Исследование механизма кардиопротекторного действия флавоноидов облепихи на крыс с длительной истощающей физической нагрузкой
Исследования подтвердили, что умеренные физические нагрузки могут вызывать доброкачественные изменения формы, структуры и функции сердца, однако длительные изнурительные тренировки могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и даже приводить к вызванному физическими нагрузками повреждению миокарда. Во время продолжительных изнурительных тренировок увеличивается выработка эндогенных реактивных форм кислорода (ROS), что ограничивает способность организма очищаться от ROS. Избыток ROS вызывает дисфункцию клеток миокарда, перекисное окисление белков и липидов, а также повреждение ДНК. Кроме того, длительные изнурительные физические нагрузки могут вызывать широко распространенную воспалительную реакцию в организме, а инфильтрация воспалительных клеток может привести к структурным и функциональным нарушениям клеток миокарда. Окислительный стресс и воспалительная реакция, вызванные изнурительными физическими нагрузками, активируют различные сигнальные киназы и факторы транскрипции, вызывающие гипертрофию сердца, и провоцируют апоптоз клеток через повреждение ДНК и митохондрий, а также активацию проапоптотических сигналов. Исследование показало, что 6-недельные изнурительные тренировки могут активировать программу апоптоза клеток миокарда и ускорить процесс функционального "ремоделирования" сердечной структуры за счет повышения соотношения экспрессии Bcl-2 ассоциированного X белка (Bax)/B cell iymphoma-2 гена (Bcl-2) в клетках миокарда крысы. Кроме того, исследования подтвердили, что отложение и фиброз компонентов внеклеточного матрикса, индуцированные длительными изнурительными физическими нагрузками, могут быть тесно связаны с апоптозом клеток.

Облепиха относится к семейству Elapidae и является традиционным лекарственным и съедобным растением в Китае. Ее антиоксидантный, противоопухолевый и антиапоптотический эффекты были широко подтверждены. Флавоноиды облепихи (SF) являются наиболее важным активным компонентом облепихи. 50-250 мкг/мл SF могут улучшить фагоцитарную способность клеток мыши и эффективно подавить генерацию окислительного стресса и маркеров воспаления в клетках Raw 264.7; гаваж 4 г/кг SF в сочетании с аэробными упражнениями может подавить реакцию апоптоза в ткани гиппокампа крысы. Однако в настоящее время отсутствуют исследования, посвященные кардиопротекторному действию SF на крыс, длительное время подвергавшихся изнурительным физическим нагрузкам. Исходя из этого, целью данного исследования является создание крысиной модели повреждения миокарда, вызванного физическими нагрузками, путем длительных изнурительных тренировок, и изучение влияния SF на повреждение миокарда у крыс, длительно занимающихся изнурительными тренировками, чтобы предоставить экспериментальные доказательства для профилактики и реабилитации повреждения миокарда, вызванного физическими нагрузками.

Систематические и научно обоснованные тренировки могут вызывать полезные адаптивные изменения в сердце, но длительные изнуряющие тренировки могут оказывать неблагоприятное воздействие на ткань миокарда через воспалительные реакции, окислительный стресс, активацию клеточного апоптоза и фиброз. Существуют исследования, подтверждающие, что длительные изнурительные тренировки могут активировать реакцию окислительного стресса в клетках миокарда и опосредовать программу апоптоза. Процесс активации путей ROS и Caspase-3 тесно связан, что может вызвать повреждение митохондрий и привести к механической дисфункции миокарда. Между тем, выброс цитокинов и инфильтрация нейтрофилов, вызванная воспалительной реакцией, могут быть инициирующими факторами клеточного апоптоза, а возникновение апоптоза также создает условия для усугубления воспалительной реакции тканей. Исследования показали, что профиль экспрессии генов апоптоза в миокарде изменяется после изнурительной физической нагрузки, при этом наблюдается значительное повышение экспрессии проапоптотических генов миокарда и соотношения Bax/Bcl-2. Аналогичные результаты наблюдались и в данном эксперименте, где длительная изнурительная физическая нагрузка приводила к значительному увеличению уровня МДА, IL-1 β, IL-6, TNF - α, экспрессии каспазы-3, белка Bax и соотношения Bcl-2/Bax в миокарде крыс. Уровни SOD, GSH Px и экспрессия белка Bcl-2 были значительно снижены, что указывает на то, что длительные изнурительные тренировки усиливали окислительный стресс и воспалительные реакции и вызывали активацию программы апоптоза в тканях миокарда крыс.

