Efectos antifatiga del polisacárido de Lycium Barbarum en ratas

1. Introducción

La fatiga, generalmente definida como la incapacidad física para mantener un nivel específico de energía o la incapacidad general para mantener una intensidad de ejercicio predeterminada, es una reducción temporal en la capacidad de trabajo y la función física debido al aumento del consumo de energía en varios órganos causado por la actividad física.1–3]. La fatiga a menudo conduce a una menor función motora, una menor eficiencia en el trabajo y más accidentes. La fatiga prolongada a menudo aumenta la incidencia de otras enfermedades, comoesclerosis múltiple, enfermedad de parkinson, ydepresión, que ponen en grave peligro el trabajo y la vida de los pacientes [4–8]. 

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Fatigaestá fuertemente correlacionado con el ejercicio de alta intensidad. En el ejercicio de alta intensidad, el cuerpo produce metabolitos, como el ácido láctico y el nitrógeno ureico. La acumulación de estos metabolitos cambia el microambiente del cuerpo, lo que provoca acidosis intracelular, lo que afecta aún más la función muscular y, por tanto, provoca fatiga [9]. El ejercicio intenso puede provocar la producción y acumulación de radicales libres y consumir rápidamente sustancias energéticas, como la glucosa, el glucógeno hepático y el glucógeno muscular. La reducción de sustancias energéticas y el estrés oxidativo provocado por la acumulación de radicales libres son los factores clave de la fatiga periférica [10,11]. Actualmente, los fármacos eficaces para el tratamiento de la fatiga, como algunos antidepresivos y estimulantes del sistema nervioso central, suelen provocar ciertos daños a los sistemas cardiovascular, cerebrovascular y nervioso y son propensos a la drogodependencia [12].

Por lo tanto, naturalsustancias antifatigasin efectos secundarios son cada vez más buscados, con el fin de mejorar la capacidad de ejercicio humano y reducir la fatiga. La meseta Qinghai-Tíbet tiene un entorno natural ubicado a gran altitud con una baja concentración de oxígeno, luz solar intensa y grandes diferencias de temperatura. En este entorno, es fácil fatigarse. Por lo tanto, en el sistema de medicina tibetana, las plantas nativas se utilizan ampliamente para aliviar los síntomas de fatiga [13].

Lycium barbarum (baya de Goji) es el fruto maduro de Lycium barbarum L., un arbusto de la familia de las Solanáceas. Lycium barbarum L. florece principalmente de julio a agosto de cada año y da frutos cada septiembre; se cosecha a finales de septiembre [14] y se ha utilizado como medicina tradicional tibetana para aliviar la fatiga durante miles de años [15]. Los componentes químicos informados de Lycium barbarum incluyen polisacáridos, polifenoles, flavonoides, lignanos, alcaloides, terpenoides, etc. [16]. LBP es un polímero soluble en agua que contiene principalmente arabinosa, glucosa, galactosa, manosa, ramnosa, xilosa, etc. LBP es uno de los principales ingredientes activos de Lycium barbarum [17]. Los estudios farmacológicos modernos han demostrado que el dolor lumbar tiene una variedad de funciones, que incluyen efectos antioxidantes, antienvejecimiento, antitumorales, de regulación inmune, hipoglucemiantes e hipolipidémicos [18]. Sin embargo, faltan estudios previos sobre el mecanismo antifatiga del dolor lumbar. En este estudio, el dolor lumbar se aisló de Lycium barbarum. Después de la purificación, FI-IR e IC analizaron la estructura química y la composición de monosacáridos de LBP. Además, se desarrolló una tableta efervescente antifatiga funcional combinando LBP con un excipiente [19]. El modelo de fatiga inducida por natación forzada en ratas se utilizó para estudiar el efecto antifatiga del dolor lumbar y su mecanismo potencial relacionado utilizando una cápsula de Rhodiola Crenulata [20] como control positivo y LBPT como control paralelo. La aplicación de LBP en tabletas efervescentes será adecuada para pacientes fatigados y sentará las bases para el uso eficiente de LBP en el futuro.

