姜黄素对大强度运动大鼠肾损伤的保护作用及其机制

牛爱丽，廖 青，张 硕，陈玉霜，瞿树林

（湖南师范大学医学院，湖南 长沙 410013）

姜黄素 (curcumin)是从姜黄中提取到的一种植物多酚，根据美国VITY维他命杂志报道：姜黄素对抗氧化、抗炎、抗凝、降脂、抗动脉粥样硬化、促进免疫调节和抗肾纤维化作用[1]、抗衰老、消除自由基等有很好的帮助。FDA证实其安全无毒，对人类的的安全口服剂量高达8000 mg/天，因此也倍受国内外学者的关注[2]。急性、大强度运动及过度训练将引起肾脏缺血再灌注，诱导肾脏细胞凋亡增加，目前有关姜黄素对运动过程中肾脏损伤的保护作用及其相关机制报道尚少，故我们通过建立动物运动模型探寻姜黄素对运动肾损伤的保护作用及其可能机理，为其作为运动营养补剂和机体肾脏的保护机制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物

SPF级健康雄性SD大鼠32只，体重200～280g，由湖南斯莱克景达实验动物有限公提供(SCXK(湘)2009-0004)。同时购入基础饲料，自由饮食，饲养温度18～25℃，湿度50% 左右光线充足，保持通风。

1.2 药物及试剂

姜黄素购自上海融禾医药科技发展有限公司，批号:110107，纯度>95%；氯沙坦(losartan，商品名:科素亚)，片剂，杭州默沙东制药有限公司产品；肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-18(IL-18)、白细胞介素-6(IL-6)ELISA检测试剂盒购自美国R&D生物公司；尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)检测试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

1.3 仪器设备

721分光光度计 (上海精密仪器有限公司)；手动匀浆器(湘仪天平厂)；高速冷冻离心机(sigma公司)；HHS-恒温水浴箱；大鼠训练跑台(淮北正华生物仪器设备有限公司)。

1.4 实验分组及模型制备

32只健康雄性SD大鼠，体重200～250g，按体重随机分为4组，每组8只，各组间体重差异无统计学意义。分别为安静组(C组)，运动组(E组)，氯沙坦+运动组(LE组)，姜黄素+运动组(CMN组)。每天上午九点，LE组每天灌服氯沙坦20 mg/kg；CMNE组每天灌服姜黄素200mg/kg，C组和E组每天灌服等量生理盐水一次。C组不作任何处理，常规饲养；E组，LE组，CMN组适应性饲养3d后，采用 Bedford研究的训练方式进行跑台训练，每周训练6天，每天训练1次，星期天休息，每天下午3点进行训练，共训练5周，训练安排进行跑台运动，运动方式及时间见表1(参照Bedford根据最大摄氧量所对应的强度的研究结果来选择运动强度)，实验周期为五周。

表1 大鼠跑台训练方案

1.5 标本采集及指标检测

末次训练结束后，麻醉后股动脉取血5 mL离心，取上清液，2 mL血肝素抗凝，用于测定BUN、Cr、TNF-α，IL-1β，IL-18的含量。 然后脱颈椎处死大鼠，取肾脏组织置于预冷的生理盐水中洗净血污后，吸水纸吸干水分，称重计算肾系数:肾重/体重。

组织匀浆的制备:称取适量组织(0.2～1g)按W(g)组织块重量/V(mL)匀浆介质为1/9的比例加取预冷的匀浆介质(0.8%的NaCl溶液)于烧杯中，用眼科小剪刀尽快剪碎组织块(以上操作均在冰水浴中进行)。手工制备匀浆后，3000 r/min低温离心15 min，分离提取上清液4℃冰箱冷藏，用于测定TNF-α，IL-1β 和 IL-18的含量。

1.6 统计学分析

实验数据以均数±标准差 (mean±SD)表示，采用SPSS 18.00软件对各组间差异进行方差分析和t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肾系数与肾功能变化

运动组肾系数、BUN、Cr水平均高于安静组(P<0.01)，说明肾损伤模型成立。姜黄素干预后，BUN、Cr含量较运动组明显下降，有明显差异 (P<0.01)，肾系数较运动组明显降低，P<0.05，见表2。

2.2 血清及肾组织中TNF-α含量的变化

运动组肾组织及血清中TNF-α均较安静对照组明显升高，差异均有统计学意义(P<0.01)，与运动组相比，姜黄素处理组血清中TNF-α含量明显下降(P<0.05)，肾组织中有显著性差异，且有统计学意义(P<0.01)，与阳性药物对照组相比无明显差异。结果见表3。

表2 各组大鼠BUN、Cr、肾系数比较(mean±SD)

表3 各组大鼠血清TNF-α含量的比较(mean±SD)

2.3 血清及肾组织中IL-1β含量的变化

运动组大鼠肾组织及血清中IL-1β均较安静对照组明显升高，差异均有统计学意义(P<0.01)，姜黄素处理组肾组织及血清IL-1β含量较运动组明显下降 (P<0.05)，与阳性药物对照组相比无明显差异。结果见表4。

表4 各组大鼠血清IL-1β口含量的比较(mean±SD)

2.4 血清及肾组织IL-18含量的变化

由表5可见，运动组大鼠肾组织及血清中IL-18的含量明显升高，与对照组相比差异均有统计学意义(P<0.01)，姜黄素处理后肾组织及血清中IL-18含量较运动组明显下降(P<0.05)，与阳性药物对照组相比无明显差异。

表5 各组大鼠血清IL-18含量的比较(mean±SD)

