人参有效成分抗疲劳作用机制的研究进展
疲劳可分为心理疲劳[
1
]、术后疲劳[
2
]和运动性疲劳[
3
]等。疲劳会导致眩晕、身体机能下降等,若不能及时缓解,甚至会导致免疫功能异常、情绪不稳定,对日常生活造成严重影响[
4
]。人参为五加科植物人参
Panax ginseng C. A. Mey.
的干燥根和根茎,具有固元培本、补脾益肺、安神益智等多种功效,拥有悠久的药用历史。人参皂苷是其主要活性成分,人参还含有人参多糖、寡肽、蛋白质等功效成分,已有研究证实其对运动性疲劳[
5
]、术后疲劳[
6
]和慢性疲劳综合症[
7
]具有明显作用。
近年来,众多研究证实人参抗疲劳的主要成分为人参多糖与人参皂苷等,人参茎叶多糖可以通过消除大鼠由于大强度运动产生的自由基缓解运动性疲劳[
8-9
]。人参皂苷
Rg3
对多种疲劳均具有显著改善作用,可以通过提高疲劳小鼠的肌糖元含量、降低尿素氮(
BUN
)含量,提高肌肉组织
Na+
,
K+-ATP
酶活力进而改善小鼠运动疲劳,也可提高骨骼肌线粒体供能效力改善缺氧疲劳。
Zhang
等[
10-11
]研究发现人参可以增加疲劳小鼠肝糖元和肌糖元含量,同时降低
BUN
和血乳酸(
BLA
)的含量,人参提取物可激活磷脂酰肌醇
-3-
羟激酶(
PI3K
)
/
蛋白激酶
B
(
Akt
)
/
哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(
mTOR
)信号通路从而改善小鼠运动疲劳。组培人参可减少过氧化氢(
H2O2
)干预引起的氧化损伤导致的肝脏细胞凋亡,降低细胞中丙二醛(
MDA
)含量,从而产生抗疲劳作用[
12
]。
已有报道人参抗疲劳功效物质在中枢性疲劳及慢性疲劳抵抗方面均有较好的缓解作用[
13-14
],市场上已见到越来越多的人参抗疲劳产品。为了更好地了解人参及其有效成分在抗疲劳产品中的作用机制,对国内外发表的人参有效成分抗疲劳药理作用以及作用机制进行综述与归纳,以其为后续的深入研究奠定基础。
1
、人参多糖
人参多糖可分为人参根多糖、人参茎叶多糖和人参果多糖,其药理活性主要为抗疲劳[
8
]、抗肿瘤[
15
]和免疫调节[
16
]等。田明建[
8
]采用大鼠力竭游泳模型,在运动前
2 h ig
给予人参茎叶多糖溶液低、中、高剂量(
800
、
1 200
、
1 600 mg·kg-1
),结果表明高剂量人参茎叶多糖(
1 600 mg·kg-1
)可以明显延长大鼠游泳至力竭的时间,可能是通过抑制血清和骨骼中自由基生成,提高抗氧化酶活性,减少
MDA
生成,从而产生抗疲劳作用。
林华等[
9
]探讨人参茎叶多糖营养干预对大鼠血清自由基的清除能力以及对大鼠抗疲劳能力的影响,将大鼠随机分为
5
组,即安静对照组、运动对照组和运动给药低、中、高剂量组(人参茎叶多糖
0.8
、
1.2
、
1.6 g·kg-1
),结果显示运动给药组力竭游泳时间明显高于运动对照组,且超氧化物歧化酶活性(
SOD
)、过氧化氢酶(
CAT
)活性也明显升高,提示人参茎叶多糖通过消除自由基,防止机体对蛋白质过度利用,延缓疲劳的发生。
王等[
15
]将人参果胶多糖(
50
、
100
、
200 mg·kg-1
)、酸性亚组人参果胶多糖
A
(
40
、
100
、
160
、
200 mg·kg-1
)及淀粉样多糖
N
(
40
、
100
、
160
、
200 mg·kg-1
)每日
1
次
ig
给予小鼠,持续
15 d
,评估其对氧化应激的生理标志物和骨骼肌线粒体形态的影响。强迫游泳实验结果表明,人参果胶多糖和酸性亚组人参果胶多糖
A
能延长游泳时间,而淀粉样多糖
N
不能延长游泳时间,血清中
MDA
和乳酸脱氢酶(
LDH
)水平升高,而
SOD
和谷胱甘肽过氧化物酶(
GSH-Px
)的活性降低,证实其可以通过抑制细胞氧化损伤能力而改善慢性疲劳综合征。由此可见,人参多糖类物质可通过影响抗氧化酶活性,减少自由基产生,从而产生抗疲劳作用,但淀粉样多糖对抗疲劳无显著作用。
2
、蛋白质
人参寡肽(
GOP
)是从人参中分离得到的小分子寡肽。
Bao
等[
16
]将小鼠随机分为
4
组,除空白组外分别给予
125
、
250
、
500 mg·kg-1 GOP
,连续给药
30 d
后,进行强迫游泳实验。与空白组比较,给药组可显著延长小鼠强迫游泳时间,提高
LDH
活性和肝糖原含量,延缓
BUN
和
BLA
的蓄积,并显著改善疲劳诱导的氧化应激生物标志物和抗氧化酶的改变。增加小鼠骨骼肌中线粒体生物合成因子的
mRNA
表达和
DNA
含量,从而缓解运动性疲劳。
