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摘要:目的: 研究肉苁蓉配伍维生素C 对大鼠运动性肾缺血再灌注损伤的保护作用及机制。方法: 将6 周龄雄性Wistar 大鼠96 只为对象随机分为6 组: 对照组( C 组,12 只) 、一般训练组( M 组,12 只) 、过度训练组( OM 组,24 只) 、肉苁蓉+ 过度训练组( COM 组,16 只) 、维生素C+过度训练组( VCOM 组,16 只) 、肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( CVCOM 组,16 只) ,进行56 d 的力竭游泳训练。COM 组、CVCOM 组采用专业灌胃器灌胃( ig) ,每天一次,剂量为6. 01g·kg - 1,ig 体积为5 mL·kg - 1 ; VCOM 组、CVCOM 组采用腹腔注射( ip) ,剂量为100 mg·kg - 1,每天一次,注射体积为0. 5 mL,其他各组ig 等量生理盐水。末次训练后24 h,进行血清尿素氮、血清肌酐等生化指标检测。结果: 1) 8 周的过度训练导致大鼠运动性肾缺血“再灌注”,肾组织超微结构被严重破坏、组织病理学发生明显改变,肾功能受到严重损坏。2) 血尿素氮和血清肌酐上升。OM 组( P < 0. 01) 、COM 组( P < 0. 01) 、VCOM 组( P < 0. 01) 、CVCOM组( P < 0. 05) 高于C 组; COM 组( P < 0. 05) 、VCOM 组( P < 0. 05) 、CVCOM 组( P < 0. 01) 低于OM 组; COM 组( P < 0. 05) ,CVCOM 组( P < 0. 01) 低于VCOM 组。3、SOD 活性降低。OM 组( P < 0. 01) 、COM 组( P < 0. 01) 、VCOM 组( P < 0. 01) 、CVCOM 组( P < 0. 05) 低于C 组; COM组( P < 0. 05) 、VCOM 组( P < 0. 05) 、CVCOM 组( P < 0. 01) 高于OM 组; COM 组( P < 0. 05) ,CVCOM 组( P < 0. 01) 高于VCOM 组。4、MDA 含量升高。OM 组( P < 0. 01) 、COM 组( P <0. 01) 、VCOM 组( P < 0. 01) 、CVCOM 组( P < 0. 05) 高于C 组,COM 组( P < 0. 05) 、VCOM 组( P< 0. 05) 、CVCOM 组( P < 0. 01) 低于OM 组; COM 组( P < 0. 05) ,CVCOM 组( P < 0. 01) 低于VCOM 组。结论: 1) 过度训练造成了大鼠肾脏缺血再灌注损伤。2) 肉苁蓉和维生素C 均可以增强SOD 活性,清除氧自由基,减轻脂质过氧化作用,对运动性缺血再灌注肾脏具有保护作用。3. 肉苁蓉作用优于维生素C,二者配伍使用效果更好。
关键词:肉苁蓉; 维生素C; 运动性缺血再灌注
随着现代中医药理论的发展、现代药理学理论及现代生物技术的更新,更多的单剂或配伍组方应用于体育实践。中药以其多靶点、多途径作用且几乎不含违禁成分的特点日益显示出其独特的优势,在提高运动员身体机能及缓解疲劳方面取得了一定的成就。机体在稳定状态下,肾血流量可以通过自身调节机制来维持相对恒定。在剧烈运动时,肾血流在神经和体液因素的影响下发生改变。由于各器官血流量重新分配,使活动器官特别是肌肉的血流量增多,肾血流量急剧下降,并伴随运动过程的持续和强度递增表现的更加明显[1]。肾脏的这种不完全缺血状态形成了“运动性肾缺血”。运动停止后,肾血供应恢复形成运动性肾缺血后的“再灌注”[2]。缺血再灌注损伤过程中,自由基的产生异常增多起着重要作用。研究表明,肉苁蓉具有提高过氧化物岐化酶活性、降低脂质过氧化物的药理作用,可以清除体内过量生成的自由基对机体细胞的损伤[3]; 维生素C 作为体内重要的抗氧化剂,也可以有效地清除自由基[4]。本文研究肉苁蓉配伍维生素C 对大鼠缺血再灌注肾脏的影响,并探讨二者在缺血再灌注损伤中的作用及其机制,旨在为其临床应用提供理论依据。
1 材料
1. 1 动物
