Anti-trötthetsegenskapen hos Porphyridium Cruentum hos möss

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com

Yongmei Huang1, Yongfu Wang2, Wenjie Li3, Jingting Zhan4, Jinli Lei4, Ning Li1, Lihua Tan2, Chang Qu2, Jiannan Chen2, Hui Luo4*

Marine Biomedical Research Institute, Zhanjiangs nyckellab för FoU-marina mikrobiella resurser i Beibu-bukten,

Guangzhou University of Chinese Medicine, Mathematical Engineering Academy of Chinese Medicine, Guangdong Provincial Key Laboratory of New Drug Development and Research of Chinese Medicine, Guangzhou, 510006,

Department of Hematology, Affiliated Hospital of Guangdong Medical University, Zhanjiang, 524001,

Sektionen för undervisning och forskning i kemi, Zhanjiangs nyckellaboratorium för FoU-marina mikrobiella resurser i Beibu-bukten, Guangdong Medical University, Zhanjiang 524023, PR Kina

Ändamål:För att utvärdera de potentiella effekterna av Porphyridium cruentum (PC) på trötthet inducerad av tvångssimtest på möss.

Metoder:Möss delades slumpmässigt in i normal kontrollgrupp (NC, dvs obehandlad icke-simning); modellkontrollgrupp (MC, obehandlad simning); Spirulina-behandlad grupp (SP, 800 mg/kg); PC-behandlade grupper (50, 100 respektive 200 mg/kg). Efter intragastrisk administrering under 14 dagar i följd genomfördes ett viktbärande simexperiment för mössen, och de biokemiska indikatorerna relaterade till trötthet undersöktes, inklusive uttömmande simtid, glukosnivåer (Glu), leverglykogeninnehåll (HG), muskelglykogen innehåll (MG), glutationperoxidasaktiviteter (GSH-Px), kreatinkinas (CK), malondialdehyd (MDA), ureakvävenivåer (SUN), laktatdehydrogenasaktiviteter (LDH), mjölksyra (LA) samt superoxiddismutas ( SOD).

Resultat:PC förlängde simuthållighetstiden avsevärt jämfört med MC. Efter PC

behandling, Glu, HG och MG ökades effektivt dosberoende, SUN-, LA-, LDH- och CK-nivåerna i serum reducerades signifikant. Dessutom ökade PC-behandling bioaktiviteten hos två antioxidantenzymer, nämligen GSH-Px och SOD, medan MDA-halten minskade jämfört med MC-gruppen.

Slutsats:Dessa resultat indikerar att PC uppvisar en stark anti-utmattningseffekt. Således kan PC vara lämplig att införliva i funktionell mat för att motverka trötthet.

Nyckelord: Porphyridium cruentum, Mot trötthet,Energimetabolism, Skadliga metaboliter, Oxidativ stress

INTRODUKTION

Porphyridium cruentum (PC), encelliga röda mikroalger som huvudsakligen produceras i tropiska och subtropiska regioner, är en potentiell källa till biobränsle, mat och läkemedel [1]. Forskning har visat att PC har rikligt med polysackarider, fleromättade fettsyror (PUFA), fykoerytrin, pigment och andra bioaktiva substanser [2]. Dessutom spelar dessa bioaktiva föreningar från PC en nyckelroll i klinisk praxis såsom antioxidanter, anti-tumör och immunmodulerande egenskaper [3]. Dock har den potentiella anti-trötthetseffekten av PC väckt begränsad uppmärksamhet. Därför syftade vår nuvarande studie till att undersöka den potentiella anti-trötthetsaktiviteten och de möjliga mekanismerna för PC i en belastningsinducerad uthållighetssimmössmodell. Förutom,Spirulina(SP) visade sig ha anti-trötthetseffekt enligt tidigare studier och valdes som en positiv kontroll i den aktuella studien [4].

