乔秀芳， 才金玲

(1. 中国矿业大学体育学院， 江苏 徐州 221008； 2. 天津科技大学海洋科学与工程学院， 天津市海洋资源与化学重点实验室， 天津 300457)



大蒜素对大鼠骨骼肌抗氧化能力和ATP酶活性的影响*

乔秀芳1△， 才金玲2

(1. 中国矿业大学体育学院， 江苏 徐州 221008； 2. 天津科技大学海洋科学与工程学院， 天津市海洋资源与化学重点实验室， 天津 300457)

目的：探讨大蒜素对大鼠骨骼肌抗氧化能力和ATP酶活性的影响。方法：30只SD大鼠随机分为安静组、训练组、大蒜素训练组(n=10)，6周训练和补充大蒜素后,测定大鼠骨骼肌超氧化物歧化酶(SOD)、 丙二醛(MDA)、Ca2+-ATPase、Na+-K+-ATPase和血清Ca2+的含量。结果：大蒜素训练组与训练组相比，运动至力竭的时间明显延长；骨骼肌抗氧化能力明显升高，Na+-K+-ATPase, Ca2+-ATPase及血清Ca2+极为显著升高。结论：大蒜素能增强大鼠骨骼肌抗氧化能力，延缓疲劳出现。

大蒜素；抗氧化能力；Na+,K+-ATPase；Ca2+-ATPase

allicin； antioxidant ability； Na+-K+-ATPase； Ca2+-ATPase

大蒜素是从百合科植物大蒜鳞茎中提取的一种生物活性物质，其化学名称为二烯丙基三硫化物，大量研究证实大蒜素具有抗细胞凋亡、预防心血管疾病、抗衰老、提高机体免疫力等多种药理作用。目前，有关大蒜素在运动人体科学领域中的研究较少，本实验通过观察大鼠补充大蒜素后骨骼肌抗氧化能力和ATP酶活性的变化，以期探讨大蒜素对延缓疲劳出现，清除自由基的作用，为其在运动领域中进一步推广和应用提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组

雄性健康SD大鼠30只，体重(220±20)g，由徐州医学院实验动物中心提供，动物购买适应饲养三天后，随机分为3组，分别是安静组、训练组、大蒜素训练组(n=10)。大鼠分笼单独饲养，国家标准啮齿类饲料喂养，自由饮食，室温23℃±2℃，相对湿度45%～55%，自然光照，所有动物实验前均未进行过跑台运动。

1.2 实验设计

大鼠购买适应饲养3 d后，安静组为笼内正常饲养不进行训练，训练组和大蒜素训练组采用国产电动鼠类跑台进行跑步训练，强度大小依据Bedford[1]的研究结果确定，以坡度5%，速度15.2 m/min，每天持续运动90 min，每周5 d，坚持训练6周，最后一次训练至力竭，力竭标准为动物不能继续原跑速，先后滞跑道后1/3处达3次以上，刺激驱赶无效，并具有呼吸深、幅度大、神情疲倦、腹卧位、垂头等行为特征[2]。从训练第一天起，大蒜素训练组每天腹腔注射大蒜素注射液20 mg/kg，持续注射6周，安静组和训练组注射等量生理盐水，大蒜素为上海禾丰制药有限公司生产。

1.3 取材与指标检测

6周训练结束后，所有动物处死，腹主动脉取血，分离血清测Ca2+，同时立即取出股四头肌，浸入冰生理盐水中洗净残余血液，剪取1 g左右组织按W/V=1∶9加入预冷的pH 7.2的Na2HPO4缓冲液，匀浆后低温离心15 min，取上清液用于超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD),丙二醛(malonyldialdehyde， MDA)、Ca2+-ATPase，Na+-K+-ATPase的测定，各指标均采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒进行测定。

1.4 统计分析

2 结果

2.1 大蒜素对大鼠力竭时间的影响

大蒜素训练组与训练组相比，运动至力竭的时间明显延长(P<0.05，表1)。

GroupTimeTraining172.09±14.48Allicintraining192.83±18.96*

*P<0.05vstraining group

2.2 大蒜素对大鼠骨骼肌抗氧化能力的影响

训练组力竭运动后与安静组相比，SOD活性明显下降(P<0.05)，MDA含量显著升高(P<0.01)，SOD/MDA下降极为明显；大蒜素训练组与训练组相比，SOD活性显著升高(P<0.05)，MDA显著降低(P<0.05)，SOD/MDA升高极为显著(P<0.01，表2)。

GroupSOD(NU/mg·prot)MDA(nmol/mg·prot)SOD/MDASedentary98.69±13.023.59±0.6427.40±5.08Training86.48±10.80*4.30±0.72**20.60±4.22**Allicintrain-ing99.01±12.76#3.50±0.59#27.31±4.86##

SOD： Superoxide dismutase； MDA： Malonyldialdehyde

*P<0.05,**P<0.01vssedentary group；#P<0.05，##P<0.01vstraining group

2.3 大蒜素对大鼠骨骼肌Na+-K+-ATPase, Ca2+-ATPase及血清Ca2+的影响

训练组与安静组相比，力竭运动后Na+-K+-ATPase、Ca2+-ATPase和Ca2+均显著降低(P<0.05)；大蒜素训练组与训练组相比，Na+-K+-ATPase、Ca2+-ATPase和Ca2+升高都极为明显(P<0.01，表3)。

