Ефект полісахариду Lycium Barbarum проти втоми у щурів

1. Вступ

Втома, яка зазвичай визначається як фізична нездатність підтримувати певний рівень енергії або загальна нездатність підтримувати заздалегідь визначену інтенсивність вправ, є тимчасовим зниженням працездатності та фізичних функцій через збільшення споживання енергії різними органами, спричинене фізичною активністю [1–3]. Втома часто призводить до зниження рухової функції, зниження ефективності роботи та збільшення кількості нещасних випадків. Тривала втома часто збільшує частоту інших захворювань, таких якрозсіяний склероз, хвороба Паркінсона, ідепресія, які серйозно загрожують роботі та життю пацієнтів [4–8]. 

НАТИСНІТЬ ТУТ, ЩОБ ДІЗНАТИСЯ ПРО ЛІКУВАННЯ ВТОМИ CISTANCHE

Втоматісно корелює з високоінтенсивними вправами. Під час високоінтенсивних вправ організм виробляє метаболіти, такі як молочна кислота та азот сечовини. Накопичення цих метаболітів змінює мікросередовище в організмі, що призводить до внутрішньоклітинного ацидозу, що ще більше впливає на функцію м’язів і, таким чином, викликає втому [9]. Інтенсивні фізичні навантаження можуть призвести до виробництва та накопичення вільних радикалів і швидкого споживання енергетичних речовин, таких як глюкоза, глікоген печінки та глікоген м’язів. Зниження енергетичних речовин і окислювальний стрес, викликаний накопиченням вільних радикалів, є ключовими факторами периферичної втоми [10,11]. Нині ефективні препарати для лікування втоми, такі як деякі антидепресанти та стимулятори центральної нервової системи, як правило, завдають певної шкоди серцево-судинній, цереброваскулярній та нервовій системам і сприяють розвитку лікарської залежності [12].

Тому природнийречовини проти втомибез побічних ефектів все частіше шукають, щоб покращити фізичну здатність людини та зменшити втому. Цінхай-Тибетське плато має природне середовище, розташоване на великій висоті з низькою концентрацією кисню, сильним сонячним світлом і великою різницею температур. У такому середовищі легко втомитися. Тому в системі тибетської медицини місцеві рослини широко використовуються для полегшення симптомів втоми [13].

Lycium barbarum (Ягоди Годжі) — зрілий плід Lycium barbarum L., чагарнику родини пасльонових. Lycium barbarum L. здебільшого цвіте з липня по серпень кожного року і плодоносить кожного вересня; його збирають наприкінці вересня [14] і використовували як традиційну тибетську медицину для зняття втоми протягом тисяч років [15]. Повідомляється, що хімічні складові Lycium barbarum включають полісахариди, поліфеноли, флавоноїди, лігнани, алкалоїди, терпеноїди тощо [16]. LBP є водорозчинним полімером, який в основному містить арабінозу, глюкозу, галактозу, манозу, рамнозу, ксилозу тощо. LBP є одним з основних діючих інгредієнтів Lycium barbarum [17]. Сучасні фармакологічні дослідження показали, що LBP має різноманітні функції, включаючи антиоксидантну, антистарільну, протипухлинну, імунну регуляцію, гіпоглікемічний та гіполіпідемічний ефекти [18]. Однак попередні дослідження механізму боротьби з втомою LBP відсутні. У цьому дослідженні LBP було виділено з Lycium barbarum. Після очищення хімічну структуру та моносахаридний склад LBP аналізували за допомогою FI-IR та IC. Крім того, була розроблена функціональна шипуча таблетка проти втоми шляхом поєднання LBP з допоміжною речовиною [19]. Модель втоми, викликаної примусовим плаванням у щурів, використовувалася для вивчення ефекту LBP проти втоми та пов’язаного з ним потенційного механізму з використанням капсули Rhodiola Crenulata [20] як позитивного контролю та LBPT як паралельного контролю. Застосування LBP у шипучих таблетках буде придатним для пацієнтів із втомою та закладе основу для ефективного використання LBP у майбутньому.

