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實(shí)驗(yàn)對(duì)象與方法
1.實(shí)驗(yàn)對(duì)象與分組
健康雄性2月齡SD(Sprague-Dawley)大鼠56只,體質(zhì)量220g±10g,購于山東中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物中心(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量合格證號(hào):SCXK魯20090008)。分籠飼養(yǎng),每籠4只;普通鼠全價(jià)顆粒飼料Ⅱ號(hào),自由飲食、飲水,室溫22℃±2℃,相對(duì)濕度40%~60%。按照本實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨機(jī)分為:安靜對(duì)照組(S組,n=8)、運(yùn)動(dòng)對(duì)照組(E組,n=24)、中藥運(yùn)動(dòng)組(CE組,n=24)。最后一次力竭運(yùn)動(dòng)后又將E組和CE組分別隨機(jī)分為運(yùn)動(dòng)后即刻組(E0組,n=8、CE0組,n=8),恢復(fù)期12h組(E1組,n=8、CE1組,n=8),恢復(fù)期24h組(E2組,n=8、CE2組,n=8)。
2.實(shí)驗(yàn)方法
1)運(yùn)動(dòng)方案
S組不施加任何干擾因素,給食給水,置于籠中自然生長。E組和CE組按照制定的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行跑臺(tái)訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)速度、時(shí)間根據(jù)Bedford理論[7]設(shè)計(jì),大鼠體質(zhì)量/攝氧量回歸方程所建立的遞增速度和時(shí)間的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方式。參考國內(nèi)學(xué)者[8-9]使用過的運(yùn)動(dòng)疲勞模型,并根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況略加修改,取材前最后一次運(yùn)動(dòng)至力竭。具體運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間安排如表1所示。
2)給藥方案
復(fù)方中藥制備:由肉桂3g,人參、白術(shù)、茯苓、甘草、當(dāng)歸、川芎、白芍藥、熟地、補(bǔ)骨脂各9g組成,藥物購自山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院,水煎過濾濃縮為1g/mL,置于4℃冰箱保存?zhèn)溆?。CE組給予復(fù)方中藥水溶劑1mL/100g灌胃,S組和E組灌服1mL/100g生理鹽水(0.9%),每次運(yùn)動(dòng)前3h灌胃。
3)動(dòng)物取材
最后一次力竭運(yùn)動(dòng)后,S組、E0組、CE0組立即腹腔注射10%水合氯醛糖漿(0.3mL/100g)麻醉,打開腹腔腹主動(dòng)脈取血5mL置于試管中,37℃水浴30min后3500r/min轉(zhuǎn)速離心15min取上層血清,待測(cè)血清肌酸激酶(CK)、尿素氮(BUN)、睪酮(T)。迅速剝離取出后肢股四頭肌,置于冰冷生理鹽水中洗凈血漬,用濾紙吸干,置于EP管內(nèi),放于–80℃超低溫冰箱內(nèi)冷凍待勻漿后測(cè)骨骼肌丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性。E1組、CE1組和E2組、CE2組分別于運(yùn)動(dòng)后12h和24h做上述同樣取材。
4)骨骼肌組織勻漿制備
稱取洗凈血漬并用濾紙吸干的股四頭肌0.3g,剪碎倒入玻璃勻漿管中,加入2.7mL冰冷的生理鹽水,充分研碎,使組織勻漿化。將制備好的10%骨骼肌勻漿液用低溫離心機(jī)2000r/min轉(zhuǎn)速離心15min后取上清液,待測(cè)骨骼肌勻漿液蛋白濃度及MDA含量和SOD活性。
5)測(cè)試方法及儀器
