清暑益气中药对热应激大鼠心肌自由基代谢及心肌酶谱的影响

清暑益气中药对热应激大鼠心肌自由基代谢及心肌酶谱的影响 曲阜师范大学 硕士学位清暑益气中药对热应激大鼠心肌自由基代谢及心肌酶谱的影响 姓名:张建东 申请学位级别:硕士 专业:运动人体科学 指导教师:郭成吉 20070401它三组(,,,(,,);各组,,,活性相比变化不大。,(,力竭状态。热应激大鼠心肌内,,,含量,、,两组显著低于,组，,、,两组非常显著低于,组(,,,(,,)，,组显著高于,组(,,,(,,);,,,活性,组显著高于,组(,,,(,,)，,组非常显著高于,组(,,,(,,)。,,,含量,组非常显著高于,组(,,,(,,)，,组显著高于,组(,,,(,,)。心肌酶谱各指标的比较为:,,活性,组低于,组;,,(,,活性,组低于,组，,组显著低于,组(,,,(,,);,,,活性,组显著低于,、,两组(,,,，,,)，,组显著低于,组(,,,(,,):,,,活性,、,两组非常显著低于,、,两组(,,,(,,)，,组显著高于,组(,,,(,,)。,(,,组力竭时间显著高于,组(,,,(,,)且非常显著高于,、,两组(,,,(,,)。,(,不同状态下大鼠肛温变化曲线,组低于其它三组，,组低于,、,两组。,结论,(,清暑益气中药能够提高大鼠心肌内,,,活性，降低心肌内,,,含量及心肌酶谱的活性，提示清暑益气中药能抑制脂质过氧化，有效的清除自由基，减轻心肌损伤，提高机体在不同功能状态下的运动能力。,(,运动训练能降低大鼠心肌内,,,含量，抑制脂质过氧化。提高大鼠心肌内,,,活性，增强机体的抗氧化能力。,(,清暑益气中药协同运动训练能更好的提高热应激大鼠心肌内,,,活性，降低心肌内,,,含量及心肌酶谱的活性，提示清暑益气中药协同运动调练能更好的抑制脂质过氧化，有效的清除自由基，加速心肌损伤的恢复。,(,运动训练和清暑益气中药都能够延长大鼠在热应激下的运动时间，提高运动能力，推迟疲劳的产生，且二者同时使用效果更好。,(,清暑益气中药能够降低大鼠基础体温及延缓热应激大鼠体温升高。减轻了高温对大鼠的应激刺激，对心肌细胞膜具有保护作用。,(,运动热应激能够增加大鼠心肌,,,含量，加强脂质过氧化，降低大鼠心肌,,,活性，在运动热应激初期;,、,,,活性较单纯热应激时升高，随着运动时，、日,的延长,,、,,,活性呈下降趋势，说明随着运动热应激时间增加心肌损伤加重。关键词热应激心肌脂质过氧化自由基心肌酶谱清暑益气中药 , ,,,,,,;,, ,,,,;,,,,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,, ,,, ,,;, ,, ,,,, ,,, ;,,,, ,,,,,,, ,,,,,, ,,,,;,,,，,,,,,,,,,, ,,,,,,,;, ,, ,,,, ,,,, ,, ,,,,;,,, ,,,,, ,,, ,,,, ,,,,;,, ,,,,,,,,,, ,,, ,,,;,,,,,; ,,,;,, ,,,,,, ,;,,,,,, ,,,,, ,,, ,,,,,,,, ,,,,,,,,，,,,;,,, ,,,,,,,,,,,,,,, ,,, ,,, ,,,,(,,,,, ,,,;,,,, ,,,,, ,,, ,,,,,,,,,,, ,, ,,,, ,,,, ,,,,,,;,,,(，, ;,,, ,, ,,,,,, ,, ,,,,,,, ,,, ,;,,,,,,,; ,,,,, ,, ;,,,, ,, ,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,，,,,,,;, ,,,,,,,, ,,,,,,,，,,, ,,, , ,,,, ,,,,,,,,,, ,, ,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,, ,,,,;,,, ,,,;, ,,,, ,,,, ,,, ,,, ,,,,, ,,,,, ,,,, ,,, ,,,,,,,,,,,(,,,,,,,,,,,;, ,, ,,,,,,,,,,, ,,, ,,,, ,, ,,, ,,;,，,,,,, ,,, ,,,, ,,,,,, ,,, ,,,,,(,,,,,, ,,,, ,,,, ,,,,, ,(,,, ,,,;,,,, ,,,,, ,, ,,,, ,,, ,,,,,,, ,,,,,, ,,,,;,,,,,,;,,,,,;,,,,)，,,,,, ,(,,, ,,,;,,,, ;,,,,,, ,,,,,)，,,,,, , ,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,, ,,, ,,,,,,, ,,,,,, ,,,,;,,,(,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,,, ,,,,,,, ;,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,, ,,,,;,,, ,,,,;,,,,,,,)，,,,,, , ,, ,,,,,,, ;,,,,,, ,,,,,(,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,,, ,,,,,,, ,,,, ,,,,, ,,,;,,,)(,,, ,,, ,,;, ,, ,,,,, ,。,,,, ,,, ,,, , ,,,,,，,,,, ,,,,, ,,,,,,,,,,,,, ,,,,, 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心脏的作用是推动血液流动，向器官、组织提供充足的血流量，以供应氧和各种营养物质，并带走代谢的终产物(如二氧化碳、尿素和尿酸等)，使细胞维持正常的代谢和功能。体内各种内分泌激素和一些其它体液，也要通过血液循环将它们运送到靶细胞，实现机体的体液调节，维持机体内环境的相对稳定。心脏是血液循环的动力器官，能量消耗大，几乎完全依靠有氧代谢供能，此外心脏也是运动应激反应最敏感的器官。运动训练中心脏泵血功能更强，摄氧量增加，在这种情况下，心肌易缺血缺氧，容易损伤。高温高湿环境下，肌肉需要大量的血液将氧气运输到肌肉，同时，代谢产生的热量增加，要使这些过多的热量散发只有通过血液将热量运输到体表。机体为适应散热和供氧的双重需要，皮肤血管的交猩窬 疃 跞酰 谠嘌 艿慕桓猩窬 疃 銮浚 虼耍 褐匦路峙洌 穆噬 撸 募?窃 纸饧涌欤 募〔 芎秃哪茉黾樱 岣吡诵氖涑隽浚 勾罅垦 毫魅胩灞恚 佣 贾掠行а 费 肯喽圆蛔恪,谡庵智榭鱿拢 募「 兹毖 毖酰 ? 鹕恕?心肌缺血时，机体通过酶系统与非酶系统产生氧自由基，氧自由基对心肌的损伤主要表现为脂质过氧化，形成脂质过氧化物(,,,)，引起细胞结构和功能的一系列改变，最终导致心肌细胞的损伤。体内最重要的,,,代谢产物是,,,，测定,,,能较好地反映组织脂质过氧化程度，问接反映出细胞损伤程度。氧自由基清除酶如,,,的活性降低时，氧自由基堆积，并转变为活性更强的羟自由基，使膜脂质过氧化，引起细胞膜的结构和功能损害。,,,是体内清除自由基的一种特异酶，其活性变化可反映体内抗氧化功能。近年来的研究表明，缺血心肌组织可产生大量的自由基，能使心肌细胞膜脂质发生过氧化，使心肌损伤加剧。,,,作为自由基与不饱和脂肪的反应生成的代谢产物，常被用来间接反应机体的自由基代谢的变化【,,，可作为评价心肌缺血损伤的一个较好的指标，同时，心肌细胞坏死，造成心肌酶升高。血清心肌酶谱包括磷酸肌酸激酶(,,)、磷酸肌酸激酶同工酶(,,(,,)、乳酸脱氢酶(,,,)、天门冬氨酸氨基转移酶(,,,)、,,羟丁酸脱氢酶(,,,,,,,。 