2. Результати

2.1. Спектр FT-IR

Результати показують, що смуга поглинання при 3600–3200 см−1 є піком поглинання розтяжних коливань -OH, а пік поглинання в цій області є характерним піком сахариду (рис. 1) [21]. Існує пік поглинання при 1644 см−1, який пов'язаний з асиметричним валентним коливанням C=O [22]. Існує пік поглинання при 1556 см−1, який пояснюється валентним коливанням C=O, і пік поглинання при 1417 см−1, який є валентним коливанням CO [23]. Піки поглинання при 1384 см−1 та 1315 см−1 відносять до симетричних валентних коливань C=O [24], а також є піки поглинання при 1074 см−1 та 1039 см−1, які приписують до валентної вібрації групи COH і COC [25,26]. Пік поглинання при 879 см−1 пов'язаний із кутовими коливаннями CH екваторіального зв'язку, крім ізомеризації CH кінцевої групи піранового кільця; можна зробити висновок, що LBP в основному містять піранози, такі як похідні галактози, глюкози та -D-арабінози [27,28]. Пік поглинання при 836 см−1 пов'язаний з кутовою вібрацією CH різниці -кінцевої групи піранового кільця. Таким чином, можна зробити висновок, що -D-галактопіран може бути основним компонентом LBP [29].

Малюнок 1. Інфрачервоний спектр LBP. на 2.0 хв, характерний пік рамнози (Rha) був виявлений на 11,65 хв, обв.

2.2. Аналіз складу моносахаридів

Моносахаридний склад LBP було додатково виявлено за допомогою іонної хроматографії, а результати порівняли з результатами стандартної речовини (рис. S1). На хроматограмі видно, що характерний пік гідроксиду натрію з’явився на 2.0 хв. характерний пік рамнози (Rha) був виявлений на 11,65 хв, характеристичний пік арабінози (Ara) був знайдений на 12,19 хв, характеристичний пік галактози (Gal) спостерігався на 15,19 хв, характерний пік глюкози (Glu) був виявлений на 17,26 хвилині, характерний пік ксилози (Xyl) спостерігався на 19,97 хвилині, характеристичний пік манози (Man) був зареєстрований на 20,57 хвилині, а характерний пік ацетату натрію був виявлений на 41 хвилині (рис. 2).

Таким чином, ми припускаємо, що LBP складається з Rha, Ara, Gal, Glu, Xyl і Man з молярним співвідношенням 1.00:11.35:6.10:0.56 :1,08:0,71. У поєднанні з результатами інфрачервоної спектроскопії ми виявили, що cD-арабіноза та 3-D-галактопіраноза можуть бути основними компонентами LBP.

2.3. Вплив LBP та LBPT на масу тіла та орган

Індекс у щурів. Реєструючи масу тіла щурів, було виявлено, що не було значної різниці у масі тіла між групою втручання та групою SC після 28 днів втручання (рис. 3B). Серця, печінку та нирки щурів у кожній групі зважували для оцінки органного індексу. Результати показують, що лікування LBP та LBPT не змінює суттєво індекс органів серця, печінки та нирок (рис. 3C-E). Таким чином, LBP та LBPT також суттєво не змінюють масу тіла та індекс органів основного органів у щурів.

Рисунок 3. Вплив LBP та LBPT на масу тіла та індекс органів. (A) Схема експерименту, (B) маса тіла щурів, (C) серцевий індекс, (D) печінковий індекс, (E) нирковий індекс. Дані виражаються як середнє + SD,N =8.

2.4. Вплив LBP і LBPT на масу тіла та індекс органів у щурів. Вичерпний тест на плавання є широко використовуваним методом оцінки зниження втоми, який використовується в багатьох дослідженнях проти втоми. У вичерпних тестах на плавання, тривале плавання. час ming вказує на збільшення фізичної здатності та зменшення втоми (30,31]. Порівняно з групою SC, виснажливий час плавання для кожної дози LBP та LBPT у групі лікування був довшим, і різниця була статистично значущою (p < 0,05) (Рисунок 4); ці результати свідчать про те, що LBP і LBPT мають значну дію проти втоми і можуть підвищувати толерантність до фізичних навантажень залежно від дози.

