姜黄素缓解力竭运动对心肌细胞损伤的机制研究

●王世军

姜黄素缓解力竭运动对心肌细胞损伤的机制研究

●王世军

机体在经过长时间剧烈运动后会分泌过多的游离基，这些游离基会对机体心肌细胞造成不可遏制的伤害，人体内的内源性自由基固然可以对游离基进行分解，但是由于其作用力有限，所以发掘外源性的抗氧化剂就有着至关重要的作用。从姜科类植物根茎中提取出来的姜黄素（化学分子式：C21H20O6）是一种良好的外源性二酮类化合物，在针对游离基的分解有良好的清除作用。本实验探讨姜黄素在SD大鼠力竭运动后对其心肌细胞损伤的保护作用及机制，力争为新型运动保健药品的开发与运用提供理论依据。

姜黄素；力竭运动；心肌细胞损伤

1 材料与方法

1.1 动物与分组

选取8-12周的SD大鼠四十只，体重标准误差不超过40g，所有大鼠均检测合格，无运动类障碍和暗疾。将其随机平均分为五组，分别为：安静组、运动对照组、运动+低剂量姜黄素组、运动加中等剂量姜黄素组、运动+高剂量姜黄素组。

试验期间，保持各组大鼠饲养条件尽量接近，以保持其身体机能处于同一水平线。除安静组外，其他SD大鼠要进行为期7周的运动训练，其中，第一到第五周为递增式强度训练，第六周和第七周为最高强度持续式训练，在所有的运动周期中保持每周一天的休息时间。其运动训练轨迹以下表为准：

表1 SD大鼠运动时间轨迹图

为期七周的训练运动结束后，开始进行力竭运动。其中，运动+低剂量姜黄素组、运动加中等剂量姜黄素组、运动+高剂量姜黄素组在每天的运动前不少于六个小时的时间内需要灌入与之相符的剂量姜黄素，根据SD大鼠体重划分剂量，其标准为：运动+低剂量姜黄素组标准剂量为10mg/kg；运动加中等剂量姜黄素组标准剂量为：50mg/kg；运动+高剂量姜黄素组标准剂量为：100mg/kg。实验中的姜黄素均采用广州市天旭食品添加剂有限公司，采用百分之一的CMC混合配置出实验混悬液。安静组、运动对照组分别灌入等量的氯化钠溶液（生理盐水）。各个运动组大鼠的力竭判断标准为：SD大鼠在跑台呈爬姿或者卧姿，外力影响10S内不能完成有效运动反应。

1.2 取材与样本制作

上述试验完成后，将所有SD大鼠迅速麻醉解剖，并及时提取相应组织以备用途。

(1)血清提取：具体步骤为：抽取大鼠动脉血并于室温下使其自然凝固，采用消毒无菌实验棒将盛放大鼠的试管中粘连的血块轻轻剥落，以加速血清的析出。利用离心机制备百分之十左右的匀浆液，并取清液于零下60-80摄氏度保存待测。

(2)心肌组织提取：对各组SD大鼠的同一部位提取心肌组织，将其绞碎同时混合RIPA缓冲液放入研磨器中，研磨后取样本放入离心管，离心管要求转速达到2000 r/min，时间为30分钟后同样取得上清。

(3)细胞提取：利用DNA细胞试剂标准要求提取DNA，进行10g/L Sepharose 4B电泳分析。

以上的设备按照设备标准操作规范操作，试剂需要严格按照试剂使用相关规程操作处理

1.3 数据统计

采用Excel软件的相关功能对试验数据进行统计分析，全部数据均用“平均值±标准差（±s）”表示； 分组因素单独效应采用单因素方差分析，P＜0.05为具有显著性差异。

2 实验结果及分析

2.1 不同剂量的姜黄素对力竭运动大鼠的血清活性影响

以下所有图表中，安静组为A；运动对照组为Y；运动+低剂量姜黄素组为Y+；运动+中等剂量姜黄素组为Y++；运动+高剂量姜黄素组为Y+++。

表2 各组大鼠血清CK、GOT和LDH活性比较

通过以上数据分析得出结论：运动组大鼠的血清酶含量相对于安静组来讲数值偏高，在对各组灌入不同剂量的姜黄素后血清酶趋势变化明显，但是相较于运动对照组来讲活性比较低，由此可见，补充姜黄素的剂量的多少对实验结果的影响差异性比较大。

