Anti-Müdigkeitswirkung von Lycium Barbarum-Polysaccharid bei Ratten

1. Einführung

Müdigkeit, üblicherweise definiert als körperliche Unfähigkeit, ein bestimmtes Energieniveau aufrechtzuerhalten, oder als allgemeine Unfähigkeit, eine vorgegebene Trainingsintensität aufrechtzuerhalten, ist eine vorübergehende Verringerung der Arbeitsfähigkeit und der körperlichen Funktion aufgrund eines erhöhten Energieverbrauchs in verschiedenen Organen, der durch körperliche Aktivität verursacht wird [1–3]. Müdigkeit führt häufig zu einer verminderten motorischen Funktion, einer geringeren Arbeitseffizienz und mehr Unfällen. Langfristige Müdigkeit erhöht häufig das Auftreten anderer Krankheiten, wie zMultiple Sklerose, Parkinson-Krankheit, UndDepression, die die Arbeit und das Leben der Patienten ernsthaft gefährden [4–8]. 

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Ermüdunghängt stark mit hochintensivem Training zusammen. Bei hochintensivem Training produziert der Körper Stoffwechselprodukte wie Milchsäure und Harnstoffstickstoff. Die Anreicherung dieser Metaboliten verändert die Mikroumgebung im Körper, was zu einer intrazellulären Azidose führt, die Muskelfunktion weiter beeinträchtigt und so zu Müdigkeit führt [9]. Schwere körperliche Betätigung kann zur Produktion und Ansammlung freier Radikale führen und schnell Energiestoffe wie Glukose, Leberglykogen und Muskelglykogen verbrauchen. Die durch die Ansammlung freier Radikale verursachte Reduzierung der Energiesubstanzen und oxidativer Stress sind die Schlüsselfaktoren für periphere Müdigkeit [10,11]. Gegenwärtig verursachen wirksame Medikamente zur Behandlung von Müdigkeit, wie etwa einige Antidepressiva und Stimulanzien des Zentralnervensystems, in der Regel bestimmte Schäden am Herz-Kreislauf-, zerebrovaskulären und Nervensystem und sind anfällig für Drogenabhängigkeit [12].

Daher natürlichAnti-ErmüdungsstoffeEs wird zunehmend nach Medikamenten ohne Nebenwirkungen gesucht, um die körperliche Leistungsfähigkeit des Menschen zu verbessern und Ermüdungserscheinungen zu reduzieren. Das Qinghai-Tibet-Plateau verfügt über eine natürliche Umgebung in großer Höhe mit geringer Sauerstoffkonzentration, starker Sonneneinstrahlung und großen Temperaturunterschieden. In dieser Umgebung kann es leicht zu Ermüdungserscheinungen kommen. Daher werden in der tibetischen Medizin häufig einheimische Pflanzen zur Linderung von Müdigkeitssymptomen eingesetzt [13].

Lycium barbarum (Goji-Beere) ist die reife Frucht von Lycium barbarum L., einem Strauch aus der Familie der Nachtschattengewächse. Lycium barbarum L. blüht jedes Jahr meist von Juli bis August und trägt jedes Jahr im September Früchte; Es wird Ende September geerntet [14] und wird seit Tausenden von Jahren als traditionelle tibetische Medizin zur Linderung von Müdigkeit eingesetzt [15]. Zu den berichteten chemischen Bestandteilen von Lycium barbarum gehören Polysaccharide, Polyphenole, Flavonoide, Lignane, Alkaloide, Terpenoide usw. [16]. LBP ist ein wasserlösliches Polymer, das hauptsächlich Arabinose, Glucose, Galactose, Mannose, Rhamnose, Xylose usw. enthält. LBP ist einer der Hauptwirkstoffe von Lycium barbarum [17]. Moderne pharmakologische Studien haben gezeigt, dass LBP eine Vielzahl von Funktionen hat, darunter antioxidative, Anti-Aging-, Antitumor-, Immunregulations-, hypoglykämische und hypolipidämische Wirkungen [18]. Es fehlen jedoch frühere Studien zum Anti-Ermüdungsmechanismus von LBP. In dieser Studie wurde LBP aus Lycium barbarum isoliert. Nach der Reinigung wurden die chemische Struktur und Monosaccharidzusammensetzung von LBP mittels FI-IR und IC analysiert. Darüber hinaus wurde eine funktionelle Anti-Ermüdungs-Brausetablette durch Kombination von LBP mit einem Hilfsstoff entwickelt [19]. Das durch erzwungenes Schwimmen bei Ratten induzierte Ermüdungsmodell wurde verwendet, um die Anti-Ermüdungswirkung von LBP und den damit verbundenen potenziellen Mechanismus zu untersuchen, wobei eine Rhodiola Crenulata-Kapsel [20] als Positivkontrolle und LBPT als Parallelkontrolle verwendet wurden. Die Anwendung von LBP in Brausetabletten wird für Fatigue-Patienten geeignet sein und den Grundstein für den effizienten Einsatz von LBP in der Zukunft legen.