EXPERIMENTELL

Material och kemikalier

PC och SP erhölls från ShanghaiGuangyu Biological Technology Co. Ltd och identifierades av Prof. Ziren Su i juni 2017. De kommersiella kiten för biokemisk analys av leverglykogen (HG), muskelglykogen (MG), glutationperoxidas (GSH-Px), malondialdehyd (MDA), mjölksyra syra (LA) och superoxiddismutas (SOD) tillhandahölls av Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute (Nanjing, Jiangsu, Kina).

Försöksdjur

Kunming-hanmöss (20 ± 2 g) köptes från Medical Experimental Animal Center i Guangdong-provinsen (Foshan, Kina). Alla djur inhystes och anpassades i 7 dagar under standardmiljö (temperatur 22 ± 2 grader, luftfuktighet 55 ± 2 procent och 12-h ljus/mörker cykel). Hela experimentet som utfördes var i enlighet med riktlinjerna från Animal Care and Welfare Committee [5] och godkänt av den institutionella etiska kommittén vid Guangzhou University of Chinese Medicine (godkännande nr. 2016047).

Experimentell design

Efter 7 dagars acklimatisering sorterades mössen i sex olika experimentgrupper genom randomisering (n=20): normal kontrollgrupp (NC, normal saltlösning), modellkontrollgrupp (MC, normal saltlösning), positiv kontrollgrupp (SP , 800 mg/kg) och tre PC-interventionsgrupper av lågdosgrupp (PC-L, 50 mg/kg), medeldosgrupp (PC-M, 100 mg/kg) och högdosgrupp (PC-H, 200 mg/kg). Doserna av SP och PC bestämdes baserat på våra preliminära tester och tidigare litteratur [6]. SP och PC suspenderades i destillerat vatten och administrerades oralt en gång dagligen under 14 dagar. Figur 1 är en schematisk graf över denna experimentella design.

Tvångssimprov

För det första ett påtvingat simprov medsom utförts baserat på tidigare forskning [4] med blygsamma modifieringar. Kortfattat, en timme efter den slutliga administreringen användes 10 möss från varje experimentgrupp för tvångssimtest och laddades med blytrådar med 5 procent kroppsvikt fästa vid svansarna. Därefter placerades försöksdjuren i en plastvattenpool (50 cm x 35 cm x 30 cm) med vatten som hölls vid 25 ± 2 grader. Under tiden registrerades uthållighetstiden omedelbart när de inte kunde koordinera rörelser och inte kunde komma tillbaka till vattenytan inom 10 s [4,7].

Mätning av biokemiska index

Efter slutlig administrering tvingades de återstående 10 mössen i varje grupp att simma i kontinuerliga 90 minuter utan belastning förutom NC-gruppen. Därefter avlivades möss under narkos med pentobarbital (60 mg/kg). Efteråt togs blodprover från ögongloben med ett hepariniserat kapillärrör omedelbart. Lever- och bakbensmusklerna skars ut från mössen för bestämning av HG respektive MG. Blod centrifugerades vid 3500 rpm, 4 grader i 10 minuter, och plasma erhölls för att mäta koncentrationerna av SOD, GSH-Px, LA och MDA med Elisa-kit, och nivåerna av SUN, LDH, CK och Glu bestämdes av biokemisk analysator av typen Hitachi 7180.

Statistisk analys

Värdena uttrycktes som medelvärde ± SD. Statistiskt test för skillnader utfördes genom envägsanalys av varians följt av LSD-test och Duncan-test med SPSS-statistik 23.0 (IBMInc, New York, USA). Värden påp < 0.05="" were="" considered="" statistically="">

RESULTAT

Effekt av PC på kroppsvikten

Musvikt, registrerad dagligen under experimentet, visas i tabell 1. Data indikerar att det inte fanns någon anmärkningsvärd skillnad i viktförändring mellan alla grupper (p >0.05).

