苦丁茶树生物活性物质苦丁冬...动肥胖大鼠的调节作用及机制_李敏.pdf
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1、分子植物育种,2023 年,第 21 卷,第 14 期,第 4780-4787 页Molecular Plant Breeding,2023,Vol.21,No.14,4780-4787研究报告Research Report苦丁茶树生物活性物质苦丁冬青苷 D 对力竭运动肥胖大鼠的调节作用及机制李敏*青岛大学体育学院,青岛,266071*通信作者,摘要苦丁冬青苷 D 是大叶冬青苦丁茶中的主要生物活性物质,具有多种生物活性。本研究旨在探究苦丁茶树中的主要生物活性物质苦丁冬青苷 D 在力竭运动肥胖大鼠中的作用及其潜在机制。将肥胖大鼠随机分为不同处理组和正常对照组,通过灌胃给予苦丁冬青苷 D 不同剂量
2、,并观察力竭游泳时间、血脂代谢、心肌损伤、氧化应激反应以及骨骼肌和心肌 AMPK 通路的变化。结果显示,未经处理的肥胖大鼠表现出较长的力竭游泳时间、异常的血脂代谢、增加的心肌损伤以及升高的氧化应激反应水平,同时骨骼肌和心肌 AMPK通路受到抑制。然而,在苦丁冬青苷 D 干预下,力竭游泳时间显著增加,血脂代谢异常得到改善,心肌损伤减轻,氧化应激反应水平下降,同时骨骼肌和心肌 AMPK 通路得到激活。本研究初步得出结论:苦丁冬青苷 D通过调节肥胖大鼠的血脂代谢、心肌损伤、氧化应激反应以及骨骼肌和心肌 AMPK 通路的活性,对力竭运动肥胖大鼠产生积极影响。这些结果为进一步研究苦丁冬青苷 D 的药理作
3、用和临床应用提供了重要线索。关键词苦丁茶树;苦丁冬青苷D;力竭运动;肥胖大鼠Regulatory Effects and Mechanisms of Kudinoside D of I.latifolia on Ex-haustive Exercise-Induced Obesity in RatsLi Min*School of Physical Education,Qingdao University,Qingdao,266071*Corresponding author,DOI:10.13271/j.mpb.021.004780AbstractKudinoside D,a major b
4、ioactive compound found in Ilex latifolia,possesses diverse biological activi-ties.This study aimed to investigate the effects and potential mechanisms of kudinoside D on exhaustive exer-cise-induced obesity in rats.Obese rats were randomly assigned to different treatment groups,along with a normalc
5、ontrol group.Various doses of kudinoside D were administered via oral gavage,and the changes in exhaustiveswimming time,lipid metabolism,myocardial injury,oxidative stress response,and skeletal muscle and myocar-dial AMPK pathways were observed.The results demonstrated that untreated obese rats exhi
6、bited prolonged ex-haustive swimming time,abnormal lipid metabolism,increased myocardial injury,elevated oxidative stress re-sponse,and suppressed skeletal muscle and myocardial AMPK pathways compared to the control group.However,intervention with kudinoside D significantly increased exhaustive swim
7、ming time,improved lipid metabolism ab-normalities,alleviated myocardial injury,reduced oxidative stress response,and activated skeletal muscle and my-ocardial AMPK pathways.In conclusion,kudinoside D exerts positive effects on exhaustive exercise-induced obe-sity in rats by modulating lipid metabol
8、ism,myocardial injury,oxidative stress response,and the activity of skele-基金项目:本研究由青岛大学科研基金项目资助引用格式:Li M.,2023,Regulatory effects and mechanisms of kudinoside D of I.latifolia on exhaustive exercise-induced obesity inrats,Fenzi Zhiwu Yuzhong(Molecular Plant Breeding),21(14):4780-4787.(李敏,2023,苦丁茶树生物