Рисунок 4. Вплив LBP і LBPT на виснажливий час плавання щурів. Дані виражаються як середнє=SD N=8. #: проти SC, p < 0.05.

2.5. Біохімічні параметри LBP та LBPT у покращенні втоми від фізичних вправ

2.5.1. Вплив LBP і LBPT на біохімічні параметри сироватки при втомі

Щури Для оцінки втоми після фізичного навантаження використовували різноманітні біохімічні показники, такі як CK, AST, ALT, LDH, BUN і BLA [32,33]. Порівняно з групою RC активності АЛТ, КК і ЛДГ у сироватці крові щурів після тесту плавання вірогідно підвищувалися (p < 0.05), а рівні АЛТ, КК і ЛДГ після фізичних вправ були значно знижені після лікування LBP і LBPT (p < 0.05) (Рис. 5A, D, F). Подібні тенденції також були виявлені в індексах AST, BUN і BLA. Важкі фізичні навантаження призвели до активності АСТ у сироватці крові, а вміст BUN і BLA значно збільшився (p <0,05); однак вони значно зменшилися в групах HL, MET та HET (p <0,05) (Рис. 5B, C, E). Наведені вище результати показують, що інтенсивні фізичні вправи можуть змусити організм виробляти та накопичувати багато метаболітів, тим самим змінюючи гомеостаз внутрішнього середовища організму. LBP і LBPT можуть покращити біохімічні параметри, пов’язані з втомою від фізичних вправ після інтенсивних вправ, тим самим зменшуючи шкоду від втоми.

2.5.2. Регуляція LBP і LBPT на окислювальний стрес м’язової тканини у втомлених щурів. Під час фізичних вправ окислювальний стрес може призвести до пошкодження м’язів і втоми [34]. Тому ми вивчили вплив LBP і BPT на окислювальний стрес м’язів у щурів і виявили показники, пов’язані з окислювальним стресом, включаючи CAT, MDA, GSH і SOD. Порівняно з групою RC рівень СОД у м’язах щурів після інтенсивних фізичних вправ значно знизився, а рівень МДА значно підвищився (p < 0.05); цей стан був змінений за допомогою великого напруження LBP і LBP (p < 0.05) (Рис. 6A, B). Після тренування вміст GSH у м’язах щурів значно знизився (p < 0.05), але збільшився після лікування LBP та LBPT (p < 0,05) (Рисунок 6C, подібно до зміни вмісту GSH, CAT активність значно зменшилася після фізичних вправ, але збільшилася в групах лікування LBP (p <0,05) (Рис. 6D) показує, що під час фізичних вправ явище окислювального стресу в м’язових клітинах посилюється, тим самим пошкоджуючи клітини LBP LBPT може покращити окислювальний м’язовий стрес після напружених фізичних вправ, тим самим зменшуючи м’язову втому.

Рисунок 6. Вплив LBP і LBPT на параметри окисного стресу. (A) SOD, (B) MDA, (C) GSH(D) CAT. Дані виражено як середнє значення 士 SD, N=8, *: відносно RC p < 0.05, #: проти SC, p < 0,05.

2.5.3. Регулювання LBP і LBPT на енергетичний метаболізм у втомлених щурів. Споживання запасів енергії також може призвести до втоми при фізичних навантаженнях, а рівні глюкози в крові, глікогену в печінці та м’язах є одним із важливих критеріїв для оцінки втоми (35). Порівняно з У групі RC рівень глюкози в крові в групі значно знизився після фізичних вправ (p < 0.05), тоді як рівень глюкози в крові в групах LBP і LBPT значно підвищився (p < {{9 }}.05) (Рисунок 7A) вміст глікогену в м’язах і печінці після тренування також значно знизився (p < 0,05). вміст глікогену в групах LBP і LBPT значно збільшився (p <0,05) (Рис. 7B, C).