对,,、,,—,,、,,,、,(,,,,、,,,活性测试可反应心肌能量代谢状况及心肌膜系统的损伤与否。血清酶活性水平是反映组织细胞是否损伤和机体运动时不同能量代谢系统供能水平的重要指标【,】 运动对自由基代谢的影响是目前运动医学界研究的热点之一。然而，结合观察血清酶变化的报道国内外尚少见。基于热应激反应发生的特点，我们以中国传统中医理论为依据，寻找降低体温，增加,，,，脏的供血能力，提高运动能力，增强机体抗热应激的有效手段。采用西洋参、麦冬、滑石、荷梗、西瓜翠花等，制成复方清暑益气制剂作为辅助手段进行实验性研究。通过观察大鼠心肌酶谱(,,(,,、,,、,(,,,,、,,,、,,,)，心肌,,,(反应脂质损伤的敏感指标)，,,,、,,,(反应抗氧化能力的指标)等指标的变化。探讨复方抗高温中药制剂对热应激动物心肌损伤的保护作用，为运动员在热环境下稳定发挥运动水平，减少热环境下运动引起的热损伤奠定理论基础。,研究综述,(,运动训练对心肌组织自由基代谢及心肌酶谱的影响,(,(,运 动训练对自由基代谢的影响 自由基(,,,, ,,,,;,,)是指能独立存在、含有一个或一个以上未配对电子的分子、原子、离子或基团。主要包括:氧自由基(如羟自由基,, ,)、氢自由基(,()、碳自由基、脂自由基等，其中?, ,的化学性质最活泼。人体内自由基的产生主要有两方面;一是环境中的高温、辐射、光解、化学物质等导致共价键断裂产生的外源性自由基;二是体内各种代谢反应产生的内源性自由基。内源性自由基是人体自由基的主要来源，其产生的主要途径有?经线粒体呼吸链电子泄漏产生线粒体内自由基;?经微粒体混合功能氧化酶等催化底物羟化产生的线粒体外自由基。此外，机体血红蛋白、肌红蛋白中还可通过非酶促反应产生自由基。自由基是机体代谢正常的中间产物，低浓度自由基是机体执行正常生理功能所必需。但自由基含有未配对电子，具有高度反应活性，可引发链式自由基反应，过量的自由基会损伤机体。正常情况下机体内存在能清除自由基的酶如超氧化物歧化酶和小分子抗氧化剂可清除过量的自由基，使自由基的产生和清除处于动态平衡。如果自由基产生过多或清除障碍，这种动态平衡被打破，过量自由基在体内堆积就会引发一系列自由基反应，自由基与许多不饱和脂酸、酶、蛋白质发生过氧化反应生成过氧化物。引起脂质、蛋白质分子交联沉积，损伤重要的酶、蛋白质、脂类、导致膜损伤从而引起机体产生疲劳、损伤【,,。 机体的抗氧化系统是清除体内过多自由基，防止其毒性作用的自然防御体系。它主要由两类物质组成:即酶促系统和非酶促系统。前者主要有超氧化物歧化酶(,,,)、谷胱甘肽过氧化物酶(,,,(,,)和过氧化氢酶(,,,)等;后者主要包括维生素,、维生素,、谷胱甘肽(,,,)和辅酶,等。超氧化物歧化酶(,,,)是体内对抗自由基的第一道防线。当机体吸入氧气进行新陈代谢，就会产生超氧阴离子自由基，若不予以消除，会在体内产生连锁反应，破坏细胞结构。谷胱甘肽过氧化物酶(,,,(,,)是机体内广泛存在的一种重要的催化过氧化氢分解的酶。它能催化还原型谷胱甘肽对过氧化氢的还原反应，可以起到保护细胞膜结构和功能完整的作用。过氧化氢酶(,,,)可以催化两个过氧化氢的氧化还原反应，利用或消除细胞内的过氧化氢和过氧化物，防止其含量过高而对细胞起保护作用，避免损伤生物膜结构和影响生物膜功能吲。 大量的研究表明，运动训练可以影响自由基代谢及抗氧化系统的活性，并且与运动强度相关。(,)多数研究表明【,,,，急性运动可引起心肌、骨骼肌和肝脏等组织,,,、,,,和,,,等抗氧化酶的活性增高，而,,,,,,,,比值下降。胡红梅等(,,,,)发现大鼠游泳至力竭时，心肌线粒体还原型谷胱甘肽(,,,)含量下降，体内自由基生成和清除失衡，自由基在体内积累，即运动性内源自由基增，主，引。韩立,,,(,,,,)报道,,,,,,游泳运动使肝脏、肾脏和肌肉中的超氧化物歧化酶(,,,)活性明显提高，且心肌中,,,活性亦呈升高趋势。