2. Ergebnisse

2.1. FT-IR-Spektrum

Die Ergebnisse zeigen, dass die Absorptionsbande bei 3600–3200 cm−1 der Streckschwingungsabsorptionspeak von -OH ist und der Absorptionspeak in diesem Bereich der charakteristische Peak von Saccharid ist (Abbildung 1) [21]. Es gibt einen Absorptionspeak bei 1644 cm−1, der mit der asymmetrischen Streckschwingung von C=O zusammenhängt [22]. Es gibt einen Absorptionspeak bei 1556 cm-1, der der C=O-Streckschwingung zugeschrieben wird, und einen Absorptionspeak bei 1417 cm-1, der der CO-Streckschwingung zugeschrieben wird [23]. Die Absorptionspeaks bei 1384 cm−1 und 1315 cm−1 werden der symmetrischen C=O-Streckschwingung zugeschrieben [24], und es gibt Absorptionspeaks bei 1074 cm−1 und 1039 cm−1, die darauf zurückzuführen sind zur Streckschwingung der COH- und COC-Gruppe [25,26]. Der Absorptionspeak bei 879 cm−1 hängt mit der CH-Winkelschwingung der äquatorialen Bindung zusammen, mit Ausnahme der CH-Isomerisierung der Endgruppe des Pyranrings; Daraus kann geschlossen werden, dass LBPs hauptsächlich Pyranosen wie Galaktose, Glucose und -D-Arabinose-Derivate enthalten [27,28]. Der Absorptionspeak bei 836 cm−1 hängt mit der CH-Winkelschwingung der -terminalen Gruppendifferenz des Pyranrings zusammen. Daher kann gefolgert werden, dass -D-Galactopyran der Hauptbestandteil von LBP sein könnte [29].

Abbildung 1. Das Infrarotspektrum von LBP. bei 2,0 min wurde der charakteristische Peak von Rhamnose (Rha) festgestellt, bei 11,65 min die Verkohlung

2.2. Analyse der Monosaccharidzusammensetzung

Die Monosaccharidzusammensetzung von LBP wurde durch Ionenchromatographie weiter aufgedeckt und die Ergebnisse mit denen der Standardsubstanz verglichen (Abbildung S1). Das Chromatogramm zeigt, dass der charakteristische Peak von Natriumhydroxid bei 2,0 min erschien. Der charakteristische Peak von Rhamnose (Rha) wurde bei 11,65 Min. festgestellt, der charakteristische Peak von Arabinose (Ara) wurde bei 12,19 Min. gefunden, der charakteristische Peak von Galactose (Gal) wurde bei 15,19 Min. beobachtet, der charakteristische Peak von Glucose (Glu) wurde bei 17,26 Minuten nachgewiesen, der charakteristische Peak von Xylose (Xyl) wurde bei 19,97 Minuten beobachtet, der charakteristische Peak von Mannose (Man) wurde bei 20,57 Minuten aufgezeichnet und der charakteristische Peak von Natriumacetat wurde bei 41 Minuten nachgewiesen (Abbildung 2).

