女贞子提取物对大鼠不同组织NO含量及总NOS活性的影响

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  摘 要:目的:通过女贞子提取物对大强度耐力训练大鼠不同组织一氧化氮(NO)含量与总一氧化氮合酶(T-NOS)活性的影响,探讨女贞子提取物对大鼠运动能力的作用机制。方法:24只SD大鼠随机分为安静对照组、运动对照组和运动加药组,每组8只。测定不同组织一氧化氮含量和总一氧化氮合酶的活性。结果:运动对照组和运动加药组大鼠各组织NO含量均显著高于安静对照组(P<0.01),运动加药组大鼠不同组织NO含量显著高于运动对照组(P<0.01,P<0.05);运动对照组不同组织总NOS活性均显著高于安静对照组(P<0.05,P<0.01),运动加药组不同组织总NOS活性显著高于运动对照组(P<0.01,P<0.05)。运动加药组大鼠力竭运动时间比运动对照组延长23.09%。结论:补充女贞子提取物可以调节大鼠不同组织中总NOS活性,增加NO含量,延长运动至疲劳的时间。
  关键词:女贞子提取物;组织;一氧化氮含量;总一氧化氮合酶活性;运动能力;大鼠
  中图分类号:G804.7文献标识码:A文章编号:1007-3612(2011)06-0060-04
  
  Effect of Ligustrum Lucidum Extract on NO Content and Total NOS Activity in Different Tissues of Rats
  
  MA Yun-hui
  (Department of Physical Education, Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721013, Shaanxi China)
  
  Abstract:Objective: To study the effect of Ligustrum lucidum extract on the mechanism of rats’ exercise capacity by using Ligustrum lucidum extract to influence the activity of nitric oxide (NO) content and total nitric oxide synthase (T-NOS) in different tissues of rats that receive high-intensity endurance training. Methods: 24 SD rats were randomly divided into sedentary control group (n=8), exercise control group (n=8) and exercise plus Ligustrum lucidum group (n=8). We determined the levels of nitric oxide and total nitric oxide synthase activity. Results: The nitric oxide content in various tissues of rats in the exercise control group and exercise plus Ligustrum lucidum was significantly higher than that in the sedentary control group(P<0.01); The nitric oxide content in various tissues of rats in the exercise plus Ligustrum lucidum was also markedly greater than that in the exercise control group(P<0.01,P<0.05), The total nitric oxide synthase activity in various tissues of rats in exercise control group, was significantly higher than that in quiet control group(P<0.05,P<0.01), the total nitric oxide synthase activity in various tissues of rats in exercise plus Ligustrum lucidum group was significantly greater than that inthe exercise control group(P<0.01,P<0.05). Compared with that of rats in the control group, the time of exhaustive exercise of rats in the exercise plus Ligustrum lucidum was prolonged by 23.09%.Conclusion: The results showed that complementing Ligustrum lucidum extract can adjust the total NOS activity in different tissues of rats, increase NO content, and extend the time from exercise to fatigue.
  
  Key words: Ligustrum lucidum extract; tissues; NO content; the total NOS activity; exercise capacity; rat
  
  NO、NOS是重要的细胞因子,具有多种生物学功能。近年来,NO已成为分子生物学到临床医学广泛研究的热点,它涉及中枢神经元及周围神经递质的调节、心血管功能的调控、并参与炎症、免疫等生理病理过程。NO由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸生成。研究表明,运动与药物可引起机体NO含量、NOS活性变化[1]。女贞子提取物(Fructus Ligustri Lucidi extracts,FLLE)可降低血清胆固醇,有效预防和消减动脉粥样硬化,具有一定抗衰老作用,强心,利尿,降血糖及保肝作用,提高机体的免疫功能,其药用研究方面的报道较多[2-4],而对运动训练后组织NO含量及T-NOS活性的影响报道尚少。女贞子提取物不含有体育违禁成分,在运动训练后抗疲劳和提高运动员免疫机能方面的研究前景很大。本实验研究了大强度耐力训练大鼠服用女贞子提取物后不同组织NO含量及T-NOS活性的影响,探讨了女贞子提取物对运动能力影响的生物学机制,为其在运动医学领域和运动训练实践中的应用提供实验依据。
  
