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褪黑素对小鼠抗疲劳、耐缺氧作用的实验研究

作者:未知

  【摘要】 目的 观察褪黑素(MT)对小鼠抗疲劳、耐缺氧的作用,并探讨其可能的作用机制。方法 随机将小鼠分为8个组,分别为空白对照组、阳性对照组(红景天胶囊900 mg/kg)、褪黑素高剂量组(4 mg/kg)和褪黑素低剂量组(2 mg/kg)各2组,每组小鼠10只。灌胃给药36天后,分别进行负重游泳实验、耐缺氧实验,观察负重游泳力竭时间、耐缺氧存活时间及负重游泳后血清乳酸、乳酸脱氢酶、血清尿素氮、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)等几个生化指标。结果 与空白对照组相比,褪黑素能够显著延长小鼠力竭游泳时间和耐缺氧时间(P<0.05或0.01),明显降低血清MDA含量,提高乳酸脱氢酶和SOD活性(P<0.05)。
  结论 褪黑素具有抗疲劳作用和提高小鼠耐缺氧能力。
  【关键词】 褪黑素;抗疲劳;耐缺氧;小鼠
  中图分类号:R285.5 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-1383.2019.03.003
  【Abstract】 Objective To observe the effects of melatonin(MT) on anti-fatigue and hypoxia tolerance in mice,and to explore its possible mechanism.Methods The mice were randomly divided into 8 groups:blank control group,positive control group(Hongjingtian capsule 900 mg/kg),MT high dose group(4 mg/kg) and MT low dose group(2 mg/kg) with 2 groups in each.After 36 days of intragastric administration,weight-bearing swimming test and hypoxia tolerance test were performed to observe the time of weight-bearing swimming exhaustion,the survival time of hypoxia tolerance as well as serum lactic acid,lactate dehydrogenase,and serum urea nitrogen after weight-bearing swimming.In addition,several biochemical indicators such as enzyme(SOD) and malondialdehyde(MDA) were also observed.Results Compared with the blank control group,MT significantly prolonged exhaustive swimming time and hypoxia tolerance time in mice(P<0.05 or 0.01),significantly decreased serum lactate and MDA levels,and increased lactate dehydrogenase and SOD activities(P<0.05).Conclusion Melatonin has anti-fatigue effect and can improve the ability of hypoxia tolerance in mice.
  【Key words】 MT;anti-fatigue;hypoxia tolerance;mouse
  随着现代生活节奏的加快,工作压力的增大,疲劳成为影响人们生活质量的重要因素。过度疲劳会使体内正常的能量代谢平衡受到破坏以及有害物质在人体内积累,对细胞组织产生毒性作用,严重危害人体健康[1]。因此,寻找改善疲劳的方法和途径对人类健康来说尤为重要。褪黑素(MT)是松果体分泌的神经内分泌激素[2],其代谢物环-3-羟基褪黑素(C3OHM)及其下游代谢物N-乙酰基-N甲酰基-5-甲氧基神木胺(AFMK)和N-乙酰基-5-甲氧基神经胺(AMK)都是抗氧化相关物,它们以及褪黑素都可以减缓分子、细胞和组织,包括人类细胞的氧化损伤[3~4],褪黑素是已知最强的自由基清除剂之一。目前国内外关于MT的研究主要集中在它的抗氧化、抗炎、镇痛、镇静、催眠、内分泌等方面[5~6],本实验旨在探究褪黑素对小鼠抗疲劳、耐缺氧的影响,为其实践应用提供实验依据。
  1 材料与方法
  1.1 动物
  SPF级三周龄昆明种小鼠80只,雌雄各半,体重(25±3)g,由右江民族医学院实验动物中心提供(动物生产许可证号:SCXK桂2017-0003)。
  1.2 药品与试剂
  褪黑素购于美国NATROL公司,批号20172460;红景天胶囊购于北京同仁堂健康药业股份有限公司,批号5202002;丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)均购买于南京建成生物工程研究所,批号均为20171227。
  1.3 主要儀器
  可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司,型号:722)。
  1.4 动物分组及给药