GroupNa+-K+-ATPase(U/mgprot)Ca2+-ATPase(U/mgprot)Ca2+(mmol/l)Sedentary2.10±0.165.02±0.482.95±0.10Training1.95±0.09*4.53±0.46*2.80±0.12*Allicintraining2.13±0.14##5.22±0.49##2.97±0.11##

*P<0.05vssedentary group；##P<0.01vstraining group

3 讨论

本实验结果发现训练组大鼠力竭运动后，MDA含量显著高于安静组，这是因运动中代谢加强、产物堆积、耗氧增加等多因素导致的机体内源性自由基增加，自由基损伤也是产生运动性疲劳的重要原因之一[3]。补充大蒜素训练后大鼠骨骼肌MDA含量明显低于训练组，说明大蒜素能增强机体对自由基的防御能力，减轻运动造成的细胞的脂质过氧化反应的加剧。周美云[4]等验证了大蒜素具有清除自由基的作用，王东辉[5]等人研究发现给予大蒜素补充的大鼠运动后即刻血清MDA非常显著地低于单纯运动组，与本实验研究结果相一致。

SOD用于清除超氧阴离子自由基，处于自由基防御前沿阵地的重要抗氧化酶。丁海丽[6]等研究发现大蒜素可提高实验动物血清中谷胱甘肽过氧化物酶和SOD的活性，刘浩[7]在大蒜素抗氧化延缓衰老作用的实验研究中发现大蒜素显著提高了机体内SOD活性，能有效清除自由基。本实验结果显示，大蒜素训练组SOD活性明显高于训练组，与上述及其他相关研究[8-10]结果一致，分析其原因可能有：(1)大蒜素分子结构中的巯基和亲电子基团具有清除自由基的能力，另外大蒜素在体内同脂肪、糖、蛋白质结合后生成脂质蒜素、糖质蒜素、复合蛋白质，这些结合物也具有抗氧化能力，因此可以节约SOD的利用。(2)大蒜素能诱导机体内源性抗氧化酶增多。训练组大鼠力竭运动后与安静组相比，SOD活性下降显著，这可能是因运动中自由基生成增多，SOD用于清除自由基而被大量消耗。

本实验结果还发现，无论是训练组与安静组相比，还是大蒜素训练组与训练组相比，SOD/MDA的变化均极为显著，比单一的SOD或MDA变化幅度要大，由此可见SOD/MDA的比值更能有效地反映自由基清除与生成的动态关系。

本实验结果显示，训练组力竭运动后Na+-K+-ATPase活性显著低于安静组，分析其原因可能与运动中生成增多的自由基有关，力竭运动后显著升高的MDA引起细胞膜发生脂质过氧化，使膜的完整性和流动性被破坏，继发性引起Na+-K+-ATPase活性受抑制或失活，不能满足细胞内外钾、钠离子的交换，影响膜电位而引起收缩功能降低，这也可能是力竭出现的主要原因之一。补充大蒜素干预后，结果发现与训练组相比，Na+-K+-ATPase活性升高极为显著，这是由于大蒜素自身作为一种抗氧化剂，能够有效清除自由基，增强机体的抗氧化能力，减轻了Na+-K+-ATPase的氧化损伤。

Ca2+-ATPase又称钙泵，主要存在质膜和内质网膜上，通过ATP提供能量将Ca2+泵出细胞或泵入内质网腔，以维持胞浆中低浓度的游离Ca2+。Ca2+参与骨骼肌兴奋收缩耦联、收缩后的放松、调节糖原代谢等生命活动，因此维持细胞内钙稳态具有十分重要的意义[11]。处于静息状态的肌细胞内细胞浆中Ca2+的浓度极低，只有细胞外液的十万分之一左右。这是因为细胞浆中高浓度的游离钙对细胞具有毒性作用，其浓度平时保持在极低水平，在需要时由细胞外液或细胞内其他细胞器中的Ca2+进行调节。当细胞膜出现损伤或钙泵功能异常时，细胞外液中的Ca2+顺着浓度梯度大量进入细胞内，引起胞内钙超载，同时表现出血钙的降低。由表2可见，训练组大鼠力竭运动后与安静组相比，骨骼肌Ca2+-ATPase和血清中Ca2+均显著降低，充分证实了上述观点，也正是由于Ca2+-ATPase活性的下降，影响Ca2+的转运，使得肌肉放松延缓，从而产生疲劳。大蒜素训练组与训练组相比，Ca2+-ATPase和Ca2+均明显升高，说明大蒜素可以改善运动引起细胞内的钙分布异常，使钙转运功能趋于平衡，这可能与大蒜素具有抗氧化和钙拮抗的作用有关，能够保护细胞膜并减轻因钙超载介导的细胞损伤。

本实验研究发现补充大蒜素的大鼠运动至力竭的时间明显长于对照组。究其原因可能是大蒜素自身作为抗氧化剂，能清除自由基，减轻骨骼肌超微结构的损伤，保护细胞膜的通透性和完整性，抑制膜上ATP酶活性的下降，维持胞内钙稳态，从而延缓疲劳出现，增强运动能力，这与其他相关研究[12-15]报道结果一致。

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天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目(14JCZDJC40200)

2014-07-14 【修回日期】2014-10-23

R337.2

A

1000-6834(2015)01-079-03

10.13459/j.cnki.cjap.2015.01.023

△【通讯作者】Tel: 0516-83591866； E-mail: qxfcumt@163.com