清洁级雄性Wistar 大鼠100 只,42 d 龄,平均体重( 201. 8 ± 14. 1) g,北京大学医学部实验动物科学部提供,许可证号SCXK( 京) 2006 - 0008。在整个试验过程中,实验室内温度保持在( 22 ± 2) ℃,相对湿度55%
~ 75%,光照时间随自然变化。所有试验大鼠均以基础饲料( 北京大学医学部实验动物科学部提供) 和蒸馏水常规饲养,自由饮食。实验时间为63 d,正式训练时间为56 d。
1. 2 实验用药肉苁蓉( Cistanche deserticolaY. C. Ma) ,产自内蒙,北京同仁堂药店购得,批号:120224536 并经天津中瑞药业有限公司高占友高级工程师鉴定。将干燥带鳞叶的肉苁蓉粉碎成粗粉,用10,6,6 倍量60%乙醇水浴提取3 次,每次2 h,合并提取液冷藏24 h,过滤,滤液减压回收乙醇,浓缩成浸膏( 相当于2. 0g 生药/g 浸膏) ,备用[3]。维生素C 注射液( 批号20120406) ,北京双鹤药业提供。
1. 3 试剂血清肌酐( serum creatinine,Scr) 采用Jaffe 苦味酸法测定,血尿素氮( blood urea nitrogen,BUN) 采用二乙酰- 肟法测定,丙二醛( malondialdehyde,MDA) 采用比色法测定; 超氧化物歧化酶( superoxidedismutase,SOD) ,采用黄嘌呤氧化酶法测定,均采用南京建成生物工程研究所提供试剂盒,试剂盒编号20120511,并严格按照使用说明操作。
1. 4 仪器BS224S 型电子分析天平( 德国赛多利斯) 、光学显微镜( 日本OLYMPUS 公司) 、ALCYON300全自动生化分析仪( 美国雅培) 、756MC 型紫外- 可见分光光度计( 上海精密仪器厂) 及GL - 20G 高速冷冻离心机( 上海安亭) 。
2 方法
2. 1 动物分组
实验大鼠适应性饲养4 d 后,以20 min /d 的运动量对其进行为期3 d 的筛选,淘汰个别不适应游泳训练者,将剩余大鼠以数字随机分组法分6 组: 对照组( C 组) 12 只,一般训练组( M 组) 12 只,过度训练组( OM 组) 24 只,肉苁蓉+ 过度训练组( COM 组) 16 只,维生素C + 过度训练组( VCOM 组) 16 只,肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( CVCOM 组) 16 只进行56 d 的游泳训练。训练期间,COM 组、CVCOM 组采用专业灌胃器灌胃( ig) ,每天一次,剂量为6. 01 g /kg, ig 体积为5mL /kg; VCOM 组、CVCOM 组采用腹腔注射( ip) ,剂量为100 mg /kg ,每天一次,注射体积为0. 5 mL( 通过预实验获得最佳剂量) ,其他各组ig 等量生理盐水。
2. 2 实验方法
2. 2. 1 训练及测试方案
C 组常规饲养,不加任何干预,平时不运动。M 组进行中等强度游泳训练,正式游泳训练8 周。每周训练6 d,每天训练1 次,第一次下水游20 min,此后逐渐增加,至第1 周末时每天游60 min,第2 周末时加至每天游90 min,第3 周末时加至每天游120 min,此后5周均保持此运动量。其他各组前3 周训练安排同M组,第4 周起开始安排高强度训练。大鼠进行负重游泳,每次训练至力竭。力竭标准以大鼠下沉后10 s 不露出水面为度。第1 ~ 3 周负0. 5% 体重,第4 周负1%体重,第5 周负2%体重,每天训练1 次。第6 周每天上、下午各训练1 次,第7 ~ 8 周,每天上、下午、夜间各训练1 次,均负5% 体重。至第8 周末,C、M 组大鼠,均正常生长,无意外死亡发生。其他各组大鼠因尾部负重,疲劳衰竭不能恢复及训练意外死亡等原因,死亡率较高。OM 组、COM 组、VCOM 组、CVCOM 组分别剩余14、13、11、13 只。各组分别取10 只用于实验取材,其他随机剔除。
2. 2. 2 指标测定