人参组培不定根是野山参经过组织培养得到的,在遗传信息方面与野山参具有高度相似性。王曼莹等[
17
]通过小鼠负重游泳建立疲劳模型,将小鼠随机分为
5
组,运动给药组分别给予低、中、高剂量(
0.25
、
0.5
、
1 g·kg-1
)人参组培不定根蛋白(
GARP
)药液,结果表明中(
0.5 g·kg-1
)和高剂量(
1 g·kg-1
)
GARP
组小鼠游泳时间明显延长,血清中血乳酸(
BLA
)和
BUN
水平明显降低,小鼠肝组织中谷胱甘肽(
GSH
)水平和
SOD
活性及肝糖原和肌糖原水平均明显升高。与对照组比较,细胞的葡萄糖摄取能力明显增强,磷酸化
-
磷酸腺苷活化蛋白激酶(
p-AMPK
)
/
磷酸腺苷活化蛋白激酶(
AMPK
)比值和
GLUT4
蛋白表达水平显著升高,研究表明其可能通过激活
AMPK/
葡萄糖转位载体
4
(
GLUT4
)通路促进糖摄取和转运过程、增强糖原储备缓解运动疲劳。人参多糖、寡肽及蛋白质抗疲劳作用机制总结见表
1
3
、人参皂苷
Ji
等[
18
]利用多黏芽孢杆菌转化人参,采用高效液相色谱法(
HPLC
)对转化产物中的
12
种人参皂苷进行检测。结果表明,人参皂苷
Rb3
、
Re
、
Rd
、
CK
及原人参二醇含量显著增加。经药效学验证,人参皂苷能够明显延长小鼠游泳时间。其作用机制是通过减少运动后小鼠血清中
LDH
和
SUN
的含量,改善肝糖原和肌糖原的消耗从而缓解小鼠运动性疲劳。刘佳等[
19
]通过力竭游泳实验探讨人参茎叶总皂苷有效剂量及抗疲劳作用机制,结果提示人参茎叶总皂苷药液
250 mg·kg-1
可延缓疲劳且能明显延长游泳时间,调节糖原储存、增加
LDH
活性、调整血
BUN
含量。亦有研究证实人参茎叶总皂苷还可通过提高机体有氧代谢合成
ATP
的能力,增加肌肉供能及机体对底物糖的利用率缓解疲劳[
20
]。刘飞祥等[
21
]连续给予小鼠
0.04
、
0.08
、
0.16 g·kg-1
人参总皂苷溶液
21 d
。结果发现,人参总皂苷溶液可能通过上调信号转导与转录激活因子
1
(
STAT1
)和丝氨酸
/
苏氨酸激酶(
AKT1
)
基因的表达,下调前列腺素内过氧化物合酶
2
(
PTGS2
)和原癌基因(
JUN
)
mRNA
的表达抵抗免疫性疲劳。
人参皂苷主要含有原人参二醇型(
PPD
)与原人参三醇型(
PPT
),已有研究证实
PPD
和
PPT
对运动性疲劳皆有缓解作用。王丽娜等[
22
]研究了二醇型人参茎叶总皂苷(
PPD-Gsls
)和三醇型人参茎叶总皂苷(
PPT-Gsls
)对小鼠负重游泳模型的抗疲劳作用,以红景天胶囊为阳性对照药,实验组分别
ig
给予
10
、
20
、
40 mg·kg-1
的
PPD-Gsls
和
PPT-Gsls
。结果表明
PPD-Gsls
和
PPT-Gsls
低(
10 mg·kg-1
)、高剂量组(
40 mg·kg-1
)均可显著延长小鼠的力竭游泳时间,分别是阳性对照组的
1.38
倍和
1.62
倍。但两者影响糖原蓄积类型有所差异,
PPD
显著影响肌糖原含量,而
PPT
显著影响肝糖原,从而降低血清中
LDH
含量及提高
LDH
活力缓解运动疲劳,本文还将对
PPD
与
PPT
中的单体皂苷抗疲劳作用进行综述(表
2
)。
3
、人参皂苷
Ji
等[
18
]利用多黏芽孢杆菌转化人参,采用高效液相色谱法(
HPLC
)对转化产物中的
12
种人参皂苷进行检测。结果表明,人参皂苷
Rb3
、
Re
、
Rd
、
CK
及原人参二醇含量显著增加。经药效学验证,人参皂苷能够明显延长小鼠游泳时间。其作用机制是通过减少运动后小鼠血清中
LDH
和
SUN
的含量,改善肝糖原和肌糖原的消耗从而缓解小鼠运动性疲劳。刘佳等[
19
]通过力竭游泳实验探讨人参茎叶总皂苷有效剂量及抗疲劳作用机制,结果提示人参茎叶总皂苷药液
250 mg·kg-1
可延缓疲劳且能明显延长游泳时间,调节糖原储存、增加
LDH
活性、调整血
BUN
含量。亦有研究证实人参茎叶总皂苷还可通过提高机体有氧代谢合成
ATP
的能力,增加肌肉供能及机体对底物糖的利用率缓解疲劳[
20
]。刘飞祥等[
21
]连续给予小鼠
0.04
、
0.08
、
0.16 g·kg-1
人参总皂苷溶液
21 d
。结果发现,人参总皂苷溶液可能通过上调信号转导与转录激活因子
1
(
STAT1
)和丝氨酸
/
苏氨酸激酶(
AKT1
)
基因的表达,下调前列腺素内过氧化物合酶
2
(
PTGS2
)和原癌基因(
JUN
)
mRNA
的表达抵抗免疫性疲劳。
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