  适应性饲养一周,按体重随机将小鼠分为褪黑素低剂量组(2 mg/kg)、褪黑素高剂量组(4 mg/kg)、阳性对照组(红景天胶囊,900 mg/kg)、空白对照组各2组,每组10只小鼠,雌雄各半,同室分笼喂养。空白对照组给予生理盐水,其余各组给予相应的药量灌胃,灌胃量0.2 mL/10g,每天一次,连续36天。   1.5 抗疲劳实验
  1.5.1 负重游泳实验
  连续给药35天,第35天给药30 min后取褪黑素低剂量组、褪黑素高剂量组、阳性对照组、空白对照组各1组小鼠进行负重游泳实验。将小鼠自身体重的5%的铅负重于小鼠尾根部,将小鼠置于内壁光滑的游泳箱(60 cm×40 cm×30 cm)中游泳,水中的温度保持在(26±2)℃。记录小鼠开始游泳到力竭的时间(以小鼠开始往水中下沉且头部连续淹没在水中10 s为指标),作为负重游泳时间。
  1.5.2 测定抗疲勞的生化指标
  实验第36天,末次给药30 min后,小鼠不负重游泳30 min,水温保持(26±2)℃,取出小鼠并擦干其毛发,待20 min后眼球取血。3500 r/min离心10 min后取血清。一部分血清用全自动生化分析仪测定乳酸脱氢酶活性、血乳酸以及尿素氮含量;另一部分血清严格按照试剂盒的说明书用722分光光度计测定SOD活性和MDA含量。
  1.6 常压耐缺氧实验
  实验第36天,末次给药60 min后,将另外4组小鼠分别放入装有10 g钠石灰的125 mL的广口瓶内,每瓶1只,迅速盖好瓶塞并密封,之后立即计时,仔细观察小鼠呼吸频率、深度、皮肤和口唇颜色。以小鼠呼吸停止为观察截点,记录小鼠从入瓶内到最后一次呼吸停止所用的时间,即为小鼠的耐缺氧时间。
  1.7 统计学方法
  应用SPSS 19.0进行数据统计分析,各组实验数据均以(±s)表示,采用单因素方差分析各组间的差异,LSD法进行两两比较,检验水准:α=0.05,双侧检验。
  2 结果
  2.1 褪黑素对小鼠负重游泳力竭时间的影响
  与空白对照组比较,褪黑素高剂量组、褪黑素低剂量组和阳性对照组均明显延长了小鼠负重游泳力竭时间(P<0.01);同时,褪黑素高剂量组负重游泳力竭时间明显长于低剂量组(P<0.01)。见表1。
  2.2 褪黑素对小鼠血清乳酸脱氢酶活性、乳酸及尿素氮含量的影响
  与空白对照组比较,褪黑素高剂量组乳酸脱氢酶的活性显著提高(P<0.05),但乳酸和尿素氮降低不明显(P>0.05);褪黑素低剂量组各指标变化均不明显(P>0.05);高剂量组与低剂量组相比,各指标变化均无统计学意义(P>0.05)。见表2。
  2.3 褪黑素对小鼠血清SOD、MDA的影响
  与空白对照组相比,阳性对照组、褪黑素高剂量组小鼠血清中SOD的活力显著提高,差异均有统计学意义(P<0.05),阳性对照组、褪黑素高剂量组、褪黑素低剂量组MDA均明显降低,差异均有统计学意义(P<0.05);与褪黑素低剂量组相比,阳性对照组和褪黑素高剂量组SOD、MDA变化均无统计学意义(P>0.05)。见表3。
  2.4 褪黑素对小鼠耐缺氧时间的影响
  与空白对照组相比,褪黑素高剂量组、褪黑素低剂量组和阳性对照组的小鼠耐缺氧时间均明显延长(P<0.05)。与褪黑素低剂量组相比,阳性对照组和褪黑素高剂量组小鼠常压耐缺氧时间未明显延长(P>0.05)。见表4。
  3 讨论
  疲劳是机体在一定环境条件下,脑力和体力达到一定阶段时出现的一种工作效率降低的生理和心理现象,其大多是由运动引起的机体一系列生化指标的改变而导致肌肉力量下降[1];疲劳最直接和客观的表现是运动耐力的下降,而力竭游泳时间一直以来被作为反映运动耐力的重要指标[7]。本实验结果表明,褪黑素高、低剂量组与空白对照组相比均明显延长了小鼠的游泳时间,尤以高剂量组最为明显,这说明褪黑素可以增强小鼠的运动耐力。有机体运动所需的能量来源于有氧氧化和无氧酵解,机体的耗氧量低,耐缺氧时间延长,说明机体组织对氧的利用率高,有效地提高体力和脑力的活力效能[8],从而提高运动耐力而达到抗疲劳效应。在本实验中,褪黑素高、低剂量组均能明显延长小鼠耐缺氧时间,说明褪黑素可能提高机体对氧的利用率或减少组织耗氧量,提高耐缺氧能力,具有延长缺氧时间的作用。
  乳酸是糖酵解的主要代谢产物,机体剧烈运动时,细胞相对缺氧,糖酵解加快,产生大量的能量以提高机体的供能,同时也产生大量的乳酸,肌肉中H+浓度上升,引起疲劳。乳酸在体内的积累取决于乳酸的产生与清除速度。乳酸脱氢酶总活性与体内乳酸清除代谢速度密切相关,乳酸脱氢酶活性的增强可加快乳酸的清除,减少乳酸的积累,提高机体抗疲劳能力[9]。随着运动时间的进一步延长,蛋白质代谢也参与到供能当中,从而引起蛋白质代谢产物尿素氮增高,因此,血浆中乳酸含量、乳酸脱氢酶活性和血清尿素氮含量的变化都可以作为评价运动性疲劳的重要指标[10~11]。在本实验中,褪黑素高剂量组血清乳酸含量低于空白对照组,差异无统计学意义,但明显提高了乳酸脱氢酶的活性,说明褪黑素可能通过提高乳酸脱氢酶的活性,加快乳酸的清除速度,降低体内乳酸的含量,从而缓解机体的疲劳,提高运动耐力。而褪黑素组尿素氮、乳酸降低不明显,可能与运动时间较短、蛋白质代谢尚未发挥其供能效应有关。
  SOD是生物体内重要的酶自由基清除剂,可以有效清除机体内过量的自由基;MDA是活性氧自由基引起的脂质过氧化反应的主要产物之一,它的含量能够间接反映机体抗氧化能力及清除自由基的能力。本研究结果发现,褪黑素高剂量组SOD的活力明显高于空白对照组,褪黑素高、低剂量组MDA含量均明显低于空白对照组,与尹华祺[12]的研究相一致。说明褪黑素也可能通过清除机体内过量的自由基,降低脂质过氧化反应来提高小鼠的运动耐力和耐缺氧能力。
  综上所述,褪黑素具有提高小鼠的运动耐力和耐缺氧能力,增强小鼠的抗疲劳能力。其作用机制可能与清除自由基、提高抗氧化作用以及提高乳酸脱氢酶的活性有关。   参 考 文 献
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  (收稿日期:2019-01-15 修回日期:2019-03-09)
  (编辑:潘明志)
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