各组大鼠于末次游泳训练24 h 后,乙醚适度麻醉,从颈总动脉处取血加入柠檬酸钠溶液抗凝,37℃水浴中30 min 后,4℃ 3 000 rpm 离心10 min,分离制备血清,置- 20℃冰箱中保存待查。迅速取双肾,剔除筋膜,置于预冷的生理盐水中洗净血污,肉眼观察肾脏大小、色泽、质地。分离左肾,取肾上极组织0. 5 g,用1. 5 mL 生理盐水在1℃ 下以12 000 rpm 研磨制成10%肾组织匀浆; 10% 甲醛固定肾组织标本,石蜡包埋,制成4 um 厚切片,HE 染色,观察组织病理学变化。
2. 2. 3 肾脏病理变化评价
参照Pallers 标准[5],在400 倍光镜下随机选5 个视野,每个视野选10 个肾小管评分。1) 肾小管明显扩张,细胞扁平为1 分; 2) 刷状缘损伤为1 分,脱落为2 分; 3) 细胞膜大泡1 分,细胞浆空泡1 分; 4) 间质水肿1 分; 5) 肾小管腔内有脱落的坏死细胞未形成管型或碎片为1 分,形成管型或碎片为2 分。肾小管评分由两名技术员双盲计算,取其平均值。
2. 3 数据统计
所有数据均用SPSS 12. 0 统计软件包进行处理,数据以平均数± 标准差( 珋x ± s) 表示,资料进行正态性检验; 多组计量资料采用one - way ANOVA,方差齐时采用LSD 法,方差不齐时采用Dunnett's T3 法。P <0. 05 有统计学意义。
3 结果
3. 1 运动及肉苁蓉、维生素C 对大鼠肾组织的病理改变Scr 和BUN 测定后取各组肾组织制作石蜡切片,进行HE 染色,光镜下观察组织形态学变化。光镜下静止对照组、一般训练组大鼠肾组织结构正常,无淤血、变性和水肿,肾小管管腔内无管型。过度训练组大鼠肾小球有淤血现象,小管上皮细胞水肿、空泡变性、管腔扩张,管腔中有少量的脱落绒毛和上皮细胞,以及各种管型。其他各组组织病理学改变较过度训练组轻,有轻微的小管上皮细胞水肿、空泡变性、管腔扩张现象,无蛋白管型和细胞管型。各组大鼠肾小管Paller [5]评分,静止对照组、一般训练组组间无显著差异( P > 0. 05 ) ,静止对照组明显低于其他组( P <0. 01) ,治疗组显著低于过度训练组大鼠( P < 0. 05) ,且均未见肾小球明显病理改变。
3. 2 运动及肉苁蓉、维生素C 对大鼠血清BUN 和Scr的影响
由表2 可知,血尿素氮和血清肌酐各组较对照组明显上升,与OM 组相比COM 组、VCOM 组、CVCOM组明显下降( 分别为P < 0. 05、P < 0. 05、P < 0. 01) ; 与VCOM 组相比,COM 组、CVCOM 组明显下降( 分别为
P < 0. 05,P < 0. 01) 。
3. 3 运动及肉苁蓉、维生素C 对大鼠肾组织匀浆中SOD 活性和MDA 含量的影响
由表3 可知,SOD 活性各组较对照组明显降低,与OM 组相比COM 组、VCOM 组、CVCOM 组明显上升( 分别为P < 0. 05、P < 0. 05、P < 0. 01) ; 与VCOM 组相比,COM 组、CVCOM 组明显上升( 分别为P < 0. 05,P
< 0. 01) 。MDA 含量各组较对照组明显升高,与OM组相比COM 组、VCOM 组、CVCOM 组明显下降,( 分别为P < 0. 05、P < 0. 05、P < 0. 01) ; 与VCOM 组相比,COM 组、CVCOM 组明显降低( 分别为P < 0. 05、P <0. 01) 。
4 讨论
肾缺血再灌注( Ischemic reperfusion,I /R) 损伤是一个复杂的病理生理变化过程,其具体机制尚未完全阐明。但氧自由基( Oxygen free radicals,OFR) 在I /R发生、发展过程中起着至关重要的作用[6]。正常情况下,体内可产生少量自由基,但由于体内具有灭活自由基酶系统,自由基被迅速清除,不产生损伤作用。运动时由于I /R 使自由基产生增加,可引发膜脂质过氧化反应,导致膜的液态性、流动性及通透性改变,进而造成膜功能障碍,尤其是线粒体膜的破坏将影响细胞的代谢和机能,并干扰整个器官的生理功能。机体内存在清除自由基、减轻其危害的主要物质是抗氧化酶。SOD 是需氧生物体内数千种酶中以氧自由基为底物的唯一酶。其通过催化超氧阴离子形成过氧化氢而清除超氧阴离子,保护机体免受损伤,同时在一定范围内,自由基代谢增强时,SOD 会代偿性增加。因此SOD 活性的高低是机体抗氧化能力强弱的标志。MDA 是细胞脂质过氧化的一种主产物。组织线粒体MDA 含量是目前公认的衡量机体自由基代谢的敏感指标[7]。肌酐和尿素氮分别是肌肉和蛋白质的分解代谢产物,主要经血循环从肾脏排除体外,其血中的浓度取决于肾小球滤过能力,当肾脏实质受到损伤,肾小球滤过率降到临界点后,二者的浓度就会明显上升[8]。