Исследования показали, что чрезмерная физическая нагрузка может вызывать фиброз тканей миокарда по различным путям, а активация апоптоза тканей миокарда может ускорить синтез коллагена и процесс фиброза миокарда. Длительные изнуряющие физические нагрузки способствуют развитию инфаркта миокарда и фиброза, вызывая в организме повреждение микроокружения (воспаление, апоптоз клеток и т.д.). Длительные изнуряющие физические нагрузки могут вызывать воспаление тканей миокарда через экспрессию провоспалительных цитокинов, таких как TNF - α и молекула межклеточной адгезии-1 у крыс, что приводит к структурному микроповреждению тканей миокарда и фиброзу предсердий, вызванному физическими нагрузками. Изнурительные физические нагрузки, вызывающие реакцию миокарда на окислительный стресс, могут дополнительно провоцировать фиброз миокарда, однако прямые доказательства этого в настоящее время отсутствуют. Кроме того, исследования показали, что 6-недельные изнурительные тренировки могут вызывать фиброз миокарда и пролиферацию фибробластов, повышая соотношение Bax/Bcl-2 в ткани миокарда крыс и активируя сигнальный путь p38 MAPK/Smad2/3. Этот эксперимент согласуется с результатами предыдущих исследований. Для создания животной модели повреждения миокарда, вызванного физическими нагрузками, использовали длительную изнуряющую тренировку на беговой дорожке. Результаты показали, что у крыс, подвергавшихся длительной изнуряющей физической нагрузке, наблюдалось повышение уровня сывороточных маркеров повреждения миокарда, усиление окислительного стресса, воспалительного ответа и апоптоза клеток в ткани миокарда, а также изменение морфологии ткани и фиброз.

В настоящее время недостаточно исследований, посвященных влиянию SF на повреждение миокарда, вызванное физическими нагрузками. Однако некоторые побочные эффекты экстрактов флавоноидов растительного происхождения показывают, что различные экстракты флавоноидов растительного происхождения оказывают профилактическое и терапевтическое воздействие на повреждение миокарда, вызванное физическими нагрузками. В этом эксперименте, по сравнению с модельной группой, средние и высокие дозы SF (200, 400 мг/кг) эффективно снижали сывороточные маркеры повреждения миокарда у крыс. В то же время окрашивание миокарда HE показало, что средние и высокие дозы SF (200, 400 мг/кг) эффективно смягчали морфологическое повреждение ткани миокарда, вызванное длительными изнуряющими тренировками. В настоящее время антиоксидантная и противовоспалительная активность SF получила широкое признание, и данное исследование также подтверждает выводы предыдущих исследований. В этом исследовании также было подтверждено, что добавление 200 и 400 мг/(кг - сут) SF может эффективно подавлять окислительный стресс, воспалительный ответ и экспрессию маркеров повреждения миокарда в ткани миокарда в сыворотке крови. По сравнению с модельной группой, введение 100 мг/кг SF также может снизить уровень воспалительных факторов и окислительного стресса в ткани миокарда крыс, длительное время подвергавшихся изнурительным тренировкам, но его эффект не является значительным. Исследования показали, что водный экстракт облепихи может ингибировать апоптоз и способствовать пролиферации иммортализованных кератиноцитов человека, а также участвовать в многоцелевой регуляции сигнального пути апоптоза. Кроме того, пероральное введение полисахаридов облепихи (200 мг/кг) может ингибировать апоптоз клеток печени у мышей с септическим повреждением печени, повышать экспрессию пероксисомного пролифератора активированного рецептора гамма и Bcl-2 в септической печени мыши, а также снижать экспрессию NF - κ B, Bax и Caspase-3.
Исследование показало, что после применения SF экспрессия белков Caspase-3 и Bax, а также соотношение Bcl-2/Bax в миокарде крыс, истощенных физическими нагрузками, значительно увеличились, а экспрессия белка Bcl-2 значительно снизилась. Это доказывает, что SF (100, 200, 400 мг/(кг-сут)) может ингибировать реакцию апоптоза кардиомиоцитов, вызванную длительной изнуряющей физической нагрузкой. Исследования показали, что общие флавоноиды из облепихи могут снижать экспрессию белков, связанных с фиброзом, подавляя реакции воспаления и окислительного стресса в гипертрофической рубцовой ткани уха кролика, тем самым снижая эффективность трансформации фибробластов в фиброзную ткань и тормозя прогрессирование гипертрофических рубцов. Флавоноидные активные вещества повышают экспрессию белка фактора роста фибробластов 21, ингибируют сигнальный путь трансформирующего фактора роста β 1, вызывают снижение экспрессии маркеров фиброза миокарда CTGF, коллагена-I и коллагена-III, тем самым уменьшая фиброз миокарда, окислительный стресс и апоптоз клеток, и в конечном итоге улучшая сердечную функцию у мышей с фиброзом миокарда. Аналогичные результаты были получены в данном эксперименте, где длительная изнурительная физическая нагрузка значительно повышала экспрессию белков CTGF и коллагена-I в ткани миокарда крыс, а также CVF ткани миокарда. SF (100, 200, 400 мг/(кг - сут)) эффективно подавлял фиброз тканей миокарда.
Таким образом, данное исследование показывает, что 6-недельные непрерывные изнурительные физические нагрузки вызывают окислительный стресс и повышенный воспалительный ответ в тканях миокарда крыс, что приводит к апоптозу клеток миокарда и фиброзу, в результате чего происходит повреждение тканей миокарда. SF может эффективно смягчать окислительный стресс и воспалительную реакцию в тканях миокарда крыс, подвергавшихся длительным изнуряющим физическим нагрузкам, подавлять апоптоз и фиброз клеток миокарда и, таким образом, оказывать защитное действие на миокард.