2. Resultados

2.1. Espectro FT-IR

Los resultados muestran que la banda de absorción en 3600–3200 cm-1 es el pico de absorción de vibración de estiramiento de -OH, y el pico de absorción en esta región es el pico característico del sacárido (Figura 1) [21]. Hay un pico de absorción a 1644 cm-1, que está relacionado con la vibración de estiramiento asimétrica del C=O [22]. Hay un pico de absorción a 1556 cm-1, que se atribuye a la vibración de estiramiento del CO=O y un pico de absorción a 1417 cm-1, que es la vibración de estiramiento del CO [23]. Los picos de absorción en 1384 cm-1 y 1315 cm-1 se atribuyen a la vibración de estiramiento simétrico C=O [24], y hay picos de absorción en 1074 cm-1 y 1039 cm-1, que se atribuyen a la vibración de estiramiento del grupo COH y COC [25,26]. El pico de absorción a 879 cm-1 está relacionado con la vibración angular CH del enlace ecuatorial distinta de la isomerización CH del grupo terminal del anillo de pirano; Se puede concluir que los LBP contienen principalmente piranosas, como galactosa, glucosa y derivados de -D-arabinosa [27,28]. El pico de absorción a 836 cm-1 está relacionado con la vibración angular CH de la diferencia del grupo terminal del anillo de pirano. Por lo tanto, se puede inferir que -D-galactopirano puede ser el componente principal del dolor lumbar [29].

Figura 1. El espectro infrarrojo de LBP. a los 2.0 min, se detectó el pico característico de ramnosa (Rha) a los 11.65 min, el char

2.2. Análisis de composición de monosacáridos

La composición de monosacáridos de LBP se reveló mediante cromatografía iónica y los resultados se compararon con los de la sustancia estándar (Figura S1). El cromatograma muestra que el pico característico de hidróxido de sodio apareció a los 2,0 min. el pico característico de ramnosa (Rha) se detectó a los 11,65 min, el pico característico de arabinosa (Ara) se encontró a los 12,19 min, el pico característico de galactosa (Gal) se observó a los 15,19 min, el pico característico de glucosa (Glu) se detectó a los 17,26 min, el pico característico de xilosa (Xyl) se observó a los 19,97 min, el pico característico de manosaMan) se registró a los 20,57 min y el pico característico de acetato de sodio se detectó a los 41 min (Figura 2).

Por lo tanto, inferimos que LBP está compuesto de Rha, Ara, Gal, Glu, Xyl y Man con una relación molar de 1.00:11.35:6.10:0.56 :1.08:0.71. En combinación con los resultados de la espectroscopia infrarroja, encontramos que la cD-arabinosa y la 3-D-galactopiranosa pueden ser los componentes principales del dolor lumbar.

2.3. Efectos de LBP y LBPT sobre el peso corporal y los órganos

Índice en Ratas Al registrar el peso corporal de las ratas, se encontró que no había diferencias significativas en el peso corporal entre el grupo de intervención y el grupo SC después de 28 días de intervención (Figura 3B). Se pesaron los corazones, hígados y riñones de las ratas de cada grupo para evaluar el índice de órganos. Los resultados muestran que el tratamiento de LBP y LBPT no cambió significativamente el índice de órganos del corazón, hígado y riñón (Figura 3C-E). Por lo tanto, LBP y LBPT tampoco cambiaron significativamente el peso corporal ni el índice de órganos de los principales órganos en ratas.

Figura 3. Efectos de LBP y LBPT sobre el peso corporal y el índice de órganos. (A) El esquema del experimento, (B) peso corporal de las ratas, (C) índice cardíaco, (D) índice hepático, (E) índice renal. Los datos se expresan como media + DE,N =8.

2.4. Efectos de LBP y LBPT sobre el peso corporal y el índice de órganos en ratas Una prueba de natación exhaustiva es un método de evaluación antifatiga comúnmente utilizado que se aplica en muchos estudios antifatiga. En pruebas exhaustivas de natación, un nado prolongado. El tiempo de natación indica una mayor capacidad de ejercicio y una reducción de la fatiga (30,31]. En comparación con el grupo SC, el tiempo de natación exhaustiva de cada dosis de LBP y LBPT fue mayor, y la diferencia fue estadísticamente significativa (p < 0,05) (Figura 4); estos resultados sugieren que el LBP y el LBPT tienen una actividad antifatiga significativa y pueden aumentar la tolerancia al ejercicio de una manera dependiente de la dosis.

