辐照红景天的抗疲劳作用研究

2021-03-31金莉英崔承弼

延边大学农学学报 2021年1期

金莉英，姜欣，张露，崔承弼

(1.延边大学融合学院；2.延边大学农学院：吉林延吉 133002)

抗疲劳作用主要是减缓疲劳或消除疲劳，实验研究表明，作用于大脑皮层以及神经中枢的一类抗疲劳化学药物对神经系统、正常生理活动产生不良影响，甚至对有些化学药物依赖成瘾[1-3]。而中药在抗疲劳方面与化学药物相比副作用小，可以增加机体糖原储备，为疲劳时能量消耗提供能源物质；减少疲劳时代谢物质堆积以及清除自由基；增强免疫力调节神经中枢来减缓、消除疲劳[4]。因此，从中草药中探寻抗疲劳药物提高人们生活、工作质量成为研究热点之一。

红景天(Rhodiolarosea)是景天科红景天属植物的干燥根和根茎[5]，多生长在海拔2 000 m左右的高寒地带，具有较强的生命力和药用价值[6]。红景天具有抗疲劳、抗衰老、活血止血、清肺止咳等功效，并且能治疗胸闷、周身乏力的症状[7-10]。红景天中的主要活性成分为红景天苷，红景天苷具有使中枢神经兴奋的有效活性成分，这种成分物质是代表红景天作为药用植物的一项重要指标[11]。研究人员从红景天地下根中分离出黄酮苷，并从红景天地上部分提取出各种黄酮和乙酰化物。黄酮类化合物具有抗自由基作用，因此，在药品和食品添加剂等领域应用广泛[12-13]。

食品辐照技术是对食品进行非热加工的新技术，食品在辐照过程中温度变化不大。辐照技术的基本原理是利用电离辐射(60Co、137Cs、X射线、电子束)抑制或破坏食品中生物体的生长发育和新陈代谢，可以达到杀菌、延长保藏时间等实用目的[14]。当下关于辐照技术的应用主要有2个方面，杀菌和诱变育种。辐照诱变育种可以创造和培育新的生物品种，该技术育种周期短，操作简单，而且突变后的性状也比较稳定[15]。

时下比较常见的辐照处理多为60Co-γ射线处理，这种射线具有穿透力强、杀菌彻底，而且成本低廉的优点[16]。60Co-γ射线还可以引起植物内部形态结构和生理生化的改变，因此，该试验选用60Co-γ射线对药材红景天进行辐照处理。经过高效液相色谱分析发现，60Co-γ射线20 kGy辐照剂量下，红景天中的活性成分含量显著提升，辐照处理红景天比未辐照红景天的红景天苷含量提升33.3%，因此，该实验选用20 kGy60Co-γ射线辐照处理的红景天提取物和未辐照红景天提取物对昆明种小鼠进行灌胃试验。

1 材料与方法

1.1 试验动物及饲养条件

1) 昆明种小鼠：CL级，雄性，30只，体重20～30 g。

2) 饲养条件：每小时6次定时换气、定时照明(7:00～19:00)、温度(24±2) ℃、相对湿度(45%～65%)；

3) 饲养地址：延边大学食品研发中心动物实验室。

适应1周后进行后续试验。饲养期间小鼠自由摄食、饮水，多笼饲养，每天更换垫料以保证饲养环境干燥清洁。

1.2 材料与试剂

红景天由长白山科学研究院提供，并于四川省原子能研究院进行60Co-γ射线辐照处理；刺五加片(哈尔滨东方制药有限公司)；无水乙醇(天津市科密欧化学试剂有限公司)；乳酸(Lactic Acid LD)试剂盒、糖元试剂盒(南京建成生物工程研究所)；医用酒精95%(上海金和实业有限公司)。

1.3 仪器与设备

80-2型高速离心机(上海手术器械厂)；DF-35落地式连续投料粉碎(温岭市林大机械有限公司)；TG16A-WS型离心机(上海卢湘仪器有限公司)；FA2004型分析天平(上海上平仪器有限公司)；CCA-1111CE小型冷却水循环装置(东京理化器械株式会社)；DTC-22B真空泵(日本爱发科集团)；OSB-2100水油两用恒温水浴锅(东京理化器械株式会社)；DHG-9620A型立式鼓风干燥箱(上海百典仪器设备有限公司)；SP-Max3500FL型多功能荧光酶标仪(上海闪谱生物科技有限公司)；Scout SE-SE202FZH型电子天平(奥豪斯仪器有限公司)；HWS-24电热恒温水浴锅(上海一恒科学仪器有限公司)。

1.4 方法

1.4.1 红景天的提取

该试验使用醇提法提取红景天。将干燥的不同辐照剂量的红景天粉碎，过40目筛得到红景天粉，将红景天粉按料液比1∶10(g∶mL)加入到70%乙醇中，混匀后在70 ℃水浴1 h，之后在4 000 r/min下离心20 min，取上清液，混合3次的提取液，抽滤、浓缩、真空干燥后得红景天提取物。