Daraus schließen wir, dass LBP aus Rha, Ara, Gal, Glu, Xyl und Man mit einem Molverhältnis von 1,00:11,35:6,10:0,56 besteht :1,08:0,71. In Kombination mit den Ergebnissen der Infrarotspektroskopie fanden wir heraus, dass cD-Arabinose und 3-D-Galactopyranose die Hauptbestandteile von LBP sein könnten.

2.3. Auswirkungen von LBP und LBPT auf Körpergewicht und Organ

Index bei Ratten Durch die Aufzeichnung des Körpergewichts von Ratten wurde festgestellt, dass es nach 28 Tagen Intervention keinen signifikanten Unterschied im Körpergewicht zwischen der Interventionsgruppe und der SC-Gruppe gab (Abbildung 3B). Die Herzen, Lebern und Nieren der Ratten in jeder Gruppe wurden gewogen, um den Organindex zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen, dass die Behandlung von LBP und LBPT den Organindex von Herz, Leber und Niere nicht signifikant veränderte (Abbildung 3C-E). Daher veränderten LBP und LBPT auch das Körpergewicht und den Organindex der Hauptorgane nicht signifikant Organe bei Ratten.

Abbildung 3. Auswirkungen von LBP und LBPT auf das Körpergewicht und den Organindex. (A) Das Versuchsschema, (B) Körpergewicht der Ratten, (C) Herzindex, (D) Leberindex, (E) Nierenindex. Die Daten werden als Mittelwert + SD,N =8 ausgedrückt.

2.4. Auswirkungen von LBP und LBPT auf das Körpergewicht und den Organindex bei Ratten Ein umfassender Schwimmtest ist eine häufig verwendete Methode zur Bewertung von Anti-Müdigkeit, die in vielen Anti-Müdigkeitsstudien angewendet wird. Bei ausführlichen Schwimmtests ein längeres Schwimmen. Die Ming-Zeit weist auf eine erhöhte Trainingskapazität und eine geringere Ermüdung hin (30,31). Im Vergleich zur SC-Gruppe war die erschöpfende Schwimmzeit jeder LBP- und LBPT-Behandlungsgruppe länger, und der Unterschied war statistisch signifikant (p < 0,05) (Abbildung 4); diese Ergebnisse legen nahe, dass LBP und LBPT eine signifikante Anti-Ermüdungswirkung haben und die Belastungstoleranz dosisabhängig erhöhen können.

Abbildung 4: Auswirkungen von LBP und LBPT auf die Schwimmzeit von Ratten. Die Daten werden als Mittelwert=SD N=8 ausgedrückt. #: vs. SC, p < 0.05.

2.5. Biochemische Parameter von LBP und LBPT zur Verbesserung der Trainingsermüdung

2.5.1. Die Auswirkungen von LBP und LBPT auf biochemische Serumparameter bei Müdigkeit

Ratten Zur Beurteilung der Müdigkeit nach dem Training wurden verschiedene biochemische Indikatoren wie CK, AST, ALT, LDH, BUN und BLA verwendet [32,33]. Im Vergleich zur RC-Gruppe waren die Aktivitäten von ALT, CK und LDH im Serum von Ratten nach dem Schwimmtest signifikant erhöht (p < 0.05) und die Werte von ALT, CK und LDH nach dem Training waren nach der Behandlung mit LBP und LBPT signifikant verringert (p < 0.05) (Abbildung 5A,D,F). Ähnliche Trends wurden auch bei den Indizes AST, BUN und BLA festgestellt. Schwere körperliche Betätigung führte zu einer AST-Aktivität im Serum und der BUN- und BLA-Gehalt stieg deutlich an (p < 0,05); Diese gingen jedoch in den HL-, MET- und HET-Gruppen deutlich zurück (p < 0,05) (Abbildung 5B, C, E). Die obigen Ergebnisse zeigen, dass intensives Training dazu führen kann, dass der Körper viele Metaboliten produziert und ansammelt und dadurch die Homöostase der inneren Umgebung des Körpers verändert. LBP und LBPT könnten die biochemischen Parameter im Zusammenhang mit körperlicher Ermüdung nach intensivem Training verbessern und so den Schaden durch Ermüdung verringern.

