苷和马蒂苷的分离与提取

毛蕊花苷和马蒂苷是本课题组从长舟马先蒿中分离得到的［6］，放4℃冰箱保存备用。化合物的结构见图1。

1.3 药物处理及给药方法

毛蕊花苷和马蒂苷分别用生理盐水溶解，使用灌胃法，每天灌胃1次。药物剂量换算参照文献［7］。运动+毛蕊花苷组(毛蕊花苷，10mg/kg)，运动+马蒂苷组(马蒂苷，10mg/kg)。正常对照组和单纯运动组以等体积生理盐水(2ml/只)灌胃。每次实验前2小时进行灌胃，实验时间3周。

图1 毛蕊花苷和马蒂苷的化学结构

1.4 运动方式

除正常对照组不进行任何运动训练外，各组动物在小动物跑台(天津运动医学研究所研制)上进行跑台训练，训练方案参照汶希等［8］介绍的大鼠运动性疲劳模型的建立。坡度为0°，运动训练方案见表1。每周7次，连续3周。第3周末除正常对照组外各组大鼠均进行跑台力竭训练，记录力竭时间。力竭标准为连续施加机械刺激大鼠不能继续跑动、下跑台后腹部触地严重呈“甲鱼状”。

1.5 指标测定

大鼠力竭运动后即刻，2%戊巴比妥腹腔注射麻醉，迅速剖取动物右侧股四头肌肌腹，冷生理盐水洗净、剪碎，在冰裕上制备10%组织匀浆，按试剂盒操作步骤提取肌浆网;在0－4℃条件下用差速离心法提取线粒体［9］。线粒体Ca2+含量采用MTB比色法测定;Ca2+－ATP酶采用定磷法测定;蛋白质定量采用考马氏亮蓝法。除肌浆网提取试剂盒由上海纽杰美生物技术有限公司提供外，其余试剂盒均由南京建成生物工程研究所提供。所用试剂均为分析纯或以上级别。按试剂盒说明书完成各项指标的测定。

1.6 数据处理

所有数据均以x±s表示，采用单因素方差分析进行均数间差异显著性检验，显著性水平α=0.05。统计学处理均在SPSS 10.0计算机统计软件上完成。

2 结果

2.1 毛蕊花苷和马蒂苷对跑台运动大鼠体重等一般情况的影响

研究表明实验第一周各组大鼠健康活泼，毛发光泽，食欲倍增，体重明显增长。实验第二周单纯运动组大鼠食欲无明显增加，体重有下降趋势，但无统计学意义，P＞0.05;其余各组大鼠食欲与体重均增加。实验第三周末，单纯运动组大鼠活动减少，毛发枯萎，无光泽，食欲减少，体重下降，神疲乏力;而运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组上述症状明显减轻，食欲增加，体重增加;运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠体重分别高于单纯运动组大鼠，P＜0.01，P＜0.05;运动+毛蕊花苷组大鼠体重与运动+马蒂苷组比较，差异无显著性，P＞0.05;见表2。提示毛蕊花苷和马蒂苷具有延缓运动性疲劳发生作用。

表2 各组大鼠体重的比较(g) (N=10)

2.2 毛蕊花苷和马蒂苷对运动大鼠跑台力竭时间的影响

本项研究表明单纯运动组大鼠跑台力竭时间明显低于运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组，P＜0.01，P＜0.05。运动+毛蕊花苷组大鼠跑台力竭时间明显高于运动+马蒂苷组，P＜0.01，P＜0.05。见表3。提示毛蕊花苷和马蒂苷具有提高递增大强度运动大鼠运动能力作用，且毛蕊花苷的作用比马蒂苷更明显。

表3 各组大鼠跑台力竭时间的比较(min)(N=10)

2.3 毛蕊花苷和马蒂苷对运动大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量的影响

本项研究表明单纯运动组大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量明显高于正常对照组P＜0.01。而运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量显著低于单纯运动组，均P＜0.01。运动+毛蕊花苷组大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量低于运动+马蒂苷组，P＜0.01。见表4。提示毛蕊花苷和马蒂苷具有降低递增大强度运动大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量，减缓线粒体钙超载作用;且毛蕊花苷的作用比马蒂苷更明显。