Effekt av PC på viktbärande simkapacitet

För att direkt undersöka om PC ställde utmot trötthet, registrerades den viktbärande simtiden (Figur 2). Som förväntat, jämfört med MC-gruppen, förlängdes den uttömmande simtiden efter PC-behandling. Specifikt förlängde PC-M, PC-H och SP grupper avsevärt den uttömmandesimtiden med 59,3, 80,5 och 97,1 procent (p < 0.01),="" respectively.="" the="" results="" showed="" that="" pc="" could="" increase="" the="" exhaustive="" swimming="" capacity="" of="">

Figur 1: Effekt av PC på uttömmande simtid hos möss. Data uttrycktes som medelvärde ± SD (n=10). **p < 0.01="" compared="" to="" mc="">

Effekt av PC på energiförbrukningen

Efter simtestet utan belastning i 90 min mättes nivån av Glu (Figur 3 A). Jämfört med icke-simmande möss, minskade nivån av Glu i MC-gruppen anmärkningsvärt (p <0.01). nevertheless,="" glu="" level="" in="" pc-l,="" pc-m,="" pc-h,="" and="" sp="" groups="" was="" increased="" by="" 23.4,="" 68.4,73.6,="" and="" 76.8="" %,="" respectively="" compared="" to="" mcgroup.="" among="" the="" treatment="" groups,="" pc-m,="" pch,="" and="" sp="" exhibit="" significant="" changes="" (all="">p <0.01). as="" the="" major="" source="" of="" energy="" consumption,="" glycogen="" in="" muscle="" and="" liver="" were="" also="" determined.="" as="" figure="" 3="" b="" shows,="" the="" mg="" content="" of="" the="" mc="" group="" declined="" significantly="" when="" compared="" with="" the="" nc="" group="">p < 0.01).="" however,="" the="" mg="" content="" of="" pc-m,="" pc-h,="" and="" sp="" groups="" significantly="" increased="" by="" 56.3,="" 66.9,="" and="" 72.8="">p < 0.01)="" compared="" with="" the="" mc="" group.="" in="" addition,the="" hg="" content="" of="" mc="" group="" declined="" notably(figure="" 3c,="">p < 0.01),="" the="" hg="" content="" of="" three="" pc-treated="" groups="" and="" sp="" group="" significantly="" improved="" by="" 77.2,="" 93.2,="" 126.0,="" and="" 147.3="" %,respectively="">p <>

Effekt av PC på SUN, LA, LDH och CK aktiviteter

SUN, LA, LDH, CK är känsliga indikatorer på träningskapacitet. Som visas i figur 4A, efter PC-administrering i 14 dagar, var SUN-aktiviteten i MC-gruppen högre än den i NC-gruppen (7,32 ± 0.80 mot 16.25 ± 2.91 mmol/L,p <0.01). after="" treatment,="" sun="" activity="" in="" pc="" or="" sp="" groups="" were="" remarkably="" decreased="" (13.89="" ±2.51,="" 10.87="" ±="" 1.59,="" 10.68="" ±="" 2.21="" and="" 10.48="" ±1.62="" mmol/l,="" respectively,="" versus="" 16.25="" ±="" 2.91mmol/l,="">p < 0.05="" or="">p < 0.01).="" as="" shown="" in="" figure="" 4="" b,="" the="" level="" of="" la="" in="" three="" doses="" of="" pc="" groups="" and="" sp="" group="" significantly="" decreased="" by28.1,="" 28.5,="" 30.7,="" and="" 32.1="" %,="" respectively,="" versus="" the="" mc="" c="" group="">p < 0.01).="" in="" figure="" 4="" c,="" the="" effects="" of="" pc="" and="" sp="" on="" ldh="" activities="" were="" presented.the="" activity="" of="" ldh="" was="" significantly="" inhibited="" in="" pc-m,="" pc-h="" and="" sp="" groups="" by="" 7.2="" %="">p < 0.05),12.6="" %="">p < 0.01)="" and="" 13.8="" %="">p < 0.01),compared="" with="" mc="">

_20220107152112

Bord 1:Förändring i kroppsvikt (medelvärde ± SD, n=10)