  1 材料和方法
  
  1.1 实验材料 健康的SD雄性大鼠,体重180~220 g之间,购置于西安交通大学医学院实验动物中心。使用国家标准的啮齿类动物干燥饲料喂养,自由饮食,动物房的温度控制在(23±5)℃,相对湿度40%~70%,分笼饲养。
  1.2 建立实验动物模型 对实验大鼠进行适应性饲养7 d后,按照15 m/min,5 min/d的运动量对其进行3 d的训练和筛选,个别不适应跑台训练的大鼠被淘汰,将剩余者随机分为3组:安静对照组8只、运动对照组8只、运动加药组8只。判定力竭的标准为:大鼠跟不上预定的运动速度,臀部靠在笼具的后壁,后肢随着转动皮带向后拖达30 s,用毛刷刺激、驱赶均无效。实验大鼠的行为特征为俯卧位,垂头、神情疲倦,呼吸深急、幅度大,刺激后无反应。每天在正式训练以前采用15 m/min的速度做适应性运动5 min,训练模型在Bedford模型基础上结合实际需要略加调整[5],为期共6周(表1)。
  1.3 给药方法 用0.5% Tween-80将女贞子提取物(陕西昌岳植化技术有限公司提供)溶解,给药剂量为40mg/kg/d[3],体积为2 mL,每天上午8:00-10:00给运动加药组大鼠灌胃,安静对照组和运动对照组大鼠分别灌服0.5% Tween-80 作为对照,共实验6周。
  1.4 材料的提取以及样品制备 在训练的第六周的最后1 d,运动对照组和运动加药组的大鼠在力竭运动后,分别记录力竭的时间,并称重,同时对安静组的大鼠称重,均用20%乌拉坦(0.5 mL/kg体重)进行腹腔麻醉后,断头取血,迅速取脑、心肌、肾脏、肝脏、股四头肌置于预冷的生理盐水中清洗干净血污,再用滤纸吸干后置于-20℃的冰箱内保存备用。 
  制备组织匀浆:称取适量的组织(0.2~1 g),在烧杯中以[W(g)组织块重量/V(mL)匀浆介质]按1/9的比例加取预冷的匀浆介质(0.9%的NaCl溶液),尽快在冰水浴中剪碎组织块。手工制备好匀浆后,低温离心3 000 r/m,10~15 min,提取上清液,存放在4℃冰箱冷藏或-20℃冰箱冰冻,保存待测。
  1.5 实验指标的测试 采用双缩脲法测试蛋白质的定量;NO测定采用硝酸还原酶法,计算NO含量(单位为μmol/g prot)。总NOS(T-NOS)活性测定采用NADPH黄递酶法,单位:每毫克组织蛋白每分钟生成的1 n mol NO为一个酶活性单位(U)。测试方法和计算公式严格按照南京建成生物工程研究所试剂盒使用说明书进行。
  1.6 数据的处理 所有测得实验数据均采用SPSS12.0统计软件进行处理,数据用平均数X±S表示,运用t检验,确定差异的显著性(有显著性差异P<0.05,非常现状性差异P<0.01)。
  
  2 结 果
  2.1 女贞子提取物对不同组织NO含量的影响 运动加药组和运动对照组大鼠心肌、肝脏、脑、肾脏、股四头肌NO含量均显著高于安静对照组(P<0.01),运动加药组大鼠心肌、肝脏、脑、肾脏、股四头肌NO含量显著高于运动对照组(P<0.01,P<0.05) (表2)。
  2.2 女贞子提取物对不同组织T-NOS活性的影响 运动对照组大鼠心肌、肝脏、脑、肾脏、股四头肌总NOS活性均显著高于安静对照组(P<0.05或P<0.01)。运动加药组大鼠心肌、肝脏总NOS活性显著高于安静对照组(P<0.05),脑、肾脏、股四头肌等组织与安静对照组比较有上升的趋势,但无显著性差异(P>0.05)。运动加药组大鼠心肌、肝脏、脑、肾脏、股四头肌组织总NOS活性均显著高于运动对照组(P<0.01,P<0.05) (表3)。
  女贞子提取物对大鼠耐力运动力竭时间的影响 通过跑台实验测定运动加药组大鼠比运动组大鼠力竭时间延长了24.32 min,说明女贞子提取物可以明显延长大鼠跑台运动至力竭的时间,服用女贞子提取物能够提高大鼠耐力运动的能力(表4)。
  