1.4.2 试验设计

将30只小鼠随机分成辐照红景天提取物低、中、高剂量组、未辐照红景天提取物高剂量组、空白对照组、阳性对照组，每组5只。李凤林等[17]在研究高山红景天提取物抗疲劳作用时将其3种剂量分别设定为100、200和400 mg/kg·bw，因此,将辐照红景天提取物低、中、高剂量组分别设定为100、200、400 mg/kg·bw，未辐照高剂量组灌胃浓度为400 mg/kg·bw。有研究[18]表明,刺五加有优秀的抗疲劳活性，刺五加对小鼠的等效剂量是人体推荐最高剂量的10倍，因此,计算得出阳性对照组小鼠灌胃浓度为300 mg/kg·bw，对空白对照组的小鼠灌胃等体积的蒸馏水。每次灌胃1 h后给予饲料，晚上把饲料撤掉，为了确定灌胃剂量每3 d称重1次，并每天观察小鼠毛发、饮食、精神等状态[19]，连续灌胃3周后进行实验。

1.4.3 小鼠爬杆和力竭游泳时间测定

第3周最后1次灌胃30 min后，把30只小鼠放到铁架台的最上端，使小鼠的四肢肌肉处于紧张状态。并记录小鼠跌落的时间，在第3次跌落后结束爬杆实验，3次跌落时间的平均值为小鼠的爬杆时间。

测定完爬杆时间后休息1 d，每组随机取小鼠2只进行力竭游泳试验。在小鼠的尾部绑上其体重5%的重物，每组取2只小鼠使小鼠在水温25 ℃左右、水深25 cm的水箱中游泳，并将小鼠的头下沉7 s不抬头的时间记录下来[20]。

1.4.4 小鼠血乳酸、肝糖原和肌糖原测定

测定爬杆时间和力竭游泳时间后，休息1 d，每组取小鼠5只在水箱中游泳40 min，之后当即取小鼠眼球血1 mL，并且将血液在4 ℃冰箱中冷藏保存。取小鼠眼球血后脱颈处死小鼠，解剖后用生理盐水将解剖取出的肝脏和后肢肌肉漂洗后用滤纸吸干，放入冰箱中在-20 ℃下冷冻保存，之后使用酶标仪测定吸光值，分别计算血乳酸、肝糖原和肌糖原含量。

1.4.5 统计分析

2 结果与分析

2.1 辐照红景天提取物对各组小鼠体重的影响

由表1可知，经过连续灌胃3周后，每组小鼠的体重呈增长趋势，但每组小鼠的体重与对照组小鼠相比,无显著性差异(P>0.05)。这说明辐照红景天提取物、未辐照红景天提取物以及刺五加药液对小鼠的体重无明显影响。

表1 辐照及未辐照红景天对各组小鼠体重的影响Table 1 Effect of irradiated and non-irradiated Rhodiola rosea on the weight of mice (g)

2.2 辐照红景天提取物对小鼠表现状态的影响

经过3周的灌胃观察，小鼠的各项生理情况均没有异常现象，精神状态越来越好。由此可见，辐照红景天提取物、未辐照红景天提取物以及刺五加药液有助于提高小鼠的精神状态。

2.3 辐照红景天提取物对小鼠爬杆、力竭游泳时间的影响

由表2可知，5个剂量组均显著延长了小鼠的爬杆时间(P<0.05)。辐照中剂量组的爬杆时间延长效果最好，与其他5组相比,差异具有显著性(P<0.05)。与空白对照组相比，5个剂量组延长小鼠游泳时间效果显著(P<0.05)，辐照中剂量组和其他5组相比，延长小鼠游泳时间效果最明显，具有显著性差异(P<0.05)，辐照红景天提取物低、高剂量组以及未辐照剂量组与阳性对照组相比,差异不显著(P0.05)。结果表明,5个剂量组均能增加小鼠的力竭游泳时间。

表2 辐照及未辐照红景天对各组小鼠爬杆及游泳时间的影响Table 2 Effect of irradiated and non-irradiated Rhodiola rosea on climbing and swimming times of mice (min)

2.4 辐照红景天提取物对小鼠肝糖原、肌糖原含量的影响

运动耐力与机体糖原的储备量有密切联系，机体剧烈运动时产生的大量乳酸堆积会导致运动耐力水平下降，因此,增加糖原含量或抑制乳酸堆积可以缓解疲劳。由表3可知，与空白对照组相比,5个剂量组均显著提高了小鼠的肝糖原含量(P<0.05)。辐照中剂量组的肝糖原含量最高，与其他5组相比,差异具有显著性(P<0.05)。

表3 辐照及未辐照红景天对各实验组小鼠肝糖原、肌糖原含量的影响Table 3 Effect of irradiated and non-irradiated Rhodiola rosea on hepatic glycogen and muscle glycogen content of the mice (mg/g)