Dessutom observerades en signifikant minskning av CK-aktiviteten i PC- och SP-behandlade grupper i jämförelse med MC-gruppen (Figur 4 D). Speciellt minskade CK-koncentrationerna med 20,7, 36,1, 39,3 och 40,1 procent (p < 0.01),="" respectively,="" indicating="" that="" pc="" treatment="" leads="" to="" a="" reduction="" in="" ck="" activity="" in="" a="" dose-dependent="">

Effekter av PC på oxidativ stressindex

För att utvärdera effekterna av PC på trötthetsinducerat oxidativ stressindex mättes SOD-, GSH-Px- och MDA-nivåerna (Figur 5 A). Det fanns en anmärkningsvärd skillnad mellan MC- och NC-grupper på SOD (p < 0.01),="" which="" were="" notably="" improved="" by="" pc-="" and="" sp-="" treatment="" than="" those="" in="" the="" mc="" group="">p < 0.05="" or="">p < 0.01).="" additionally,="" sod="" levels="" in="" pc-m,="" pc-h,="" and="" sp="" groups="" were="" significantly="" elevated="" by="" 15.0,="" 15.9,="" and="" 19.0="" %respectively.="" similarly,="" the="" concentration="" of="" gshpx="" in="" pc-m,="" pc-h,="" and="" sp="" groups="" displayed="" a="" significant="" increase="" of="" 53.7,="" 121.9,="" and="" 129.3="" %.(figure="" 5="" b,="">p < 0.05="" or="">p < 0.01)moreover,="" serum="" mda="" levels="" in="" pc-m,="" pc-h="" andsp="" groups="" descend="" significantly="" when="" compared="" to="" that="" of="" the="" mc="" group="" (20.2,="" 24.4,="" and="" 24.8="" %,="" respectively,="">p < 0.01)="" in="" figure="" 5="" c.="" morespecifically,="" pc-h="" group="" showed="" a="" similar="" reduction="" after="" sp="">

DISKUSSION

Nuförtiden används ett viktbelastat tvångssimtest brett för att utvärdera anti-trötthetseffekten och uthållighetskapaciteten för träningsprestanda hos möss [8]. I denna studie undersökte vi först inverkan av PC på kroppsvikten och fysiologiska status hos möss. Resultaten tyder på att PC inte hade någon toxisk effekt på djuren och ingen negativ effekt på deras kroppsvikt efter 14-dagars på varandra följande behandling, vilket också indikerar att PC-doserna som användes var säkra för möss. Vi fann också att PC-grupper förlängde ansträngande tid, särskilt PC-M- och PC-H-grupper, vilket indikerar den potentiella anti-trötthetseffekten av PC på möss. Flera relevanta biokemiska indikatorer nära relaterade till trötthet bestämdes för att ytterligare undersöka PC:s anti-trötthetsegenskaper. Som rapporterats tidigare leder intensiv träning till snabb ATP-utarmning och energibrist, vilket är en bidragande faktor till trötthet [9]. Under fysisk träning oxideras Glu först för att generera ATP för att tillföra musklernas energibehov [10]. Dessutom kan kroppens energi också härröra från glykogenolys, som är en viktig sekundär långsiktig energilagring som ger tillräckligt med energi för muskelkontraktion och används för att möta ett akut behov av glukos [11].