  3 分析与讨论
  
  3.1 女贞子提取物对耐力训练大鼠组织NO含量的影响 NO作为内源性的抗通透因子,广泛参与血管舒张、氧气运输、缺氧调控,可以增加组织的血液供应,具有抗氧化的作用,并且参与糖代谢、调节机体免疫及炎症反应,从而改善机体的微循环和组织代谢[6-8]。另外,由于运动时血流速度加快,增加了血管壁产生的剪切应力,从而提高了NO的生成与释放速度[9],进而改善了运动过程中营养物质的输送和代谢产物的排除速度。李维根的研究表明,运动训练(有氧运动)对自发性高血压大鼠的收缩压和舒张压、心率均有降低作用[10]。运动训练可以有效地改善血管的舒张反应性,使NO含量增高, NOS活性升高,从而抑制血小板粘附聚集和血管平滑肌细胞的增殖反应,降低了血液粘度,促进纤溶系统和凝血系统的活性等。这为研究运动改善血管功能,保护运动机体,预防和治疗运动性心血管疾病提供了一个新的思路。本实验的研究结果表明,大强度耐力运动后,大鼠各组织中的NO含量升高趋势明显,分析其原因可能是:1)在运动训练中,各种各样的损伤时有发生,从而产生了大量的致炎细胞因子,诱导了NOS的基因表达,生成了大量的NO[11,12];2)由于运动强度的逐渐增加,血浆内儿茶酚胺的浓度也逐渐升高,并与血管不同组织细胞内的肾上腺素能受体结合,从而刺激了各组织细胞进一步的释放NO[6];3)由于运动时机体血液的重新分配和心输出量的增加,提高了各组织的血流量,导致了血流对各组织细胞的内切应力的增大,提高了NOS的活性,增加了各组织中NO的含量。
  服用女贞子提取物后,运动加药组与运动对照组比较,大鼠各组织中的NO含量不断升高,可能是因为女贞子中抗氧化作用的有效成分起作用,减少了自由基的生成,同时提高了自由基的清除率,从而增强了机体内抗氧化酶的活性,降低了自由基对各组织细胞的损伤。大鼠心肌、肝脏、脑、肾脏、股四头肌等各组织功能改善后,细胞浆内Ca2+浓度增加,使NOS的合成增加,从而促进了NO的合成增加;同时,随着大强度耐力运动时机体能量消耗的增大,提高了细胞内ADP的浓度,激活了NOS的活性,增加了NO的合成。表明女贞子提取物中水溶性抗氧化物质发挥了作用,使脂质过氧化反应减弱,减少了各组织的氧化损伤,保护了各组织NOS的正常结构,维持NOS活性,促使NO含量升高[13-16]。
  由于NO对机体既有生理作用又有病理作用,即在低浓度时调节生理功能,在高浓度时则诱导或加重组织细胞损伤,NO过多或过少都与临床多种疾病的发生有着密切关系。在正常状态下,内源性NO为低浓度时,其具有介导信息传递和免疫的功能,有益于机体。但机体产生大量NO时,就具有细胞毒性作用。它可与生成多种衍生物,如ONOO-自由基。ONOO--很容易分解成,且ONOO-、均有极强的氧化性,可以导致严重的硝化胁迫和氧化胁迫的发生,破坏机体内环境的稳定,并可造成细胞膜、蛋白质、脂肪、酶类以及核酸的损伤[6]。本实验参考文献[3]的给药安全剂量,不至于产生过量的NO对机体导致伤害而影响运动能力。3.2 女贞子提取物对大强度耐力训练大鼠组织总NOS活性的影响 NO由NOS催化合成,其对防止心血管疾病的发生有非常重要的作用[17,18],前期有许多相关的研究证明,运动训练对机体NO和NOS有一定的影响。