高强度间歇训练联合黄芪多糖对大鼠心肌损伤改善作用

高品操，陆神义，陈慧芳

(1.湖南医药学院 康复医学与保健学院,湖南 怀化 418000；2.湖南医药学院侗医药重点研究所 湖南 怀化 418000；3.广西师范大学 体育与健康学院,广西 桂林 541000；4.杭州萧山中医院 中医康复科,浙江 杭州 310000 )

0 引言

众所周知，心肌缺血（ischemia）损伤对身体、组织和细胞有严重的损害作用。心血管疾病主要由心肌缺血所导致，如心肌梗死、心力衰竭、心律不齐等是最常见的疾病，也是临床心脏病发病率和死亡率的主要原因[1]。据《中国心血管病报告（2018）》显示[2]：我国心血管病现患人数2.9亿，心血管病死亡率仍居首位，高于肿瘤及其他疾病，每5例死亡中就有2例死于心血管病。

黄芪多糖是我国中草药黄芪的有效成份，研究发现黄芪多糖具有抗炎、抗氧化、抗病毒、调节免疫等作用[3-4]，对心血管疾病预防起到重要作用。有研究显示对大鼠心肌缺血再灌注损伤事前进行黄芪多糖或间歇运动训练预处理后心肌酶各项指标均下降，对心肌损伤具有保护作用[5-8]，然而这些研究均为对大鼠心肌损伤前的预处理，而对心肌损伤后给予黄芪多糖或间歇康复训练研究较少。本研究拟观察间歇康复训练联合黄芪多糖对大鼠心肌缺血损伤后是否有改善作用。

1 研究方法

1.1 实验材料

黄芪多糖、异丙肾上腺素（ISO）由吉林省中医中药研究所购买，Caspase-3 蛋白、CK、HK均在美国APExBIO公司购买，雄性SD大鼠（购于浙江省实验动物中心）30 只，6周龄，体重170～210g。实验设备包括小动物跑台、小动物呼吸肌、BL-生物技能实验系统、722分光光度计、常规免疫组化仪器，心电图。

1.2 实验分组

选取6周龄清洁级雄性SD大鼠30只，分笼饲养，以国内标准啮齿类动物饲料喂养，自由饮食，室内空气流通，相对湿度60%±10%，温度23℃±2℃。训练期间生活习性和饲养等各种条件均严格控制。在实验室适应3天后随机分为：对照组（Control,C）模型组（Model,M组）、高强度间歇训练组（High Intensity Interval Training,H）、黄芪多糖组（Astragalus polysaccharide,A）、联合组（High Intensity Interval Training and Astragalus polysaccharide,HA），每组6只。

1.3 实验方案

1.3.1 心肌损伤模型制备

参考心肌损伤动物模型建立方案[9]，除对照组外将所有大鼠进行腹腔注射异丙肾上腺素（ISO）大剂量10mg/kg ，以心电图S-T段抬高≥0.15mV为心肌缺血损伤造模成功指标。

1.3.2 间歇康复训练及黄芩多糖注射方案

①对照组与模型组（M）：正常进食，自由饮水，不进行任何训练活动；②高强度间歇训练（H）：在造模后第1天，先进行小强度（速度为10m/min）短时间3min跑台适应性训练2天，之后第3天器进行4周大强度间歇性跑台运动，速度为30m/min（相当于75%VO2max），每次运动5min，休息5min，重复6次，全程时间为60min；每天1次，每周5次；③黄芪多糖（A）：造模后第1天给大鼠髂静脉黄芪多糖（APS,30mg/kg)推入注射,每天1次，每周5次，连续4周；④联合组（HA），采用高强度间歇训练+黄芪多糖注射方案，先按照黄芪多糖组给予注射黄芪多糖，之后按照高强度间歇训练组方案进行训练。

1.3.3 血清心肌酶指标测试

在训练方案结束后第2天进行腹腔采血以备心肌酶指标肌酸激酶（CK）、乳酸脱氢酶（LDH）测试，所有操作方法按相关说明进行。

1.3.4 心肌组织制作

采血后立刻取出大鼠心肌组织，分成两份，一份液氮保存以备Caspase-3 蛋白酶测试，一份置于10%甲醛液中保存48 h。固定脱水后，用石蜡包埋，进行连续切片，每片厚约5μm，HE染色封片。Caspase-3 蛋白酶采用ELISA测试法，操作根据相关试剂盒说明进行。

1.4 统计学方法

采用SPSS 17. 0 软件进行统计分析，数据以均数±标准差表示，两组间比较采用t检验，多组间的比较采用单因素方差分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 研究结果