2.5.2. Regulierung von LBP und LBPT auf oxidativen Stress im Muskelgewebe bei ermüdeten Ratten. Während des Trainings kann oxidativer Stress zu Muskelschäden und Müdigkeit führen [34]. Daher untersuchten wir die Auswirkungen von LBP und BPT auf den oxidativen Muskelstress bei Ratten und identifizierten mit oxidativem Stress verbundene Indikatoren, einschließlich CAT, MDA, GSH und SOD. Im Vergleich zur RC-Gruppe war der SOD-Spiegel im Muskel von Ratten nach intensivem Training signifikant verringert, während der MDA-Spiegel signifikant erhöht war (p < 0.05); Dieser Zustand wurde durch LBP mit großer Belastung und LBP (p < 0.05) umgekehrt (Abbildung 6A,B). Nach dem Training nahm der GSH-Gehalt im Muskel von Ratten signifikant ab (p < 0,05), stieg jedoch nach der Behandlung mit LBP und LBPT an (p < 0,05) (Abbildung 6C). Ähnlich wie die Änderung des GSH-Gehalts, CAT Die Aktivität nahm nach dem Training deutlich ab, stieg jedoch in den LBP- und LBPT-Behandlungsgruppen (p < 0,05) (Abbildung 6D). Die obigen Ergebnisse zeigen, dass sich das Phänomen des oxidativen Stresses in den Muskelzellen verstärkt und dadurch die Zellen schädigt LBPT kann den oxidativen Muskelstress nach anstrengendem Training verbessern und so die Muskelermüdung reduzieren.

Abbildung 6. Die Auswirkungen von LBP und LBPT auf die Parameter für oxidativen Stress. (A) SOD, (B) MDA, (C) GSH(D) CAT. Die Daten werden als Mittelwert ausgedrückt: SD, N=8, *: vs. RC p < 0.05, #: vs. SC, p < 0,05.

2.5.3. Regulierung von LBP und LBPT auf den Energiestoffwechsel bei ermüdeten Ratten. Der Verbrauch von Energiespeichern kann auch zu körperlicher Ermüdung führen, und die Werte von Blutzucker, Leberglykogen und Muskelglykogen sind eines der wichtigen Kriterien zur Beurteilung der Ermüdung (35). Im Vergleich dazu RC-Gruppe sank der Blutzuckerspiegel der Gruppe nach dem Training signifikant (p < 0.05), während der Blutzuckerspiegel der LBP- und LBPT-Gruppen signifikant anstieg (p < {{9 }}.05) (Abbildung 7A) Der Glykogengehalt in Muskel und Leber nahm nach dem Training ebenfalls deutlich ab (p < 0,05). Der Glykogengehalt in den LBP- und LBPT-Gruppen stieg signifikant an (p < 0,05) (Abbildung 7B,C).

Abbildung 7. Regulierung des Energiestoffwechsels durch LBP und LBPT. (A) Blut-Glu; (B) Leberglykogengehalt, LG; (C) Muskelglykogengehalt, MG; (D) Muskel-ATP; und (E) Muskel-PK. Die Daten werden als Mittelwert ausgedrückt 士 SD,N=8, *: vs. RC p < 0.05, #: vs. SC, p < 0,05.

Um die Auswirkungen von LBP und LBPT auf die Hauptprozesse des Energiestoffwechsels weiter zu untersuchen, verglichen wir die PK- und ATP-Spiegel in den Muskeln von Ratten. Intensive Übungen verringerten den ATP-Gehalt im Muskel signifikant (p < {{0}},05) (Abbildung 7D) und verringerten die Pk-Aktivität im Muskel (Abbildung 7E). Die Behandlung von LBP und LBPT könnte diesen Zustand wirksam umkehren (p < 0,05). Die Daten zeigen, dass sportliche Betätigung zu einem schnellen Verbrauch von Energiestoffen führen und den normalen Energiestoffwechselzyklus des Körpers beeinträchtigen kann. Die Intervention von LBP und LBPT kann das durch körperliche Betätigung verursachte Ungleichgewicht des Energiestoffwechsels wirksam regulieren und die durch körperliche Betätigung verlorene Energie schneller ausgleichen.