Det har rapporterats att återställande av HG och MG är fördelaktigt för att förbättra prestationsuthålligheten i sporter som simning [12]. I den aktuella studien indikerade vårt resultat att PC-M- och PC-H-behandling signifikant ökade Glu-nivåerna. Dessutom ökade PC signifikant HG och MG på ett dosberoende sätt under simträning. Dessutom var effekterna av PC-H-behandling på innehållet av HG och MG jämförbara med effekten av det positiva läkemedlet SP. Dessa resultat tyder på att PC har en positiv effekt för att öka träningstoleransen och fördröja uppkomsten av fysisk trötthet. Det är välkänt att när kroppen inte kunde få tillräckligt med energi från aerob metabolism, blir anaerob glykolys en alternativ källa för att möta energibehovet. Därför bestämdes LA, metaboliterna av glykolys, som en av de biokemiska parametrarna för muskeltrötthet [13]. När det gäller träningsintensiteten ökar halten SUN i motsvarande grad, på grund av nedbrytningen av proteiner och aminosyror, för att kompensera för nedbrytningen av socker och fett och uppfylla kroppens energiförbrukningskrav [14]. Som resultaten från denna studie indikerar minskade PC-behandling signifikant ackumuleringen av SUN och LA hos möss. Resultaten tyder på att PC utövade sina anti-trötthetseffekter genom att minska ackumuleringen av avgasinducerande metabola ämnen under uttömmande simexperiment.

Samtidigt, som ett enzym som katalyserar oxidations-reduktionsreaktionen av pyruvat, spelar LDH en viktig roll i anaerob glykolys. Det är ett känsligt index relaterat till trötthet, och dess nivå påverkar uthållighetskapaciteten under simtestet [7]. Som ett cytosoliskt enzym som lagras rikligt i kroppens celler, är CK en klinisk biomarkör relaterad till trötthet främst på grund av dess reflektion av skadorna på muskel- och cellmembranstrukturer [15]. Resultaten visade att CK- och LDH-nivåerna i PC-behandlade grupper var markant reducerade jämfört med MC-gruppen. Dessa data indikerar att PC förmodligen utövar sin anti-trötthetsegenskap genom att underlätta elimineringen av mjölksyra och minska skadorna på muskel- och cellmembranstrukturer. Dessutom är oxidativ stress nära relaterad till fysisk trötthet [16]. Som tidigare studier avslöjat producerar uttömmande träning riklig ROS [17]. Samtidigt har antioxidantenzymer som SOD och GSH-Px funktionen att rensa ROS [7]. Dessutom katalyserar SOD huvudsakligen superoxidradikaler för att generera H2O2 och O2. GSH-Px katalyserar nedbrytningen av H2O2 till H2O och O2 [18]. Således är SOD och GSH-Px välkända trötthetsrelevanta enzymer som motstår oxidativ skada. Dessutom är MDA, slutprodukten av lipidperoxidation, en indikator på oxidativ skada i anti-trötthetsexperiment [13]. I denna studie främjade PC-behandling SOD- och GSH-PX-bioaktiviteter i plasma än hos MC-gruppen, särskilt i PC-H-gruppen. Dessutom minskade MDA-nivåerna avsevärt efter PC-behandling. Således visar dessa resultat att PC har effektivprestanda mot trötthethos möss genom att förbättra antioxidationsfunktionen och förhindra lipidperoxidation efter ansträngande träning.

SLUTSATS

Resultaten av denna studie visar att PC har anti-utmattningsegenskaper och påskyndar återhämtning från trötthet, särskilt i PC-H, och jämförs väl med den positiva (referens) kontrollen, SP. Således kan PC vara lämplig att ingå i funktionella livsmedel för att minimera trötthet.

Detta är vår produkt mot trötthet! Klicka på bilden för mer information!

REFERENSER

1. Freitas AC, Rodrigues D, Rocha-Santos TAP, Gomes AMP, Duarte AC. Marin bioteknik går framåt mot tillämpningar i nya funktionella livsmedel. Biotechnol Adv 2012; 30: 1506-1515.

2. Fuentes MMR, Fernandez GGA, Perez JAS, Guerrero JLG. Biomassanäringsprofiler av mikroalgen Porphyridium cruentum. Food Chem 2000; 70: 345-353.

3. Sun L, Wang L, Zhou Y. Immunmodulering och antitumöraktiviteter av polysackarider med olika molekylvikt från Porphyridium cruentum. Carbohydr Polym 2012; 87: 1206-1210.

