北五味子乙素对力竭运动大鼠心肌氧化应激指标和炎性因子的影响

岑人军，张文珍，韦雪亮

(1.广西大学 体育学院,南宁 530004；2.广西医科大学 口腔医院,南宁 530021)

氧化应激反应是指在各种因素作用下使组织细胞当中的活性氧化物质(Reactive oxygen species，ROS)出现累积，导致正常的抗氧化作用被抑制，诱导组织细胞发生损伤的促氧化与抗氧化紊乱状态[1-3]。诱发氧化应激(Oxidative stress，OS)反应的因素较多，包括过量运动、缺血缺氧性损伤、心理压力等[4]。还原型辅酶Ⅱ氧化酶可调节代谢合成活性氧，活性氧过度累积则可诱发心肌细胞凋亡与心功能障碍，是诸多心脏病变的一项重要诱发因素[5-6]。因此，寻找强效抗氧化活性类药物对于由OS诱发的诸多疾病具有重要意义。中药五味子(Schisandra)属木兰科，五味子Schisandrachinensis(Turcz.)Baill的果实入药，以辽宁产质量最佳也称为北五味子，属于滋补固涩类的中医常用药物[7]。五味子的主要成分为木脂素、单糖类、树脂等，其中木脂素占比最高可占总有效成分的2%～8%。在现代药学研究中已从五味子中成功提取出几十类木脂素单体，其中五味子乙素(SchisandrinB，SchB)因具有抗氧化、抗癌、保肝等功效得到临床广泛应用。SchB能够有效缓解苯并芘所致的人体滋养细胞氧化性损伤，并可减轻神经退行性病变患者脑组织氧化应激损伤，并可在一定程度上逆转心肌细胞损伤。本研究通过灌胃SchB，以期探究SchB对力竭运动大鼠的心肌细胞组织OS的作用及心肌细胞损伤相关炎性因子表达水平的影响。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

试验动物为24只SD大鼠，购自重庆市腾鑫科技公司,许可证号:SCXK-(军)2012-0011,No:0052464，平均体质量为180.25 g±5.72 g。

五味子乙素，购自上海源叶生物科技有限公司。脑钠肽(BNP)、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)试剂盒均购自上海酶联生物科技公司。

离心机为凯达CGF型离心机；电子天平为XB120A-SCS型购自上海精密仪器厂；动物实验跑台为SA101型，购自江苏赛昂斯生物科技公司；博科牌医用冰箱。

1.2 试验方法

1.2.1 分组 将试验大鼠按随机法均分为对照组、力竭组和干预组，每组各8只，对照组大鼠体质量为180.13 g±5.81 g，力竭组大鼠体质量为179.98 g±5.79 g，干预组大鼠体质量为181.04 g±5.92 g，3组大鼠体质量无统计学差异 (P>0.05)。

1.2.2 方法 全部大鼠均放置于SPF级动物房内饲养，室温为22 ℃，湿度为40%～50%，自由食水。对照组不予任何处理，持续在上述条件下饲养。力竭组、干预组大鼠建立力竭运动模型，将2组16只大鼠放置于运动跑台上，每日在平路(坡度为0°)以10 m/min的速度持续30 min运动，这样的运动连续进行7 d；第8天在坡度为5°的坡路以速度20 m/min进行运动，直至力竭，每日1次，连续进行6周，每6 d休息1 d。建模成功标准为：以毛刷对大鼠的尾部进行刺激，如大鼠难以跟上预设的速度，臀部落于跑台上，大鼠后肢随转动跑台皮带后拖达30 s则为力竭运动建模成功[8]。

1.2.3 干预 干预组在上述运动的基础上，于运动后2 h给予五味子乙素100 mg/kg，加入至 0.9%氯化钠注射液(浙江都邦药业股份有限公司，国药准字H20123456)中，每次1 mL，灌胃，每天1次，自由食水；力竭组运动后给予0.9%氯化钠注射液，每次1 mL，灌胃，每天1次，自由食水；对照组正常喂养，在不予任何运动建模操作的条件下，给予0.9%氯化钠注射液，每次1 mL，灌胃，每天1次，自由食水。

1.3 观察方法

于力竭运动训练结束后，将对照组、力竭组与干预组全部大鼠处死，切取头部后取出心脏以生理盐水冲净，切取心肌组织30 mg，于冰浴中将取得的心肌组织剪为碎片，加入生理盐水制备为10%的心肌组织匀浆；过滤弃渣后取滤液，将滤液使用离心机按3 500 r/min速度离心处理10 min，取上清液于-20 ℃留存待检。按免疫酶联吸附法(ELISA)检测IL-6、IL-10、TNF-α、AngⅡ、BNP、SOD、MDA水平。

1.4 统计学处理

使用SPSS 21.0软件进行统计学分析。多组计量资料对比采用单因素方差分析，两两对比以LSD-L分析，数据以“平均数±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 BNP与AngⅡ

经单因素方差分析，3个组组间大鼠心肌组织BNP、AngⅡ差异有统计学意义(P<0.05)；进一步两两对比表明，对照组与力竭组、对照组与干预组、力竭组与干预组BNP差异均有统计学意义(P<0.05)，对照组与干预组AngⅡ差异无统计学意义(P>0.05)，对照组、干预组分别与力竭组对比AngⅡ差异均有统计学意义(P<0.05)(表1，表2)。

2.2 氧化应激指标

经单因素方差分析，3个组组间大鼠心肌组织的氧化应激指标(SOD、MDA)差异均有统计学意义(P<0.05)；进一步两两对比表明，对照组与干预组SOD、MDA差异无统计学意义(P> 0.05)，对照组、干预组分别与力竭组对比SOD、MDA差异均有统计学意义(P<0.05)(表2， 表3)。