Figura 4, Efectos de LBP y LBPT sobre el tiempo de natación exhaustiva de ratas. Los datos se expresan como media=SD N=8. #: frente a SC, p < 0.05.

2.5. Parámetros bioquímicos de LBP y LBPT para mejorar la fatiga por ejercicio

2.5.1. Los efectos de LBP y LBPT sobre los parámetros bioquímicos séricos en la fatiga

Ratas Se ha utilizado una variedad de indicadores bioquímicos para evaluar la fatiga después del ejercicio, como CK, AST, ALT, LDH, BUN y BLA [32,33]. En comparación con el grupo RC, las actividades de ALT, CK y LDH en el suero de ratas aumentaron significativamente después de la prueba de natación (p < 0.05), y los niveles de ALT, CK y la LDH después del ejercicio disminuyeron significativamente después del tratamiento con LBP y LBPT (p < 0.05) (Figura 5A,D,F). También se encontraron tendencias similares en los índices AST, BUN y BLA. El ejercicio intenso provocó actividad de AST en suero y los contenidos de BUN y BLA aumentaron significativamente (p <0,05); sin embargo, estos disminuyeron significativamente en los grupos HL, MET y HET (p <0,05) (Figura 5B,C,E). Los resultados anteriores muestran que el ejercicio intenso puede hacer que el cuerpo produzca y acumule muchos metabolitos, cambiando así la homeostasis del entorno interno del cuerpo. LBP y LBPT podrían mejorar los parámetros bioquímicos relacionados con la fatiga por ejercicio después de un ejercicio intenso, reduciendo así el daño de la fatiga.

2.5.2. Regulación de LBP y LBPT sobre el estrés oxidativo del tejido muscular en ratas fatigadas Durante el ejercicio, el estrés oxidativo podría provocar daño muscular y fatiga [34]. Por lo tanto, estudiamos los efectos de LBP y BPT sobre el estrés oxidativo muscular en ratas y detectamos indicadores relacionados con el estrés oxidativo, incluidos CAT, MDA, GSH y SOD. En comparación con el grupo RC, el nivel de SOD en el músculo de las ratas después del ejercicio intenso disminuyó significativamente, mientras que el nivel de MDA aumentó significativamente (p < 0.05); este estado fue revertido por LBP y LBP de gran tensión (p < 0.05) (Figura 6A,B). Después del ejercicio, el contenido de GSH en el músculo de las ratas disminuyó significativamente (p < 0.05), pero aumentó después del tratamiento con LBP y LBPT (p <0,05) (Figura 6C similar al cambio en el contenido de GSH, CAT la actividad disminuyó significativamente después del ejercicio, pero aumentó en los grupos de tratamiento LBP y LBPT (p <0,05) (Figura 6D) (Los resultados anteriores muestran que durante el ejercicio, el fenómeno del estrés oxidativo en las células musculares se intensificará, dañando así las células LBP y). LBPT puede mejorar el estrés muscular oxidativo después de un ejercicio extenuante, reduciendo así la fatiga muscular.

Figura 6. Los efectos de LBP y LBPT sobre los parámetros del estrés oxidativo. (A) SOD, (B) MDA, (C) GSH(D) CAT. Los datos se expresan como media 士 SD, N=8, *: vs. RC p < 0.05, #: vs. SC, p < 0,05.

2.5.3. Regulación de LBP y LBPT sobre el metabolismo energético en ratas fatigadas El consumo de energía almacenada también puede provocar fatiga por ejercicio, y los niveles de glucosa en sangre, glucógeno hepático y glucógeno muscular son uno de los criterios importantes para evaluar la fatiga (35). En el grupo RC, el nivel de glucosa en sangre del grupo disminuyó significativamente después del ejercicio (p < 0.05), mientras que el nivel de glucosa en sangre de los grupos LBP y LBPT aumentó significativamente (p < {{9 }}.05) (Figura 7A). De acuerdo con la tendencia del nivel de glucosa sérica, el contenido de glucógeno en el músculo y el hígado después del ejercicio también disminuyó significativamente (p <0,05). el contenido de glucógeno en los grupos LBP y LBPT aumentó significativamente (p <0,05) (Figura 7B,C).