用ECOM-F6124半自動(dòng)生化分析儀(德國產(chǎn))測(cè)CK(速率法)和BUN(酶偶聯(lián)速率法);用ACCESS全自動(dòng)微粒子化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)(美國和法國合產(chǎn))測(cè)T(化學(xué)發(fā)光法);用722s可見分光光度計(jì)(中國產(chǎn))測(cè)骨骼肌MDA(TBA法)、SOD(黃嘌呤氧化酶法),具體操作方法嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行。
6)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理
對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析采用SPSS17.0軟件系統(tǒng),結(jié)果數(shù)據(jù)均以均值±標(biāo)準(zhǔn)差(x±SD)表示。對(duì)大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)間采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析;對(duì)S組、E組、CE組不同時(shí)相之間MDA和SOD采用單因素方差分析(One-WayANOVA)分析,在方差分析前對(duì)樣本進(jìn)行齊次性檢驗(yàn),當(dāng)樣本所在總體方差不齊性時(shí),應(yīng)采用Tamhane方法進(jìn)行后續(xù)檢驗(yàn)的多重比較(PostHocMultipleComparisons);總體方差齊性,采用LSD方法進(jìn)行后續(xù)檢驗(yàn)的多重比較。顯著性差異水平為P﹤0.05,極顯著性差異水平P﹤0.01。
結(jié)果
1.運(yùn)動(dòng)對(duì)照組大鼠血清CK、BUN、睪酮與安靜對(duì)照組比較結(jié)果:S組、E0組、E1組、E2四組之間血清CK、BUN、T指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,結(jié)果如表2所示。上表顯示,血清CK,E0組顯著性高于S組(P﹤0.05);E1組顯著性高于E0組(P﹤0.05);E1組、E2組顯著性高于S組(P﹤0.01)。血清BUN,E0組顯著性高于S組(P﹤0.05);E1組顯著性低于E0組(P﹤0.05),E2組顯著性低于E0組(P﹤0.01)。血清T,E0組顯著性低于S組(P﹤0.01)。
2.運(yùn)動(dòng)對(duì)照組疲勞及恢復(fù)期不同時(shí)相骨骼肌MDA和SOD變化結(jié)果:S組、E0組、E1組、E2四組之間骨骼肌MDA含量和SOD活性進(jìn)行單因素方差分析,結(jié)果如表3所示。
3.中藥運(yùn)動(dòng)組疲勞及恢復(fù)期不同時(shí)相骨骼肌MDA和SOD變化結(jié)果:S組、CE0組、CE1組、CE2四組之間骨骼肌MDA含量和SOD活性進(jìn)行單因素方差分析,結(jié)果如表4所示。上表顯示,大鼠骨骼肌MDA,CE0組顯著高于S組(P﹤0.01),CE1組、CE2組顯著低于CE0組(P﹤0.01)且與S組沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。骨骼肌SOD,CE1組、CE2組顯著高于CE0組(P﹤0.01),CE2組顯著高于S組(P﹤0.05)。
4.各組相同時(shí)相MDA含量比較結(jié)果:對(duì)S組、E組、CE組在運(yùn)動(dòng)后即刻、恢復(fù)期12h、恢復(fù)期24h的MDA含量分別進(jìn)行單因素方差分析,結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下圖所示。圖1顯示,運(yùn)動(dòng)后即刻,運(yùn)動(dòng)對(duì)照(E0)組和中藥運(yùn)動(dòng)(CE0)組骨骼肌MDA都顯著高于安靜對(duì)照(S)組(P﹤0.01),中藥運(yùn)動(dòng)組顯著低于運(yùn)動(dòng)對(duì)照組(P﹤0.01)?;謴?fù)期12h,運(yùn)動(dòng)對(duì)照(E1)組顯著高于安靜對(duì)照(S)組(P﹤0.01),中藥運(yùn)動(dòng)(CE1)組顯著低于運(yùn)動(dòng)對(duì)照(E1)組(P﹤0.01)且與安靜對(duì)照(S)組沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。恢復(fù)期24h,各組之間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