实验结果显示,8 周的过度训练导致大鼠肾组织组织病理学发生明显改变; 血尿素氮、血清肌酐增高( 过度训练组( P < 0. 01) 、肉苁蓉+ 过度训练组( P <0. 01) 、维生素C + 过度训练组( P < 0. 01) 、肉苁蓉+维生素C + 过度训练组( P < 0. 05) 高于静止对照组) ;SOD 活性降低( 过度训练组( P < 0. 01) 、肉苁蓉+ 过度训练组( P < 0. 01 ) 、维生素C + 过度训练组( P <0. 01) 、肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( P < 0. 05) 低于静止对照组) ; MDA 含量升高( 一般训练组( P <0. 05) 、过度训练组( P < 0. 01) 、肉苁蓉+ 过度训练组( P < 0. 01) 、维生素C + 过度训练组( P < 0. 01) 、肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( P < 0. 05) 高于静止对照组) 。这说明过度训练已造成大鼠肾脏运动性缺血“再灌注”损伤,肾功能受到严重损坏。但肾组织组织病理学改变肉苁蓉+ 过度训练组、维生素C + 过度训练组、肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( P < 0. 05) 较过度训练组明显减轻。血尿素氮和血清肌酐含量肉苁蓉+ 过度训练组( P < 0. 05) 、维生素C + 过度训练组( P < 0. 05) 、肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( P <0. 01) 低于过度训练组; SOD 活性,肉苁蓉+ 过度训练组( P < 0. 05) 、维生素C + 过度训练组( P < 0. 05) 、肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( P < 0. 01) 高于过度训练组; MDA 含量,肉苁蓉+ 过度训练组( P < 0. 05) 、维生素C + 过度训练组( P < 0. 05) 、肉苁蓉+ 维生素C +过度训练组( P < 0. 01) 低于过度训练组。表明,肉苁
蓉及维生素C 可以有效清除自由基,减轻肾脏的缺血缺氧,抑制脂质过氧化作用,提高SOD 活性。有效减轻肾脏缺血再灌注损伤,起到保护作用。其机制可能为: 1) 肉苁蓉可以提高抗氧化酶活性,加快自由基的消除,同时所含的多种多酚类、苷类、黄酮类物质,对清除机体自由基、减轻自由基对线粒体膜和肌浆网膜造成损伤,以及减轻对酶蛋白的氧化损伤起到积极作用[3]。2) 维生素C 是重要的抗氧化维生素,作为强抗氧化剂可有效清除氧自由基、抑制凋亡级联的启动而减轻细胞、器官的缺血再灌注损伤[9]。此外,3个治疗组间比较,血尿素氮、血清肌酐、MDA 含量,肉苁蓉+过度训练组( P < 0. 05) ,肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( P < 0. 01) 低于维生素C + 过度训练组; SOD 活性,肉苁蓉+ 过度训练组( P < 0. 05) ,肉苁蓉+ 维生素C + 过度训练组( P < 0. 01) 高于维生素C + 过度训练组。提示肉苁蓉对运动性肾脏缺血再灌注损伤的疗效可能优于维生素C; 而二者配伍使用可能更有利于缺血再灌注损伤肾脏的保护。综上所述,大负荷游泳训练造成了大鼠肾脏缺血再灌注的损伤,肉苁蓉和维生素C 均对肾脏缺血再灌注损伤具有明显保护作用,可能是通过增强超氧化物歧化酶活性,清除自由基,减轻脂质过氧化作用,进而改善肾脏功能。就疗效而言,二者配伍使用优于二者单独应用,而肉苁蓉又优于维生素C,但也可能和二者在应用中的剂量大小有关,其剂量和疗效之间的关系,还有待进一步研究。
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