Рисунок 7. Регулювання енергетичного метаболізму за допомогою LBP і LBPT. (A) глюкоза крові; (B) вміст глікогену в печінці, LG; (В) вміст м'язового глікогену, мг; (D) м'язовий АТФ; та (E) М’язовий ПК. Дані виражено як середнє значення 士 SD,N=8, *: відносно RC p < 0.05, #: відносно SC, p < 0,05.

З метою подальшого вивчення впливу LBP і LBPT на основні процеси енергетичного метаболізму ми порівняли рівні PK і АТФ у м'язах щурів. Інтенсивні вправи значно знизили вміст АТФ у м’язах (p < {{0}}.05) (Малюнок 7D) і зменшили Pактивність у м’язах (Малюнок 7E). Лікування LBP і LBPT може ефективно змінити цей стан (p <0,05). Дані показують, що фізичні вправи можуть призвести до швидкого споживання енергетичних речовин і погіршити нормальний цикл енергетичного обміну в організмі. Втручання LBP і LBPT може ефективно регулювати дисбаланс енергетичного метаболізму, спричинений фізичними вправами, і швидше заповнювати енергію, втрачену під час фізичних вправ.

2.5.4. Кореляційний аналіз і PCA-аналіз біохімічних параметрів

Вивчити внесок біохімічних параметрів у виснажливий час плавання (ST). Ми проаналізували кореляцію між кожним біохімічним параметром і вичерпним часом плавання. Результати показують, що виснажливий час плавання значно позитивно корелює з рівнями м’язового глікогену, глікогену в печінці, PK, АТФ, GSH, SOD і Glu. Рівні ALT, AST, BUN, BLA, LDH CK і MDA значно негативно корелювали з часом плавання (рис. 8A). Таким чином, можна зробити висновок, що покращення енергетичного метаболізму та факторів окисного стресу може ефективно підвищити фізичну здатність щурів. Крім того, ми виявили, що здатність організму справлятися з метаболітами значно корелювала зі здатністю проходити енергетичний метаболізм і окислювальний стрес. Наприклад, BUN суттєво негативно корелював з м’язовим глікогеном і АТФ, але суттєво позитивно корелював з MDA (рис. 8A); це свідчить про те, що LBP і LBP можуть покращити мікросередовище втомлених щурів, регулюючи енергетичний метаболізм і окислювальний стрес; отже, він може відігравати роль проти втоми та покращувати фізичну здатність щурів.

Рисунок 8. Кореляційний аналіз біохімічних параметрів та аналіз PCA. (A) Кореляційний аналіз (B) Аналіз PCA. N=8,*: p < 0.05, **: p < 0.01,***: p < 0,001. Рівень достовірності еліпса довіри в аналізі PCA становить 95%.

Для подальшого вивчення загального впливу LBP і LBPT на втому щурів було проаналізовано 15 біохімічних параметрів за допомогою аналізу головних компонентів (PCA). Дані показують, що група групується далі від групи RC, і різниця між двома групами була значною. Порівняно з групою SC, еліпси довіри груп PD, LL, LH, LETMET і HET не перетиналися з групою SC, що вказує на те, що кожна група препаратів значно відрізнялася від групи SC. Еліпси довіри груп PD, HL і HET перетиналися з групою RC, що свідчить про те, що групи PD, HL і HET показали незначну різницю порівняно з RC за 15 біохімічними параметрами (рис. 8B). Тому вважають, що серйозні фізичні навантаження можуть призвести до змін багатьох біохімічних параметрів у щурів, а втручання LBP і LBPT може ефективно зменшити втому, серед яких групи PD, Hand HET' мають кращий ефект.

Крім того, ми виявили, що група LL і група LET, група HL і група HET мали більш достовірне перекриття еліпса (рис. 8B), що свідчить про високу подібність між цими групами, що вказує на те, що лікування LBPT може не впливати на ефективність LBP. Ми також виявили, що довірчі еліпси LET, MET і HET показали прогресивний рух, що свідчить про те, що ефективність LBPT може залежати від дози.