5.各組相同時(shí)相SOD活性比較結(jié)果:對(duì)S組、E組、CE組在運(yùn)動(dòng)后即刻、恢復(fù)期12h、恢復(fù)期24h的SOD活性分別進(jìn)行單因素方差分析,結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下圖所示。圖2顯示,運(yùn)動(dòng)后即刻,運(yùn)動(dòng)對(duì)照(E0)組和中藥運(yùn)動(dòng)(CE0)組骨骼肌SOD活性都下降,但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異?;謴?fù)期12h,運(yùn)動(dòng)對(duì)照(E1)組骨骼肌SOD活性顯著低于安靜對(duì)照(S)組(P﹤0.05),中藥運(yùn)動(dòng)(CE1)組顯著高于運(yùn)動(dòng)對(duì)照(E1)組(P﹤0.01)。恢復(fù)期24h,中藥運(yùn)動(dòng)(CE2)組顯著高于安靜對(duì)照(S)組和運(yùn)動(dòng)對(duì)照(E2)組(P﹤0.05)。
6.各組大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)力竭時(shí)間:運(yùn)動(dòng)對(duì)照組(E組)和中藥運(yùn)動(dòng)組(CE組)大鼠最后一次以38m/min的速度運(yùn)動(dòng)至力竭,運(yùn)動(dòng)力竭時(shí)間如表5所示。上表顯示出,運(yùn)動(dòng)對(duì)照組跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)力竭時(shí)間為66.78min±3.53min,而中藥運(yùn)動(dòng)組力竭時(shí)間為82.09min±5.19min,顯著高于運(yùn)動(dòng)對(duì)照組(P﹤0.01),平均延長比率為23.2%。
分析與討論
1.運(yùn)動(dòng)疲勞模型本實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)疲勞模型:采用大鼠7周大強(qiáng)度遞增負(fù)荷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)方式,運(yùn)動(dòng)方案根據(jù)Bedford大鼠體質(zhì)量/攝氧量回歸方程所建立的遞增速度或時(shí)間的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方式設(shè)計(jì)[7]。第1周運(yùn)動(dòng)速度15m/min、時(shí)間20min,小于60%O2max;第2~6周運(yùn)動(dòng)速度22~35m/min、時(shí)間20~30min,屬于70~95%O2max;第7周運(yùn)動(dòng)速度38m/min、時(shí)間30min,屬大于95%O2max;取材前最后一次運(yùn)動(dòng)至力竭(運(yùn)動(dòng)速度38m/min,運(yùn)動(dòng)時(shí)間50~60min,根據(jù)Bedford理論推斷屬于100%O2max)。大量研究表明,力竭運(yùn)動(dòng)后血清BUN顯著性高于安靜對(duì)照組(P﹤0.05)、血清T顯著性低于安靜對(duì)照組(P﹤0.05)、MDA顯著性高于安靜對(duì)照組(P﹤0.05)、SOD低于安靜對(duì)照組(P﹤0.05)[9-12]。本實(shí)驗(yàn)大鼠經(jīng)過7周大強(qiáng)度遞增負(fù)荷跑臺(tái)訓(xùn)練后,測(cè)得大鼠血清及骨骼肌相關(guān)指標(biāo)如表2、表3顯示,運(yùn)動(dòng)后即刻血清BUN、MDA明顯高于對(duì)照組(P﹤0.05)、血清T明顯低于對(duì)照組(P﹤0.05)、SOD低于對(duì)照組。該結(jié)果完全符合前人相關(guān)研究的結(jié)論,表明本實(shí)驗(yàn)中使用的7周大強(qiáng)度遞增負(fù)荷跑臺(tái)訓(xùn)練疲勞模型已成功建立。#p#分頁標(biāo)題#e#