与空白对照组相比,5个剂量组均显著增加了小鼠的肌糖原含量(P<0.05)。辐照红景天提取物中剂量组肌糖原含量最高，与其他5个剂量组相比,具有显著性差异(P<0.05)。表明5个剂量组均能增加小鼠的肌糖原含量，辐照红景天提取物低剂量组、未辐照剂量组在增加小鼠肝糖原含量与刺五加药液阳性对照组相接近。

2.5 辐照红景天提取物对小鼠血乳酸含量的影响

机体中乳酸的浓度与其疲劳程度密切正相关，因此可以通过小鼠运动后血乳酸水平了解其乳酸代谢情况。由表4可知，与空白对照组相比,5个剂量组均显著降低了小鼠的血乳酸含量(P<0.05)。辐照中剂量组小鼠的血乳酸含量最少，与其他5个剂量组相比,具有显著性差异(P<0.05)，表现出良好的清除小鼠代谢产物的能力。结果表明,5个剂量组均能降低小鼠的血乳酸含量，辐照低剂量组与未辐照剂量组在降低小鼠血乳酸含量上相接近，辐照高剂量组与阳性对照组血乳酸含量相接近。

表4 辐照及未辐照红景天对各组小鼠血乳酸含量的影响Table 4 Effect of irradiated and non-irradiated Rhodiola rosea on blood lactic acid content of the mice (mmol/L)

3 讨论

通过参考文献可知,红景天具有优异的抗疲劳活性，甘昌盛等[21]研究了复方红景天的抗疲劳活性，该试验将各味中药浸膏按不同配比混合后配成3种配方分别进行抗疲劳试验，最后选出抗疲劳活性最好的配方组，结果表明,配方组的抗疲劳活性明显高于红景天单方组；李晶等[22]对红参和红景天合提液(按1∶1比例提取)和合并液(2种单提液按1∶1比例混合)的抗疲劳活性进行了研究，比较了配伍前后抗疲劳作用的变化，证明了两者配伍后坑疲劳作用增强；谭晓宇[23]研究了灵芝红景天制剂的抗疲劳作用，该实验将小鼠按灌胃剂量进行分组，结果表明灵芝红景天制剂灌胃组的小鼠抗疲劳效果均显著提高。

目前可以替代传统的食品保藏技术主要有臭氧[24]、噬菌体[25]、辐照[26]、对抗性细菌[27]等，辐照技术具有强作用力、低能耗、作用时间短等优点，并且室温处理可以最大限度地保留被辐照食品的营养[28]，在辐照剂量高达50 kGy时,其产品中的主要有效成分蛋白质、必需氨基酸等也不会发生显著变化[29]。有研究表明，在安全范围内对产品进行辐照可以提高产品的性能[30]。因此，该试验中选用辐照技术处理了红景天，以便研究辐照后其抗疲劳活性的变化。

爬杆试验、力竭游泳试验是反应运动耐力和肌体疲劳度的指标，肝糖原、肌糖原、血乳酸均为评估抗疲劳试验的指标[31]。在该试验中与未辐照组相比，辐照组小鼠的爬杆时间和力竭游泳时间显著增加，说明辐照红景天对小鼠运动耐力的提高和肌体抗疲劳具有显著效果。糖原是肌体重要能量来源，糖原的储存量会直接影响运动耐力水平。若体内肝糖原和肌糖原的储备充足，就能延迟疲劳出现的时间[32]。试验中辐照组小鼠的肝糖原和肌糖原含量显著增加，说明辐照红景天可增加肝糖原和肌糖原储备量。乳酸是肌体运动时肌肉因缺氧发生糖酵解反应而产生[33]，肌体中乳酸的浓度和疲劳度成正比。试验中辐照组的血乳酸含量显著降低，说明红景天经辐照后血乳酸清除能力提高。

该试验中辐照中剂量组的爬杆时间和力竭游泳时间最长，肝糖原和肌糖原增加量最多，血乳酸含量最低。而与辐照中剂量组相比,高剂量组的小鼠爬杆时间和力竭游泳时间明显减少，肝糖原和肌糖原含量明显降低，血乳酸含量明显增多。结合试验结果发现，红景天经辐照后其抗疲劳能力明显增加，但给药剂量过高时各项指标呈减弱趋势，因此,辐照红景天的给药剂量不宜过高，抗疲劳作用最佳的给药剂量为200 mg/kg·bw。

很多关于红景天抗疲劳活性的文献报道，随着药物中红景天浓度的增加或其他复合配方成分的添加，其抗疲劳活性也随之增加，而目前关于辐照后红景天抗疲劳活性的研究甚少，通过该试验的结果分析发现，红景天经辐照处理后依然具有优秀的抗疲劳活性。该试验初步研究了辐照红景天的抗疲劳活性较好的剂量，为辐照红景天在抗疲劳产品的应用提供参考依据。