3 讨论

长时间大强度运动使体内自由基增多，自由基通过攻击免疫细胞膜等途径形成免疫损伤，造成免疫机能低下[3]。运动造成的肾损伤肾脏与运动过程中肾脏的缺血再灌注有密切关系，自1980年Guarnieri首次提出缺血再灌注损伤以来，人们普遍开始采用此理论来解释运动中肾功能异常现象。肾脏是一个对缺血缺氧非常敏感的器官，造成运动中肾功能异常现象的更重要因素是运动停止后，肾供血恢复形成的运动性肾缺血的"再灌注"。肾脏缺血一段时间后，再灌注时氧分子重新进入组织内，结果反而缺血损伤进一步加剧[4]。

细胞因子是一些具有高度生物活性的可溶性蛋白或糖蛋白。随着对细胞因子网络认识的迅速提高，有关运动肾损伤中细胞因子的作用日益受到关注。运动损伤可以引发炎症反应，使许多细胞因子表达。炎症反应中研究最多的因子是白细胞介素-1(IL-1)，主要由单核-巨噬细胞产生，肿瘤坏死因子是由嗜中性粒细胞、活性淋巴细胞等多种细胞产生的[5]。研究表明，TNF-α通过激活巨噬细胞释放 IL-1β，IL-6，IL-18，前列腺素E2(PGE2)以及TNF-α等，说明TNF-α能以自分泌的形式激活单核巨噬细胞，与其他细胞因子之间既可相互诱生，又可共同诱生，参加炎症损伤的过程。大量研究显示，TNF-α在心脏、肺脏、肝脏等多种脏器的缺血再灌注过程中作为始发因子，加重脏器损伤[6]。

补充姜黄素能增强机体的抗氧化能力，清除体内增多的自由基，从而使机体的免疫功能得到改善[7]。药理研究发现姜黄素具有免疫调节的作用，它能够调整T细胞、B细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞和树状突细胞的活性；还能够调整多种炎性细胞因子的表达及介导作用，包括肿瘤坏死因子、白介素-1、白介素-2、白介素-6等[8]，且姜黄素价格低廉，安全毒副作用小，目前已尝试将姜黄素用于阿尔茨海默氏病、哮喘、类风湿关节炎等与免疫异常相关的疾病。随着在细胞因子水平及分子水平对姜黄素免疫调节作用的进一步阐明，姜黄素对免疫系统疾病的治疗前景将十分光明[9]。

本研究利用大鼠肾脏大强度运动损伤模型，用姜黄素干预，观测肾组织和血液中的TNF-α、IL-1β和IL-18含量的变化。结果显示，运动组大鼠肾组织中细胞因子含量均显著较对照组显著升高，姜黄素干预后，细胞因子水平明显下调;本研究结果表明姜黄素通过抑制TNF-α、IL-1β和IL-18的生成均参与肾脏损伤的保护作用。

运动引起的肾损伤是一个多因素综合作用的结果，而机体内细胞因子形成复杂的网络，少数细胞因子的变化并不能完全解释其损伤机制[10]。但本研究结果无疑证实TNF-α、IL-1β和IL-18含量的动态变化与运动肾损伤密切相关。姜黄素具有较强的抗炎及免疫调节作用，但其具体作用机制还有待进一步研究。

姜黄素能明显拮抗长时间大强度运动引起的免疫抑制，对运动引起的肾损伤具有保护作用。在长时间大强度训练期间，可以通过在运动员的膳食结构中辅加入适量姜黄素，以增强运动员在训练期间的免疫功能，提高运动成绩。

[1]Shen SQ,Zhang Y,Xiang JJ,Xiong CL.Protective effect of curcumin against liver warm ischemia/reperfusion injury in rat model is associated with regulation of heat shock protein and antioxidant enzymes[J].World J Gastroenterol,2007,13(13):1953-1961.

[2]Cheng AL,Hsu CH,Lin JK,Hsu MM,Ho YF,Shen TS,et al.Phase I clinical trial of curcumin,a chemopreventive agent,in patients with high-risk or pre-malignant lesions[J].Anticancer Res,2001,21(4B):2895-2900.

[3]李志清,陈佩杰.运动诱导的细胞因子反应及其影响与作用[J].中国运动医学杂志,2002,21(5):484-489.

[4]林仲华.缺血再灌注损伤与运动性肾功能异常[J].武汉体育学院学报,1992,(4):50-53.

[5]陈秀英.一次急性运动对大鼠血浆白细胞介素的影响[J].北京体育大学学报,2000,23(3):347-248.

[6]Suzuki K,Yamada M,Kurakake S,et al.Ciroulating cytokines and hormones with immunosuppressive but neutrophil priming potentials rise after endurance exercise in humans[J].Eur J Appl Physiol,2000,81(4):281-287.

[7]唐传核,彭志英.姜黄素类物质的生理功能以及其抗氧化机制[J].中国食品添加剂,2000,4:40.

[8]Kim GY,Kim KH,Lee SH,et al.Curcumin inhibits immunostimulatory function of dendritic cells:MAPKs and translocation of NF-kappa B as potential targets[J].J Immunol,2005,174(12):8116-8124.

[9]宁勇,刘晓城.姜黄素对糖尿病大鼠早期肾纤维化的影响[J].现代医学,2004,32(2):77-80.

[10]Ag garwal BB,H arikumar KB.Potential therapeutic effects of curcumin,the anti-inflammatory agent,against neurodegenerative,cardio vascular,pulmonary,metabolic,auto immune and neoplastic diseases[J].Int J Biochem Cell Biol,2009,41(1):40-59.