2.復(fù)方中藥對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞及恢復(fù)期不同時(shí)相骨骼肌MDA含量的影響:丙二醛(MDA)是機(jī)體生物膜中的多不飽和脂肪酸(PUFA)受到通過酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)產(chǎn)生的氧自由基攻擊后,引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用而產(chǎn)生的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物。所以,MDA含量??砷g接反映出機(jī)體細(xì)胞膜受自由基攻擊的程度[12]。本實(shí)驗(yàn)研究表明,大鼠骨骼肌MDA含量,運(yùn)動(dòng)后即刻,運(yùn)動(dòng)對(duì)照組、中藥運(yùn)動(dòng)組顯著高于安靜對(duì)照組(P﹤0.01),但中藥運(yùn)動(dòng)組明顯低于運(yùn)動(dòng)對(duì)照組(P﹤0.01);恢復(fù)期12h,運(yùn)動(dòng)對(duì)照組顯著高于安靜對(duì)照組(P﹤0.05),而中藥運(yùn)動(dòng)組和安靜對(duì)照組沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(見表3、4和圖1)。這是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)疲勞模型為7周遞增大負(fù)荷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)且最后一次運(yùn)動(dòng)至力竭,所以,造成運(yùn)動(dòng)對(duì)照組和中藥運(yùn)動(dòng)組在運(yùn)動(dòng)后即刻骨骼肌MDA含量明顯高于安靜對(duì)照組[13]。但是,運(yùn)動(dòng)后即刻中藥運(yùn)動(dòng)組明顯低于運(yùn)動(dòng)對(duì)照組,而且恢復(fù)期12h運(yùn)動(dòng)對(duì)照組顯著高于安靜對(duì)照組,同時(shí)中藥運(yùn)動(dòng)組與安靜對(duì)照組沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。說明中藥運(yùn)動(dòng)組骨骼肌MDA含量在恢復(fù)期12h恢復(fù)到正常水平。這是因?yàn)槊看芜\(yùn)動(dòng)前對(duì)中藥運(yùn)動(dòng)組大鼠進(jìn)行復(fù)方中藥灌胃,而復(fù)方中藥中的人參、當(dāng)歸、川芎、甘草、芍藥、肉桂、補(bǔ)骨脂等成分中含有較多的人參皂苷、微量元素、氨基酸、還原糖、磷脂、維生素、葉酸、甘草酸、芍藥苷、香豆素和黃酮類等活性成分,這些成分同時(shí)在體內(nèi)能夠強(qiáng)化其活性,更加有效參與機(jī)體清除自由基,減少脂質(zhì)過氧化物的產(chǎn)生,有較強(qiáng)的抗氧化功能[3,5-6,14-16]。其機(jī)理主要為:1)八珍湯具有“益氣、養(yǎng)血、補(bǔ)腎”的功效,機(jī)體可以通過益氣提高了骨骼肌抗損傷的能力,減輕了因過度疲勞而造成的骨骼肌損傷程度;通過補(bǔ)血改善了大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌缺血缺氧的現(xiàn)象,減輕骨骼肌損傷,從根源上減少了產(chǎn)生自由基的刺激,自由基的生成相對(duì)減少。2)復(fù)方中藥的補(bǔ)血功能可以加速血液循環(huán),把過多的自由基運(yùn)走,加速氧自由基的排泄,使骨骼肌自由基的含量減少[17]。提示,此復(fù)方中藥能夠有效抑制自由基的生成并加速自由基的清除,減少骨骼肌MDA的含量。
3.復(fù)方中藥對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞及恢復(fù)期不同時(shí)相骨骼肌SOD活性的影響:超氧化物歧化酶(SOD)是機(jī)體內(nèi)清除氧自由基的重要抗氧化酶之一,對(duì)機(jī)體的氧化與抗氧化平衡起著至關(guān)重要的作用,此酶能清除超氧陰離子自由基(O2-)保護(hù)細(xì)胞免受損傷,其活力的高低間接反映了機(jī)體清除氧自由基的能力[12]。