据此可推测，,,,,,,游泳运动提高了小自鼠的抗氧化能力，加快了体内自由基的清除速率【,们。齐家玉?,,(,,,,)研究了不同负荷运动对小鼠体内几种组织中,,,的影响。结果显示外鼠在不同负荷运动后，心、肝、脑、骨骼肌中,,,活性增加，以脑和骨骼肌变化最为明显，心脏、肝脏次之。郑岩岚，,可(,,,,)钡,定,,名运动员在功率自行车上进行逐级递增负荷至力竭时，运动前、后红细胞超氧化物歧化酶、血浆谷胱甘肽过氧化物酶的含量发现，运动后,,,,,,,(,,,含量显著增高，提示剧烈运动引起机体自由基产生增加，虽然动员了机体抗氧化防御系统功能，但实 际运动后机体的抗氧化防御系统功能是下降的。(,)大多数研究证实〔,,,耐力训练可以提高组织,,,和,,,活性提高肌肉,,,水平。隋波等【,辨(,,,,研究不同时间游泳训练对大鼠肝组织,,,活性的影响，力竭组大鼠肝细胞中,,,活性有所下降，长时间运动组训练时间越长，自由基产生与清除达到动态平衡越显著。他还发现小运动量训练后，,,,与安静状态下相比无显著性差异，丽大运动量训练后，,,,与安静值相比有显著性差异，提示耐力运动与短时大极量运动一样可导致体内,,,活性升高。,,,,,,,,～?,(,,,,，,,,,)报道，经,,周的游泳训练使骨骼肌的抗氧化能力提高。郭林【, ,】等(,,,,),,大鼠在进行耐久性运动测得肾脏组织,,,、,,,,,,指标所形成的动态变化看，耐久性运动可以提高大鼠肾脏组织抗氧化酶活性，从而清除自由基。郭海英, ,,等(,,,,)研究耐力训练对还原型谷胱甘肽在消除运动时内源性自由基的影响，结果显示，大鼠经,， ,周跑台训练后，安静状态时肝脏中,,,含量增加，而股四头肌中,,,含量不变;,,,,,,定量负荷运动后。训练组大鼠表现了良好的运动适应，肝脏、股四头肌中具有较高的,,,。卢健,,,】等研究长期运动训练组小鼠心肌线粒体,,,和,,,,,,活性明显高于对照组。耐力训练组大鼠大脑皮层、心肌的,,,活性显著升高，小脑、心肌的,,,(,,活性显著升高。史亚丽,,,,等(,,,,)观察训练,,天后小白鼠心肌、肝脏及股四头肌各组织中谷胱甘肽过氧化物酶活性变化，发现运动能起到清除自由基和提高体内抗氧化酶活性的作用。以上数据说明，耐力有氧训练可引起机体防御性酶系统的变化，提高机体抗自由基损伤的能力。 上述研究表明急性运动会增加自由基大量生成，当自由基大量生成堆积超过机体抗氧化系统的清除能力时会破坏细胞结构。慢性有氧训练可以增强机体抗氧化系统的防御能力，降低脂质过氧化水平。长期适宜强度的有氧代谢训练和健身活动可以加强机体对自由基的清除能力，从而防止了体内自由基的堆积，减少了自由基对组织细胞的损伤。多种解释都认为适宜的运动量可增加一些抗氧化酶的活性和促进体内过氧化脂质的排泄，‘,,,?,。规律性的耐力训练可降低脂质过氧化水平，增加机体抗氧化系统。,(,(,运动训练对心肌酶谱的影响 血清酶活性水平是反映组织细胞是否损伤和机体运动时不同能量代谢系统供能水平的重要指标。心肌细胞内存在着大量参与能量代谢的酶类 (,,、,,,,,、,,,、,,,等)，耐力训练后酶活性会发生变化〔,,,，对,,、,,,及其同功酶和,,,活性测试可反应心肌能量代谢状况及心肌膜系统的损伤与否。近,,年来，临床上常用,,(,,来诊断心肌病变情况，采用,,、,,,、,,,指标来诊断心肌损伤，”,。 ,,是骨骼肌、心肌等组织的细胞内酶，正常心肌细胞;,存在于细胞质的胞浆中，是催化,,,，;,,,,,,，,的可逆反应，提供，,,，肌收缩过程中能量供给的重要高能磷酸转移酶,,,,。此酶与运动强度和运动时间关系密切,,,,。,,(,,是一,,，脏特异型,,同功酶，血液中如检出,,(,,的比例较高则可认为是来自心肌细胞的逸出。实验结果表明，当采用一般运动负荷时。心肌,,及,,,,,呈显著性升高，表明机体磷酸肌酸供能系统旺盛，心肌能量 ,供应进一步提高。