表4 各组大鼠骨骼肌细胞线粒体钙含量的比较 (N=10)

2.4 毛蕊花苷和马蒂苷对运动大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性的影响

本项研究表明正常对照组大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性明显高于其余各组，P＜0.01，P＜0.05。运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性明显高于单纯运动组，P＜0.01，P＜0.05。运动+毛蕊花苷组大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性明显高于运动+马蒂苷组，P＜0.05。见表5。提示毛蕊花苷和马蒂苷具有提高递增大强度运动大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性作用;且毛蕊花苷的作用比马蒂苷更明显。

表5 各组大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性的比较 (N=10)

3 分析与讨论

研究结果表明:通过3周递增大强度运动以后，单纯运动组大鼠出现了神疲乏力，活动减少，食欲降低，体重减轻，毛发欠光泽，稀疏等疲劳症状，而运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组上述疲劳症状明显减轻。单纯运动组大鼠跑台力竭时间短于运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组，而运动+毛蕊花苷组大鼠跑台力竭时间长于运动+马蒂苷组，提示毛蕊花苷和马蒂苷具有抗运动性疲劳和提高机体运动能力作用，且毛蕊花苷的作用更明显。

线粒体是重要的呼吸器官，可通过Ca2+－ATP酶水解ATP主动摄取Ca2+。在生理条件下线粒体对细胞钙稳态的调节不起主要作用，只是与一定量的Ca2+结合，以维持其氧化磷酸化过程，提供肌肉活动所需能量。只有细胞功能异常，当细胞内游离钙浓度急剧升高时，线粒体才作为钙贮存池聚集细胞内多余的钙［10］。研究表明大鼠急性力竭运动后，红肌和白肌线粒体钙含量都显著增加，导致线粒体钙超载［11］。本项研究亦表明单纯运动组大鼠线粒体钙含量显著高于正常对照组，提示长期递增大强度运动可导致骨骼肌细胞线粒体钙超载。由于线粒体钙超载，影响线粒体的呼吸功能，从而导致肌肉能量供应障碍，可能是引起运动性疲劳的重要原因之一［11］。而运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组骨骼肌细胞线粒体钙含量明显低于单纯运动组。提示毛蕊花苷和马蒂苷可能通过降低递增大强度运动引起的线粒体钙含量，减缓线粒体钙超载，改善骨骼肌细胞的能量供应，从而表现出较明显的抗疲劳作用。

细胞内肌浆网通过对Ca2+的摄取和释放参与细胞内钙离子调节，尤其在肌肉的兴奋－收缩偶联中，肌浆网对Ca2+的变化起精细的调节作用。肌浆网主要通过两个调节控制系统［12］:一是Ca2+－ATPase又称钙泵系统，将胞浆中游离Ca2+摄入肌浆网腔，使肌肉舒张;二是通道释放系统，细胞兴奋时，可迅速将肌浆网腔内贮存的Ca2+释放胞浆，引起肌肉收缩。本项研究表明单纯运动组大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性显著低于正常对照组，提示长期递增大强度运动可能通过使肌浆网Ca2+－ATP酶活性降低，影响肌浆网钙泵系统将胞浆中游离多余钙摄人肌浆网腔，导致Ca2+转运功能改变，胞内钙浓度增加，使细胞内线粒体钙超载，从而影响肌肉收缩特性，导致运动性疲劳的发生。而运动+毛蕊花苷组和运动+马蒂苷组肌浆网Ca2+－ATP酶活性明显高于单纯运动组。提示毛蕊花苷和马蒂苷可能通过提高递增大强度运动大鼠肌浆网Ca2+－ATP酶活性，降低线粒体钙含量，减缓线粒体钙超载，改善骨骼肌细胞的能量供应和兴奋—收缩偶联，从而表现出较明显的抗疲劳作用。