各组Caspase-3蛋白和心肌酶表达水平与对照组相比，模型组的Caspase-3蛋白、心肌酶CK与LDH均显著增加，差异具有显著性（P<0. 01）；与模型组相比，间歇训练组（I）、黄芪多糖组（A）及联合组的Caspase-3蛋白、心肌酶CK与LDH均显著下降，差异具有显著性（P<0. 01），与间歇训练组及黄芪多糖组相比，联合组的Caspase-3蛋白、心肌酶CK与LDH均显著下降，差异具有显著性（P<0. 01），见表1。

表1 各组大鼠Caspase-3和心肌酶变化(±s)

表1 各组大鼠Caspase-3和心肌酶变化(±s)

注：与C相比，★P<0.01;与M组相比，#P<0.01;与H、A相比，&P<0.01。

组别 N Caspase-3（nmol/L） CK（U/mL） LDH（U/L）C 6 0.485±0.036 0.400±0.048 4819.16±219.66 M 6 1.453±0.091* 1.335±0.080* 9280.43±529.37*H 6 0.983±0.083# 0.798±0.029# 7067.51±188.17#A 6 0.930±0.091# 0.753±0.034# 6993.32±304.47#HA 6 0.795±0.043#& 0.638±0.024#& 6009.47±185.27#&

3 讨论

心肌缺血损伤或心肌梗死后，导致部分心肌细胞凋亡或坏死，同时心肌本身获取血供及营养下降，整个心肌收缩能力下降，进一步导致心脏泵血功能障碍[10]。心肌酶CK、LDH是反映心肌梗死和损伤的标志物。心肌损伤和梗死后，心肌细胞出现凋亡和坏死，细胞膜结构和通透性改变，心肌细胞中CK、LDH释放入血，血液中心肌酶含量将大大增加，间接反映心肌损伤程度。Caspase-3蛋白酶是调控细胞凋亡的关键蛋白酶，激活后会促发下游的级联反应导致细胞凋亡发生因此Caspase-3蛋白又称为“死亡蛋白酶”。研究显示Caspase-3蛋白酶在心肌细胞缺氧达到3小时会显著上升[11]，当超过6小时后Caspase-3蛋白酶会达到高峰[12]，这些研究证明Caspase-3蛋白酶在心肌缺血后心肌细胞凋亡中起到重要作用。

本研究通过大剂量异丙肾上腺素（ISO）腹腔注射成功复制大鼠心肌梗死损伤模型，其心电图、心肌代谢改变与动脉粥样硬化大鼠接近，研究结果也显示，与健康对照组相比，大剂量异丙肾上腺素（ISO）腹腔注射后的模型组大鼠心肌Caspase-3蛋白、心肌酶CK与LDH均显著增加，表明异丙肾上腺素（ISO）腹腔注射复制大鼠心肌损伤模型是有效的。

与有氧运动不同的是，本研究高强度间歇训练往往采用高强度运动或间歇休息组合完成，其坚持性和趣味性要显著高于中等强度有氧运动[13]。以往研究显示8周高强度间歇运动使心力衰竭患者VO2max显著提高，而中等强度有氧运动却没有差异。Wang B等人也发现8周高强度间歇训练后显著改善心肌缺血后左室舒张末压(LVEDP)、左室收缩压(LVSP)和最大舒张峰值速度(-dP/dtmax)。此外，它还能保持心脏功能，减少梗死面积，保护心肌结构，增加血管生成，减少肌成纤维细胞和胶原蛋白积累[14]。另外Ghanimati R等研究发现2周的高强度间歇训练可以增加G-CSF（粒细胞集落刺激因子）和C-kit（酪氨酸激酶）水平，可增加心脏保护作用，减少心脏损伤[15]。本研究通过对心肌损伤后大鼠进行短期4周间歇性康复训练或（和），发现大鼠心肌Caspase-3和心肌酶CK与LDH显著减少，证明4周高强度间歇性康复训练或黄芪多糖对可以有效减少Caspase-3蛋白酶含量，从而减少心肌细胞凋亡，从而降低心肌酶CK与LDH血清含量，这与Ghanimati R等研究结果一致[15]，说明短期内高强度间歇训练可以增强对心肌损伤后的保护作用。另外心肌损伤后会产生大量自由基，引发链式脂质过氧化反应，促使心肌细胞进一步发生氧化损伤。黄芪多糖具有抗氧化、抗自由基能力，可以阻止细胞氧化损伤。本研究通过4周黄芪多糖处理后大鼠心肌Caspase-3蛋白酶和心肌酶CK与LDH含量均得到显著减少，说明心肌缺血损伤后通过黄芪多糖处理同样起到改善作用。本研究结果还发现联合组大鼠心肌Caspase-3蛋白酶和心肌酶CK与LDH含量均低于高强度间歇训练组和黄芪多糖组，说明高强度间歇性康复训练联合黄芪多糖对心肌损伤改善作用更佳。

综上所述，高强度间歇训练或黄芪多糖对心肌损伤后均有改善作用，它们的联合效应更好。