当采用过度训练后，心肌细胞肥大，同时伴随着心肌毛细血管数量的下降【,,(,,,，心肌细胞线粒体明显受损，心肌肌节栾缩，,带增宽，粗细肌丝排列紊乱,,,,。心肌细胞内钙稳态受到破坏，发生线粒体聚钙现象。心肌的收缩能 力降低,,,】。人体在长时间大强度运动后，血清,,活性有显著性增加，,般认为剧烈运动对机体器官组织细胞产生震荡效应，细胞内代谢产物(乳酸)不断积累导致其渗透压升高造成的。亚细胞结构对高能磷酸化合物的竞争，使细胞内结构的能量供给不足，酶蛋白不易保持在功能位点上，同时由于运动引起氧自由基增加，造成细胞膜通透性发生可逆性改变，胞内代谢酶逸出，导致血清酶活性升高。张宏磊,,,〕等实验结果表明，在递增负荷力竭运动时，随着运动强度的增加，血液中,,活性呈显著性升高，表明机体磷酸肌酸供能系统旺盛，组织能量供应迸一步提高，在运动后,小对随着人体机能的恢复，,,活性也逐渐恢复到运动前的安静状态，表明机体磷酸肌酸的贮备得到恢复，能量的贮备得到补充。,,,,,,,等观察到运动后血清,,变化规律是:,(,,,轻度增高，,,明显升高，,,,,,,达到最高峰值，持续,,,以上可恢复到运动前水平。 ,,,在肾脏、骨骼肌、肝脏和心脏等器官中广泛分布，定位于细胞质胞浆中，是细胞无氧代谢的标志酶。在好氧的心肌组织中，乳酸在,,,作用下氧化成丙酮酸并经线粒体进入,,,循环〔,,,。因此，,,,活性可反映心肌无氧代谢能力的高低。过度训练可造成心肌毛细血管密度降低，心肌发生一过性缺血。但是心脏对缺氧的敏感性很高，而无氧酵解是心肌在缺血缺氧条件下的重要供能通路。实验结果表明，,,,活性在过度训练条件下与一般运动训练组和对照组比较，均呈显著性降低，缺血心肌的糖酵解供能通路减弱，造成心肌细胞的供能障碍,,”。 ,,,(或,,,)是在辅酶磷酸吡哆醛存在条件下催化,(天冬氨酸和,(酮戊二酸之间转移氨基反应的转移酶，主要分布在心肌组织中，肝脏、骨骼肌和肾脏等组织也有少量分布，其同功酶,,,,和,,,,存在于细胞质的胞浆和线粒体中，与苹果酸、天冬氨酸的穿梭作用有关,,,,。实验结果显示，一般训练可使心肌,(,,,、,,,,及,,,,活性显著性升高;过度训练后心肌,,,,,及其同功酶活性与一般训练组和对照组比较，均呈显著性降低，心肌细胞糖 ,元有氧氧化分解为丙酮酸的作用降低，蛋白质和糖代谢能力减弱，心肌细胞能量供应馈乏。急性心肌梗塞(,,，)发生后,,,在,,,,,即上升，,,,,升高达高峰，持续到第,,,,后降低,,”。,(,热应激的研究现状 机体在运动时，剧烈的肌肉活动使机体产热增加，体温升高。而在炎热环境下运动，由于热环境的作用，机体散发热的效率下降，同时机体还接受来自外部的热，当体温高到一定的程度，机产生一系列的热应激反应，即运动热应激反应。机体对热和运动都会产生应激反应，在热环境中运动被称为运动热应激，运动热应激是运动应激、热应激和心理应激的综合反映。上述各种应激共同作用，相互加强，严重影响运动员的竞技能力和身体健康【,们。在高温高湿环境下，人体接受大量外来热量造成躯体温度急剧升高，而机体自身调节能力有限，故脑温也随之升高，引起机体代谢率升高、出汗排热等体液丢失、能量和血氧消耗急剧增大，同时乳酸等代谢产物增多，加重心血管系统、呼吸系统、肾脏和肝脏等系统与脏器的负荷与消耗，对体内环境、血液粘度变化势必产生同样影响【,,,。温度变化通过心血管、血液系统，对血管内血液的重新分配和血液流动阻力变化起明显影响作用。机体在热环境中运动，产生热应激，然后产生热适应，热适应后可缓解热引起的生理紧张，提高热耐受力，当机体热应激过度，就可出现热损伤。国内学者对热环境生物学效应的研究始于,,世纪,,年代，研究范围主要局限于观察热环境训练对机体的影响上，并且主要集中于一些生理、生化指 标。如心率、血压、血乳酸及热环境对免疫机能、或热环境对自由基代谢的影响等 〔,,，,,〕。,(,(,热应激对自由基代.