2.5.4. Korrelationsanalyse und PCA-Analyse biochemischer Parameter

Untersuchung des Beitrags biochemischer Parameter zur erschöpfenden Schwimmzeit (ST). Wir haben die Korrelation zwischen jedem biochemischen Parameter und der Dauer des Schwimmens analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dauer des erschöpfenden Schwimmens signifikant positiv mit den Muskelglykogen-, Leberglykogen-, PK-, ATP-, GSH-, SOD- und Glu-Werten korreliert. Die Werte von ALT, AST, BUN, BLA, LDH, CK und MDA korrelierten signifikant negativ mit der Schwimmzeit (Abbildung 8A). Daraus können wir schließen, dass die Verbesserung des Energiestoffwechsels und der oxidativen Stressfaktoren die körperliche Leistungsfähigkeit von Ratten wirksam steigern kann. Darüber hinaus fanden wir heraus, dass die Fähigkeit des Körpers, mit Metaboliten umzugehen, signifikant mit der Fähigkeit korreliert, den Energiestoffwechsel und oxidativen Stress zu bewältigen. Beispielsweise korrelierte BUN signifikant negativ mit Muskelglykogen und ATP, korrelierte jedoch signifikant positiv mit MDA (Abbildung 8A); Dies legt nahe, dass LBP und LBP die Mikroumgebung von Müdigkeitsratten verbessern können, indem sie den Energiestoffwechsel und den oxidativen Stress regulieren. Daher kann es eine Anti-Müdigkeitsrolle spielen und die körperliche Beweglichkeit von Ratten verbessern.

Abbildung 8. Korrelationsanalyse biochemischer Parameter und PCA-Analyse. (A) Korrelationsanalyse (B) PCA-Analyse. N=8,*: p < 0.05, **: p < 0.01,***: p < 0,001. Das Konfidenzniveau der Konfidenzellipse in der PCA-Analyse beträgt 95 %.

Um die Gesamtwirkung von LBP und LBPT auf Fatigue-Ratten weiter zu untersuchen, wurden 15 biochemische Parameter mittels Hauptkomponentenanalyse (PCA) analysiert. Die Daten zeigen, dass die Gruppe weiter von der RC-Gruppe entfernt lag und der Unterschied zwischen den beiden Gruppen signifikant war. Im Vergleich zur SC-Gruppe überschnitten sich die Konfidenzellipsen der PD-, LL-, LH-, LETMET- und HET-Gruppen nicht mit der SC-Gruppe, was darauf hindeutet, dass sich jede Medikamentengruppe signifikant von der SC-Gruppe unterschied. Die Konfidenzellipsen der PD-, HL- und HET-Gruppen schnitten mit denen der RC-Gruppe, was darauf hindeutet, dass die PD-, HL- und HET-Gruppen bei 15 biochemischen Parametern kaum Unterschiede im Vergleich zu RC aufwiesen (Abbildung 8B). Daher gehen wir davon aus, dass schweres Training bei Ratten zu Veränderungen vieler biochemischer Parameter führen kann und dass die Intervention von LBP und LBPT die Müdigkeit wirksam umkehren kann, wobei PD-, H- und HET-Gruppen bessere Auswirkungen haben.

Darüber hinaus stellten wir fest, dass die LL-Gruppe und die LET-Gruppe, die HL-Gruppe und die HET-Gruppe eine größere Überlappung der Konfidenzellipsen aufwiesen (Abbildung 8B), was darauf hindeutet, dass die Ähnlichkeit zwischen diesen Gruppen hoch ist, was darauf hindeutet, dass die Behandlung von LBPT möglicherweise keinen Einfluss auf die Wirksamkeit hat LBP. Wir fanden auch heraus, dass die Konfidenzellipsen von LET, MET und HET eine progressive Bewegung zeigten, was darauf hindeutet, dass die Wirksamkeit von LBPT dosisabhängig sein könnte.