9、活性物质苦丁冬青苷 D 对力竭运动肥胖大鼠的调节作用及机制,分子植物育种,21(14):4780-4787.)tal muscle and myocardial AMPK pathways.These findings provide important insights for further exploring thepharmacological effects and clinical applications of kudinoside D.KeywordsIlex latifolia;Kudinoside D;Exertional exercise;Obese rats图 1 大鼠
10、的力竭游泳时间注:*:与 C 组比较,P0.05;#:与 M 组比较,P0.05;&:与 HKD+Compound C 组比较,P0.05Figure 1 Exhaustion swimming time of ratsNote:*:Compared with group C,P0.05;#:Compared with groupM,P0.05;&:ComparedwithHKD+CompoundCgroup,P0.05苦丁茶树(Ilex latifolia)是冬青科冬青属植物,采摘苦丁茶树的嫩叶,进行晒干,然后进行加工处理,便是中国药食同源的常用特种茶之一,即苦丁茶。饮用苦丁茶具有清热解毒、
11、减肥降脂等保健功效,也被称之为减肥茶(Li et al.,2013)。苦丁茶乙醇提取物富含三萜皂苷,具有抗成脂作用(Tang et al.,2009;Fanetal.,2012;Songetal.,2012)。经高效液相色谱法测定,植物中的三萜皂苷含量高于 85 mg/g。苦丁冬青苷 D(kudinoside D,KD)是苦丁茶中三萜皂苷的主要成分,可通过调节 3T3-L1 脂肪细胞中AMP 激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)途径来抑制脂肪形成(Che et al.,2018)。三萜皂苷通常具有抗氧化活性(Kim et al.,2012;Liu
12、 et al.,2019)。然而,目前尚无文献报道苦丁冬青苷 D 体内的脂质调节作用及其抗氧化活性。苦丁冬青苷 D 是一种 AMPK 激活剂(Che et al.,2018)。因此,本研究从 AMPK 角度探讨了苦丁冬青苷 D 对力竭运动肥胖大鼠脂质代谢、能量代谢和组织损伤的影响,试图为苦丁茶树生物学特性以及苦丁茶的医药和保健作用提供理论依据。1结果与分析1.1苦丁冬青苷D显著提高了力竭运动肥胖大鼠的运动能力研究结果显示,苦丁冬青苷 D 在力竭游泳测试中显著提升了肥胖大鼠的耐力。与对照组(C 组)相比,实验组(M组)的力竭游泳时间增加了32.97%(P0.05)。与M 组相比,低剂量苦丁冬青苷
13、 D 组(LKD 组)、中剂量苦丁冬青苷 D 组(MKD 组)和高剂量苦丁冬青苷 D 组(HKD 组)的力竭游泳时间分别增加了 13.08%、27.41%和 33.54%(P0.05)。与 HKD组相比,HKD+CompoundC 组的力竭游泳时间降低了 15.47%(P0.05)。这些结果表明,苦丁冬青苷 D 通过 AMPK 通路提升了肥胖大鼠的运动能力(图 1)。1.2苦丁冬青苷D明显改善了力竭运动肥胖大鼠的血脂代谢经过对比分析,发现实验组(M 组)与对照组(C组)相比,在血脂代谢方面表现出明显的变化。M 组的总胆固醇(Total cholesterol,TC)、甘油三酯(Trigly-c
14、erides,TG)、低密度脂蛋白胆固醇(Low-density lipo-protein cholesterol,LDLC)和游离脂肪酸(Free fattyacids,FFA)分别增加了 201.43%、277.67%、532.08%和52.71%,而高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipopro-tein cholesterol,HDLC)下降了 38.33%(P0.05)。与 M组相比,低剂量苦丁冬青苷 D 组(LKD 组)、中剂量苦丁冬青苷 D 组(MKD 组)和高剂量苦丁冬青苷 D 组(HKD组)的 TC 分别降低了 29.43%、44.09%和 54.41%,TG
15、分别降低了 27.59%、46.36%和 62.37%,LDLC 分别降低了 25.95%、47.20%和 63.37%,FFA 分别降低了 11.26%、20.85%和 27.38%,而 HDLC 则分别增加了16.19%、31.10%和 46.23%(P0.05)。与 HKD 组相比,HKD+Compound C 组的 TC、TG、LDLC 和 FFA 分别增加了 53.62%、99.66%、99.73%和 27.65%,而 HDLC下降了 17.75%(P0.05)。这些结果提示苦丁冬青苷 D通过 AMPK 通路改善了肥胖大鼠的血脂代谢(图 2)。1.3苦丁冬青苷D减轻了力竭运动肥胖大鼠
16、的心肌损伤经过对比分析发现,实验组(M 组)与对照组(C 组)相比,在心肌损伤方面表现出显著差异。M组的乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)、肌酸激酶(creatinekinase,CK)和心肌肌钙蛋白(cardiactroponin,cTnI)分别增加了275.43%、124.25%和451.17%(P0.05)。与M 组相比,低剂量苦丁冬青苷 D 组(LKD 组)、中剂量苦丁冬青苷 D 组(MKD 组)和高剂量苦丁冬青苷 D苦丁茶树生物活性物质苦丁冬青苷 D 对力竭运动肥胖大鼠的调节作用及机制Regulatory Effects and Mechanisms o
17、f Kudinoside D of I.latifolia on Exhaustive Exercise-Induced Obesity in Rats4781分子植物育种Molecular Plant Breeding图 2 大鼠的血清脂质代谢指标水平注:AE:血清 TC,TG,LDLC,HDLC 和 FFA 水平;*:与 C 组比较,P0.05;#:与 M 组比较,P0.05;&:与 HKD+Compound C 组比较,P0.05Figure 2 Serum lipid metabolism indexes in ratsNote:AE:Serum TC,TG,LDLC,HDLC and