4. Zhao XN, Wang XF, Liao JB, Guo HZ, Yu XD, Liang JL, Zhang X, Su ZR, Zhang XJ, Zeng HF. Antitrötthetseffekt av Millettiae speciosae Champ (Leguminosae) extrakt i möss. Trop J Pharm Res 2015; 14: 479-485.

5. Nationellt, Forskningsrådet, Guide för vård och användning av försöksdjur, 7:e och. National Academy Press, Washington DC, 1996.

6. Zhao XN, Liang JL, Chen HB, Liang YE, Guo HZ, Su ZR, Li YC, Zeng HF, Zhang XJ. Anti-trötthet och antioxidantaktivitet hos polysackariderna isolerade från Millettiae speciose Champ. Baljväxter. Näringsämnen 2015; 7:8657-8669.

7. Zhong L, Zhao L, Yang F, Yang W, Sun Y, Hu Q. Utvärdering av anti-trötthetsegenskapen hos den extruderade produkten av spannmålskorn blandade med Cordyceps militarist på möss. J Int Soc Sports Nutr 2017; 14: 1-10.

8. Jiang X, Chu Q, Li L, Qin L, Hao J, Kou L, Lin F, Wang D. Anti-trötthetsaktiviteterna av Tuber melanosporum i en musmodell. Exp Ther Med 2018; 15: 3066-3073.

9. Belluardo N, Westerblad H, Mudo G, Casabona A, Bruton J, Caniglia G, Pastoris O, Grassi F, Ibanez CF. Demontering av neuromuskulär korsning och muskeltrötthet hos möss som saknar neurotrofin-4. Mol Cell Neurosci 2001; 18: 56-67.

10. Bergström J, Hermansen L, Hultman E, Saltin B. Diet, muskelglykogen och fysisk prestation. Acta Physiol Scand 1967; 71: 140-150.

11. Wang MY, en LG. Effekter av Plantago major L. frönextrakt på uthållighetsträningskapacitet hos möss. J Med Plants Res 2011; 5: 1659-1663.

12. Huang WC, Lin CI, Chiu CC, Lin YT, Huang WK, Huang HY, Huang CC. Chicken Essence förbättrar träningsprestanda och lindrar fysisk trötthet. Näringsämnen 2014; 6: 2681-2696.

13. Chen Y, Miao Y, Huang L, Li J, Sun H, Zhao Y, Yang J, Zhou W. Antioxidantaktiviteter av saponiner extraherade från Radix Trichosanthis: en in vivo och in vitro utvärdering. BMC komplement Altern Med 2014;

14.1-8.14. Li X, Zhang H, Xu H. Analys av kemiska komponenter i shiitake-polysackarider och dess anti-trötthetseffekt under vibrationer. Int J Biol Macromol 2009; 45: 377-380.

15. Wang SY, Huang WC, Liu CC, Wang MF, Ho CS, Huang WP, Hou CC, Chuang HL, Huang CC. Pumpa (Cucurbita moschata) fruktextrakt förbättrar fysisk trötthet och träningsprestanda hos möss. Molecules 2012; 17: 11864-11876.

16. Coombes JS, Rowell B, Dodd SL, Demirel HA, Naito H, Shanely RA, Powers SK. Effekter av vitamin E-brist på trötthet och muskelsammandragande egenskaper. Eur J Appl Physiol 2002; 87: 272-277.

17. Powers SK, DeRuisseau KC, Quindry J, Hamilton KL. Kostantioxidanter och träning. J Sports Sci 2004; 22: 81-94.

18.You L, Zhao M, Regenstein JM, Ren J. In vitro antioxidantaktivitet och in vivo anti-trötthetseffekt av loach (Misgurnus anguillicaudatus) peptider framställda genom papain digestion. Food Chem 2011; 124: 188-194.

Disentangling the Association of Depression on the anti-fatigue effects of ketamine

Utvärdera anti-trötthetseffekten av sammansatta Cistanche Tubulosa-tabletter med hanmöss