2.3 炎性因子

经单因素方差分析，3个组组间大鼠心肌组织炎性因子(TNF-α、IL-6、IL-10)差异均有统计学意义(P<0.05)，进一步两两对比表明，对照组与力竭组、对照组与干预组、力竭组与干预组TNF-α、IL-10差异均有统计学意义(P<0.05)，对照组与干预组IL-6差异无统计学意义(P> 0.05)，对照组、干预组分别与力竭组对比IL-6差异均有统计学意义(P<0.05)(表2，表4)。

表1 3组大鼠心肌组织BNP、AngⅡ水平对比Table 1 Comparison of BNP and Ang Ⅱ levels in rat myocardial tissues of three groups

表2 各项观察指标进一步两两对比统计值明细Table 2 Statistical value details of further pairwise comparison of each observation index

表3 3组大鼠心肌组织SOD和MDA水平对比Table 3 Comparison of SOD and MDA levels in rat myocardium of three groups U/mg

表4 3组大鼠心肌组织炎性因子水平对比Table 4 Comparison of myocardial in flammatory factors in three groups of rats

3 讨 论

大鼠在持续力竭运动作用下，可诱发心脏、肾病、肺脏等诸多器官功能发生紊乱，形成OS后引发多脏器的病理性损伤[9-10]。OS指标SOD为起源于生命体中的一种活性物质，可消除生物体正常新陈代谢中所产生的氧自由基等有害物质[11]。SOD对人体具有明确的抗氧化、抗衰老功效，目前已经广泛应用于日用化学、临床医学等领域。SOD能够催化过氧阴离子的歧化反应，被誉为人体的垃圾清道夫，是氧自由基的天敌。MDA是由机体内自由基于脂质形成过氧化反应的终末产物，能够诱发核酸、蛋白质等生命大分子发生交联聚合，具有细胞毒性。MDA为膜脂过氧化的一项重要产物，能够加剧膜损伤，是OS的重要指标。BNP是近年来应用于临床的心肌损伤标志物，是由心肌细胞合成的一项具有生物学活性的激素，主要于心室表达，在人体的脑组织中亦可见表达。当左心室功能不全、心肌损伤发生时，由心肌快速合成并大量释放入血，可发挥调节心脏功能的作用。心肌细胞合成的BNP以108个氨基酸组成以前体的形式存在，当心肌细胞受OS刺激时，于活化酶作用下发生裂解反应，形成活性环状多肽并释放入血，当BNP小于100 pg/mL时可排除心肌细胞损伤。TNF-α是一项重要的炎性介质，IL-6为白细胞介素家族中的促炎因子主要由TNF-α诱导合成[12]。IL-10为重要的抗炎因子，正常状态下IL-10与IL-6等促因子形成动态平衡，当机体在各种因素刺激下发生OS时血管内皮细胞、神经细胞等大量释放，激活IL-6诱发诸多促炎细胞因子升高表达并抑制抗炎因子的表达，机体内炎症细胞平衡机制发生紊乱，紊乱程度与OS、炎性反应程度呈正相关，炎性因子平衡紊乱后血管的通透性升高，引发血管内皮功能障碍及微循环障碍，使心肌细胞组织发生缺血、缺氧性损伤。OS诱导的心肌损伤可导致心排出量减低，引发交感神经过度兴奋，血液中的儿茶酚胺增多，诱发肾脏及血管异常收缩，使AngⅡ水平异常升高。AngⅡ过高可导致血管过度收缩，诱发血管粥样硬化斑块形成，引起血管破裂，增加继发血栓风险[13]。

五味子为中医临床上的常用药物，中医理论认为五味子具有抗衰老、固精滋阴、保肝、酸敛的功效，是生麦饮等诸多方剂中的重要成分，主要用于心悸、失眠等症的治疗。《普济方》中约40首治疗神志类的疾病中含有五味子[14]。Sch B可减轻心肌细胞损伤后的细胞毒性，能够改善心肌缺血动物模型的心脏功能，并具有保护肾功能的作用[15]。

本研究结果表明，3组大鼠BNP差异均有统计学意义，对照组与干预组AngⅡ差异无统计学意义，对照组、干预组与力竭组AngⅡ差异均有统计学意义；提示Sch B具减轻心肌损伤、减少AngⅡ分泌的作用，应用Sch B后力竭大鼠的AngⅡ水平可恢复至正常大鼠水平，但BNP水平尚难以与正常大鼠水平持平，说明OS诱发的大鼠心肌细胞损伤具有一定的不可逆性。大鼠心肌组织的氧化应激指标(SOD、MDA)在对照组与干预组差异无统计学意义，对照组、干预组与力竭组差异均有统计学意义；提示力竭大鼠应用Sch B后SOD、MDA可恢复至正常大鼠水平，说明Sch B具有抑制OS产物MDA合成，促进SOD分泌，减轻OS损伤的明确功效，其可发挥明确的抗OS作用。3组大鼠心肌组织炎性因子TNF-α、IL-10差异均有统计学意义，对照组与干预组IL-6差异无统计学意义，对照组、干预组与力竭组IL-6差异均有统计学意义；提示力竭大鼠应用Sch B后，IL-6可恢复至正常大鼠水平，但TNF-α、IL-10水平尚未能恢复至正常水平，说明在本试验周期中单纯应用Sch B难以达到完全恢复OS诱发的炎性因子平衡紊乱，鉴于IL-6已经恢复至正常水平，分析其原因应与Sch B应用时间较短相关。

综上所述，北五味子乙素作为北五味子的重要有效成分，能够有效改善力竭运动大鼠的心肌氧化应激反应，并可调节炎性因子的表达水平，但对炎性因子平衡的恢复需要较长治疗周期，且对心肌损伤的治疗虽有明确功效但尚无法实现完全修复。