18、 FFA levels;*:Compared with group C,P0.05;#:Compared with group M,P0.05;&:Compared with HKD+Compound C group,P0.05组(HKD 组)的 LDH 分别降低了 28.80%、43.52%和60.07%,CK 分别降低了 28.78%、35.99%和 45.66%,cTnI分别降低了 41.68%、52.70%和 67.25%(P0.05)。与HKD 组相比,HKD+Compound C 组的 LDH、CK 和cTnI 分别增加了 76.47%、32.75%和 80.31%(P0.05)。
19、这些结果表明,苦丁冬青苷 D 减轻了肥胖大鼠的心肌损伤(图 3)。1.4苦丁冬青苷D减轻了力竭运动肥胖大鼠的氧化应激反应通过对比分析发现,实验组(M 组)与对照组(C组)相比,在氧化应激反应方面表现出显著差异。M 组的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(gluta-thioneperoxidase,GSHPX)分别降低了 54.74%、59.05%和 50.02%,而丙二醛(malondialdehyde,MDA)升高了117.59%(P0.05)。与 M 组相比,低剂量苦丁冬青苷D 组(LKD 组)、
20、中剂量苦丁冬青苷 D 组(MKD 组)和高剂量苦丁冬青苷 D 组(HKD 组)的 SOD 分别升高了33.59%、61.39%和 94.74%,CAT 分别升高了 34.98%、65.58%和 100.22%,GSHPX分别升高了 23.95%、46.73%和 78.74%,而 MDA 分别降低了 24.88%、32.48%和38.49%(P0.05)。与 HKD 组相比,HKD+CompoundC 组的 SOD、CAT 和 GSHPX 分别降低了 32.99%、33.82%和 30.17%,而 MDA 升高了 25.87%(P0.05)。上述研究结果证明苦丁冬青苷 D 减轻了肥胖大鼠的氧化应
21、激反应(图 4)。1.5苦丁冬青苷D促进了力竭运动肥胖大鼠骨骼肌能量代谢相关基因转录经过对比分析,我们发现实验组(M 组)与对照组(C 组)相比,在骨骼肌能量代谢相关基因转录方面存在显著差异。M组的骨骼肌 PGC1、HK2、CD36 和 MC-T1 的表达水平分别升高了 48.30%、60.74%、44.30%和99.60%(P0.05)。与 M 组相比,低剂量苦丁冬青苷 D组(LKD 组)、中剂量苦丁冬青苷 D 组(MKD 组)和高剂量苦丁冬青苷 D 组(HKD 组)的骨骼肌 PGC1 的表达水平分别升高了 58.56%、103.36%和 151.95%,HK2的表达水平分别升高了 69.5
22、1%、120.63%和 167.78%,CD36 的表达水平分别升高了 39.54%、72.68%和110.10%,MCT1 的表达水平分别升高了 2.41%、77.04%和 104.83%(P0.05)。与 HKD 组相比,HKD+Com-pound C 组的骨骼肌 PGC1、HK2、CD36 和 MCT1的表达水平分别降低了 38.37%、37.61%、36.09%和27.23%(P0.05)。这些结果提示苦丁冬青苷 D 促进了肥胖大鼠骨骼肌能量代谢相关基因的转录(图 5)。4782苦丁茶树生物活性物质苦丁冬青苷 D 对力竭运动肥胖大鼠的调节作用及机制Regulatory Effects
23、and Mechanisms of Kudinoside D of I.latifolia on Exhaustive Exercise-Induced Obesity in Rats图 3 大鼠的血清心肌损伤指标水平注:AC:血清 LDH,CK 和 cTnI 水平;*:与 C 组比较,P0.05;#:与 M 组比较,P0.05;&:与 HKD+Compound C 组比较,P0.05Figure 3 Serum indexes of myocardial injury in ratsNote:AC:serum LDH,CK and cTnI levels;*:Compared withgro
24、upC,P0.05;#:Comparedwith group M,P0.05;&:ComparedwithHKD+CompoundCgroup,P0.05图 4 大鼠的血清氧化应激指标水平注:AD:血清 SOD,CAT,GSHPX 和 MDA 水平;*:与 C 组比较,P0.05;#:与 M 组比较,P0.05;&:与 HKD+Compound C 组比较,P0.05Figure 4 Levels of serum oxidative stress indexes in ratsNote:AD:Serum SOD,CAT,GSHPX and MDA levels;*:Com-paredwith
25、groupC,P0.05;#:Comparedwith group M,P0.05;&:ComparedwithHKD+CompoundCgroup,P0.051.6苦丁冬青苷D促进了力竭运动肥胖大鼠心肌线粒体功能相关基因转录通过对比实验组(M 组)和对照组(C 组)的结果,我们发现苦丁冬青苷 D 对力竭运动肥胖大鼠心肌线粒体功能相关基因的转录产生了显著影响。与 C 组相比,M 组的心肌 PGC1、NRF1、NRF2 和 ATP5B 的表达水平分别升高了 67.54%、42.47%、82.54%和79.33%(P0.05)。与 M 组相比,低剂量苦丁冬青苷 D组(LKD 组)、中剂量苦丁冬青苷
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