本實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)后即刻,運(yùn)動(dòng)對(duì)照組和中藥運(yùn)動(dòng)組骨骼肌SOD活性都比安靜對(duì)照組有所降低,但都不具統(tǒng)計(jì)學(xué)差異?;謴?fù)期12h,運(yùn)動(dòng)對(duì)照組骨骼肌SOD活性顯著低于安靜對(duì)照組(P﹤0.05),而中藥運(yùn)動(dòng)組顯著高于運(yùn)動(dòng)對(duì)照組(P﹤0.01)?;謴?fù)期24h,中藥運(yùn)動(dòng)組顯著高于安靜對(duì)照組和運(yùn)動(dòng)對(duì)照組(P﹤0.05)(見表3、4和圖2)。運(yùn)動(dòng)后即刻運(yùn)動(dòng)對(duì)照組和中藥運(yùn)動(dòng)組骨骼肌SOD活性之所以降低,是因?yàn)樵谶f增大負(fù)荷以及最后一次力竭運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)體產(chǎn)生大量自由基,自由基會(huì)很大程度攻擊骨骼肌組織細(xì)胞,使細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。此時(shí),抗氧化系統(tǒng)消除自由基的能力相對(duì)減弱,表現(xiàn)為抗氧化酶以及合成抗氧化酶所必須的物質(zhì)被大量消耗(如,鐵、銅、鋅、錳等)致使抗氧化酶活性下降[18]。到恢復(fù)期12h時(shí),運(yùn)動(dòng)對(duì)照組骨骼肌繼續(xù)降低,并顯著低于安靜對(duì)照組;此時(shí),中藥運(yùn)動(dòng)組已升高,并顯著高于E1組和CE0組。恢復(fù)期24h時(shí),運(yùn)動(dòng)對(duì)照組恢復(fù)至正常水平,而中藥運(yùn)動(dòng)組已經(jīng)顯著高于安靜對(duì)照組。這些變化說明此復(fù)方中藥能有效提高骨骼肌SOD活性,主要是由于此復(fù)方中藥中含有的黃酮化合物(補(bǔ)骨脂、當(dāng)歸、甘草)、多種微量元素(熟地黃)、氨基酸和維生素(當(dāng)歸)等多種抗氧化成分,能較顯著提高骨骼肌SOD活性,降低機(jī)體脂質(zhì)過氧化水平,減輕自由基脂質(zhì)過氧損傷,使骨骼肌組織細(xì)胞膜穩(wěn)定性增強(qiáng),代謝能力和抗損傷能力增強(qiáng),這些非酶類抗氧化劑的補(bǔ)充還可有效清除運(yùn)動(dòng)中生成的自由基[19]。提示,此復(fù)方中藥能夠有效提高骨骼肌SOD的活性。
3.4復(fù)方中藥對(duì)大鼠力竭時(shí)間(運(yùn)動(dòng)能力)影響:本實(shí)驗(yàn)研究表明,中藥運(yùn)動(dòng)組進(jìn)行跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭的時(shí)間顯著高于運(yùn)動(dòng)對(duì)照組(P﹤0.01),平均延長運(yùn)動(dòng)時(shí)間比率為23.2%(如表5)。主要是因?yàn)?,該?fù)方中藥(八珍加肉桂補(bǔ)骨脂湯)能夠通過清除運(yùn)動(dòng)中骨骼肌產(chǎn)生的自由基以及提高SOD活性,延長大鼠運(yùn)動(dòng)時(shí)間,增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)能力;還可以縮短運(yùn)動(dòng)后疲勞恢復(fù)的時(shí)間,使機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力得到快速恢復(fù)。說明此復(fù)方中藥能減緩疲勞產(chǎn)生,且加速疲勞恢復(fù),顯著提高大鼠運(yùn)動(dòng)能力。
結(jié)論
(1)長期遞增大負(fù)荷并至力竭運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致骨骼肌MDA含量明顯升高,降低運(yùn)動(dòng)能力。(2)“八珍加肉桂補(bǔ)骨脂湯”復(fù)方中藥能夠降低運(yùn)動(dòng)后大鼠骨骼肌MDA含量和提高SOD活性,有效地清除自由基,增強(qiáng)抗氧化作用,從而延長運(yùn)動(dòng)時(shí)間,促進(jìn)疲勞恢復(fù),提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力。(本文圖表略)
本文作者:田詩彬 陳萬 高麗 吳春燕 田雪文 任雷杰 單位:山東體育學(xué)院 研究生部 山東體育學(xué)院 基礎(chǔ)理論系