Figura 7. Regulación por LBP y LBPT del metabolismo energético. (A) glucemia; (B) contenido de glucógeno hepático, LG; (C) contenido de glucógeno muscular, MG; (D) ATP muscular; y (E) PK muscular. Los datos se expresan como media 士 SD,N=8, *: vs. RC p < 0.05, #: vs. SC, p < 0,05.

Para estudiar más a fondo los efectos de LBP y LBPT en los principales procesos del metabolismo energético, comparamos los niveles de PK y ATP en los músculos de ratas. Los ejercicios intensivos redujeron significativamente el contenido de ATP en el músculo (p < {{0}}.05) (Figura 7D) y disminuyeron la actividad Pk en el músculo (Figura 7E). El tratamiento del dolor lumbar y el dolor lumbar podría revertir eficazmente este estado (p <0,05). Los datos muestran que el ejercicio puede provocar un consumo rápido de sustancias energéticas y deteriorar el ciclo normal del metabolismo energético del cuerpo. La intervención de LBP y LBPT puede regular eficazmente el desequilibrio del metabolismo energético causado por el ejercicio y complementar más rápidamente la energía perdida por el ejercicio.

2.5.4. Análisis de correlación y análisis PCA de parámetros bioquímicos.

Estudiar la contribución de los parámetros bioquímicos al tiempo de natación exhaustiva (ST). Analizamos la correlación entre cada parámetro bioquímico y el tiempo de natación exhaustiva. Los resultados muestran que el tiempo de natación exhaustiva se correlacionó significativamente y positivamente con los niveles de glucógeno muscular, glucógeno hepático, PK, ATP, GSH, SOD y Glu. Los niveles de ALT, AST, BUN, BLA, LDH CK y MDA se correlacionaron significativamente negativamente con el tiempo de natación (Figura 8A). Por tanto, podemos concluir que mejorar el metabolismo energético y los factores de estrés oxidativo puede mejorar eficazmente la capacidad de ejercicio de las ratas. Además, descubrimos que la capacidad del cuerpo para lidiar con los metabolitos se correlacionaba significativamente con la capacidad de pasar el metabolismo energético y el estrés oxidativo. Por ejemplo, BUN se correlacionó significativamente negativamente con el glucógeno muscular y el ATP, pero se correlacionó significativamente positivamente con MDA (Figura 8A); esto sugiere que el dolor lumbar y el dolor lumbar pueden mejorar el microambiente de las ratas fatigadas al regular el metabolismo energético y el estrés oxidativo; por lo tanto, puede desempeñar un papel antifatiga y mejorar la capacidad de ejercicio de las ratas.

Figura 8. Análisis de correlación de parámetros bioquímicos y análisis de PCA. (A) Análisis de correlación (B) Análisis de PCA. N=8,*: p < 0.05, **: p < 0.01,***: p < 0,001. El nivel de confianza de la elipse de confianza en el análisis PCA es del 95%.

Para estudiar más a fondo el efecto general de LBP y LBPT en ratas fatigadas, se analizaron 15 parámetros bioquímicos mediante análisis de componentes principales (PCA). Los datos muestran que el grupo se agrupó más lejos del grupo RC y la diferencia entre los dos grupos fue significativa. En comparación con el grupo SC, las elipses de confianza de los grupos PD, LL, LH, LETMET y HET no se cruzaron con el grupo SC, lo que indica que cada grupo de fármacos era significativamente diferente del grupo SC. Las elipses de confianza de los grupos PD, HL y HET se cruzaron con el grupo RC, lo que sugiere que los grupos PD, HL y HET mostraron poca diferencia en comparación con RC en 15 parámetros bioquímicos (Figura 8B). Por lo tanto, se cree que el ejercicio intenso puede provocar cambios en muchos parámetros bioquímicos en ratas y que la intervención de LBP y LBPT puede revertir eficazmente la fatiga, entre los cuales los grupos PD y HET tienen mejores efectos.

Además, encontramos que el grupo LL y el grupo LET, el grupo HL y el grupo HET tenían más superposición de elipse de confianza (Figura 8B), lo que sugiere que la similitud entre estos grupos es alta, lo que indica que el tratamiento de LBPT puede no afectar la eficacia de lumbalgia. También encontramos que las elipses de confianza de LET, MET y HET mostraron un movimiento progresivo, lo que sugiere que la eficacia de LBPT puede depender de la dosis.