2.2 不同剂量的姜黄素对力竭运动大鼠的心肌游离基损伤的影响

表3 各组大鼠心肌组织抗氧化酶活性比较

通过以上数据分析可知，安静组大鼠心肌含量明显偏低，具体表现为：运动组超氧化物歧化酶活性相较于安静组普遍偏高，其他两项数据相较于安静组表现偏低，对其灌入不同剂量的姜黄素的运动组心肌细胞的酶含量活性相较于运动对照组比较偏高。

2.3 大鼠心肌细胞结果分析

通过多各组大鼠心肌组织蛋白的检测，可以得出力竭运动后，运动对照组的大鼠心肌蛋白含量相对于安静组有明显提高，补充了不同的姜黄素的大鼠其心肌组织蛋白质呈递增状态。

2.4 大鼠心肌细胞DNA检测结果分析

通过DNA细胞试剂对各组大鼠进行心肌细胞DNA提取检测得出结论：DNA ladder与心肌细胞的正常运作关系极其密切，直接影响到其再生与凋亡的序列。力竭运动后，运动对照组相较于安静组心肌细胞DNA凋亡速度加快，灌入不同剂量的姜黄素的SD大鼠心肌细胞DNA力竭运动后其凋亡速度得到递增数的有效控制。

2.5 大鼠力竭运动时间与其补充姜黄素剂量的比例关系

表4 各运动组大鼠力竭运动时间比较表

通过表四可以看到，运动对照组在力竭运动中没有明显的时间延长；而灌入姜黄素的各组大鼠根据其灌入姜黄素剂量的不断增大力竭运动时间也呈正比例增大，但是有一点引起我们的注意，即灌入姜黄素中剂量组与灌入姜黄素高剂量组其立即运动延长比例差异比较小，由以上结果可以分析得知，姜黄素对大鼠力竭运动的延长周期有显著作用，但是其中有一个峰值，过了峰值其延长百分比呈递减状态发展，可以得到姜黄素对遏制力竭运动所产生的游离基有抑制作用，对心肌细胞损伤有显著缓解作用。

3 讨论

如何降低高强度运动对心肌细胞的损伤是医学和体育界一直在研究的一个课题，由上述实验可以证明力竭运动确实对大鼠的心肌细胞组织造成了不同的影响，本文旨在寻找外源性自由基以减少机体内游离基所造成的损伤。姜黄素作为一种从植物中提取的有机化学物质，在本实验中对大鼠在力竭运动中所产生的游离基作用比较明显，它的化学分子式为：C21H 20O6，属于植物界中比较少见的二酮类化合物，在本实验中也验证了姜黄素可以对机体本身所产生的游离基有祛除作用，对其他金属离子有抑制作用，验证了其良好的抗氧化作用。在本实验中，姜黄素在大鼠的力竭运动过程中体现了良好的抗疲劳作用，通过对组织的提取测试也验证了其对心肌细胞在高强度云自动中有相对的保护作用。

灌入姜黄素的运动组大鼠力竭运动时间较长可分析为姜黄素对机体游离基的有效清除作用，外在表现为大鼠抗疲劳性有明显提高。在本次实验中，对于安静组而言，运动对照组的血清肌酸激酶、谷草转氨酶和乳酸脱氢酶，其活性之所以有比较明显的提高分析为高强度运动对SD大鼠心肌细胞造成一定损伤，损伤后使得酶大量渗出到血液中，造成酶活性提高。相较于未灌入姜黄素的大鼠，灌入了一定量的姜黄素的大鼠在力竭运动后其血清酶活性得到控制，分析为姜黄素对大鼠的血清酶谱产生良性效应，得出结论，姜黄素可以有效缓解力竭运动对大鼠的心肌细胞造成的损害。

（作者单位：郑州职业技术学院）

[1]胡亚哲,程邦昌,王和平等.运动性心脏肥大心肌细胞超微结构改变及意义[J]．中华心血管病杂志,2005.33(10).

[2] 石晶,王中孝.姜黄素对高脂血症大鼠血浆和肝脏超氧化物歧化酶和脂质过氧化物的影响.中草药,1997,28(5):285-287.

[3]徐晓阳,张爱芳,武桂新等.扶正理气中药对大强度耐力训练大鼠糖代谢某些指标的影响.中国运动医学杂志,1998,17(3):220-223.

王世军（1983～），男，讲师，硕士研究生，研究方向为体育教育训练学。

项目来源：河南省科技厅2017年科技计划项目，项目编号：1721023102017，项目名称：姜黄素缓解力竭运动对心肌细胞损伤的机制研究。