接受长期的运动训练,不但能够增加NOS的活性,而且也能够上调NOS mRNA表达[19]。殷松楼等人[20]的研究表明,对大鼠进行4 w,90 min/d的游泳训练,结果显示大鼠主动脉中膜和内膜NOS活性增强。从本实验结果可以看出,运动对照组与安静对照组相比,大鼠心肌、肝脏、脑、肾脏、股四头肌中T-NOS活性有所升高,其中心肌中T-NOS活性有极显著性差异(P<0.01),肝脏、脑、肾脏、股四头肌中T-NOS活性有显著性差异(P<0.05)。
  张靓等人[21]研究证明,适度的运动训练使血管NOS活性增强,NO合成增多。NOS是催化L-Arg和分子氧反应生成NO。T-NOS的活性随运动强度和时间的变化而变化。本实验结果表明,大鼠组织T-NOS在运动后即刻显著升高(P<0.05)(表3),其原因可能是长时间大强度的运动训练使NOS的各分型的活性发生改变。各组织T-NOS的显著升高,加速了运动肌的血液供应,延缓外周疲劳的产生。NOS是NO生成的关键限速酶,在一定运动强度运动下,NO主要是由神经细胞持续合成的NOS催化L-Arg而生成的[22]。
  本实验表明,服用女贞子提取物后,大鼠心肌、肝脏、脑、肾脏、股四头肌中T-NOS活性明显高于运动对照组。说明女贞子提取物对大强度耐力运动大鼠各组织细胞具有重要的保护作用,能够维持大鼠内分泌功能的稳态,提高机体抗疲劳的能力及运动能力。女贞子提取物能够明显提高大鼠各组织T-NOS的活性,表明其能够有效调节机体的NO-NOS系统。其机制可能是由于女贞子提取物中所含的化学成分含女贞子甙(nuzhenide)、洋橄榄苦甙、齐墩果酸(oleanolicacid)、4-羟基-β-苯乙基-β-D-葡萄糖甙、桦木醇(betulin)等成分具有很强的抗氧化作用,维护细胞膜的正常结构,保证了NOS发挥作用的生理环境[15-16];另外,女贞子提取物中的抗氧化成分能够有效维持NOS分子的一级结构和高级结构,而酶分子的结构与催化功能之间有必然的联系。由于上述原因,使运动加药组NOS活性高于运动对照组。至于女贞子提取物对NOS mRNA表达有无影响尚无报道,有待进一步研究。
  3.3 女贞子提取物对大强度耐力训练大鼠力竭时间的影响 本实验测定结果表明,运动加药组比运动对照组的力竭时间延长了24.32 min,延长率为23.09%,具有显著性意义(P<0.01)。究其原因,可能是女贞子提取物中所含丰富的抗氧化化学成分,如:齐墩果酸等三萜类脂溶性活性成分,裂环环烯醚萜苷类和对羟基苯乙醇苷类等水溶性化学成分,以及磷脂、多糖、挥发油、微量元素等多种化学成分,这些有效成份能够有效地清除运动过程中产生的自由基,降低其对各组织器官和膜系统的攻击程度,保护膜系统的通透性、流动性和完整性,有利于维护机体内环境的稳态,增强血液运输和O2供应,使大鼠耐力训练力竭时间延长。
  
  4 结 论
  
  服用女贞子提取物可以提高大鼠不同组织中总NOS活性,增加NO含量,促进血液运输和O2供应,提高了大鼠耐力运动的能力,延长了运动大鼠的力竭时间,推迟了运动疲劳的发生。
  
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其他文献