其次本项研究结果还表明毛蕊花苷的作用明显强于马蒂苷。我们推测这可能与这二个化合物的分子结构有关。毛蕊花苷和马蒂苷属于苯丙素苷类化合物，研究表明这些苯丙素苷类化合物清除氧自由基和抗氧化的能力依赖于分子中羟基的数目，羟基越多，其清除氧自由基和抗氧化的能力就越强［13］，毛蕊花苷和马蒂苷中均有两个相同的苯酚环，毛蕊花苷的每个苯酚环上都有两个邻位羟基，而马蒂苷中每个苯酚环上对应的邻位羟基中有一个被甲氧基取代。因此毛蕊花苷清除氧自由基和抗氧化的能力强于马蒂苷［14］。本项研究结果是否提示其提高肌浆网Ca2+－ATP酶活性，减缓线粒体钙超载的作用也可能依赖于分子中羟基的数目?这有待于更进一步的研究。

4 小结

毛蕊花苷和马蒂苷可能通过提高递增大强度运动大鼠骨骼肌细胞肌浆网Ca2+－ATP酶活性，降低线粒体钙含量，减缓线粒体钙超载，从而表现出较明显的抗运动性疲劳和提高大鼠运动能力作用。且毛蕊花苷的作用强于马蒂苷，这可能与化合物的分子结构有关。

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Effects of Verbascoside and Martynoside from Pedicularis Dolichocymba on the Content of Ca2+Mitochondria and Ca2+－ATPase Activity in Sarcoplasmic Reticulum of Skeletal Muscle Cells in Overtrained Rats

ZHU Hong －zhu1，2，ZHU Mei－ju2*，CHU Hong － biao3，XIAO Guo －qiang1

(1 School of PE ＆ Sports Science，South China Normal University，Guangzhou，510631，China;2 School of PE ＆ Sports Science，Jinggangshan University，Jian，343009，China;3 School of medicine，Jinggangshan University，Jian，343009，China)

Objective:Effects of verbascoside and martynoside，two phenylpropanoid glycosides from Pedicularis dolichocymba were investigated on the content of Ca2+mitochondria and Ca2+－ATPase activity in sarcoplasmic reticulum of skeletal muscle cells in overtrained rats.Methods:Forty mice were randomly divided into 4 groups:the normal group，the exercise group，the exercise+verbascoside group and the exercise+martynoside group with ten rats in each group to study the effects of verbas-coside and martynoside on body weights，all－out time，the content of Ca2+mitochondria and Ca2+－ATPase activity in sarcoplasmic reticulum of skeletal muscle cells in overtrained rats.Results:After 3 － week experiment，verbascoside and martynoside obviously lessen symptoms related to fatigue and increase appetite and body weights of overtrained rats.The all－ out time of rats in the exercise+verbascoside group and the exercise+martynoside group were significantly longer than that of the exercise group(P ＜0.01，P ＜0.05).The all－out time of rats in the exercise+verbascoside group were longer than that of the exercise+martynoside group(P ＜0.05).The contents of Ca2+mitochondria of skeletal muscle cells in the exercise group was significantly higher than those in the normal group(P＜0.01)，while Ca2+－ATPase activities in sarcoplasmic reticulum of skeletal muscle cells were opposite(P ＜0.01).The contents of Ca2+mitochondria of skeletal muscle cells in the exercise+verbascoside group and the exercise+martynoside group were significantly lower than those of the exercise group(P ＜0.01)，and Ca2+－ATPase activities in sarcoplasmic reticulum of skeletal muscle cells were higher than those of the exercise group(P ＜0.01，P ＜0.05).The contents of Ca2+mitochondria of skeletal muscle cells in the exercise+verbascoside group were lower compared to the exercise+martynoside group(P＜0.01).The Ca2+－ATPase activities in sarcoplasmic reticulum of skeletal muscle cells in the exercise+verbascoside group were higher than those of the exercise+martynoside group(P ＜0.05).Conclusion:Verbascoside and martynoside were found to have significant effects in retarding fatigue，improving performance through increasing Ca2+－ATPase activity in sarcoplasmic reticulum of skeletal muscle cells in overtrained rats，facilitating cellular calcium transport.Verbascoside was however more active than martynoside.

Verbascoside;Martynoside;Fatigue;Calcium

G804.7

A

1007－323X(2012)04－0109－05

2011－10－25

朱洪竹(1976－)，女，湖南娄底人，讲师，在读博士研究生

研究方向:运动生理学

国家自然科学基金项目(项目编号:31160217)资助