過剰訓練ラットの脾臓アポトーシスに対するクルクミンの調節効果とそのメカニズム

[Regulatory effects of curcumin on spleen apoptosis in overtraining rats and its mechanism].

• Hai-Tao Zhou
• Jian-Min Cao
• Ge Hu
• Jing Zhang
• Xian Guo
• Yan-Long Niu
• An-Qi Wang
• Kun DU
• Jiang-Shan Wei
• Yun-Peng Guan
• Fu-Rong Shao
• Zhuo Zhao

抄録

目的:

ラットのオーバートレーニングで誘発される酸化ストレスと脾臓アポトーシスを緩和するクルクミンのメカニズムを、Kelch-like ECH-associated protein-1（Keap1）-核内因子エリスロイド2関連因子2（Nrf2）-抗酸化応答エレメント（ARE）シグナル伝達経路を調節することによって研究する。

OBJECTIVE: To study the mechanisms of curcumin alleviating oxidative stress and spleen apoptosis induced by overtraining in rats by regulating Kelch-like ECH-associated protein-1 (Keap1)-nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2)-antioxidant response element (ARE) signaling pathway.

方法:

7週齢の雄ウィスターラットを対照群（C群、12）、オーバートレーニング群（OM群、11）、クルクミン＋オーバートレーニング群（COM群、14）に分けた。C群は運動介入を受けなかった。OM群とCOM群では、8週間の増分負荷スイミングトレーニングを行った。訓練中、COM群のラットにはクルクミンを200mg/(kg-d)の用量で5ml/kgの量で経口投与し、他の群のラットには等量の溶媒である0.5%カルボキシメチルセルロースナトリウムを投与した。最後の訓練から24時間後、体重を測定して脾臓指数を算出し、光顕微鏡で脾臓の病理学的変化を観察し、血液および脾臓の生化学的指標を検出した。

METHODS: Male Wistar rats of 7 weeks old were divided into control group (C group, 12), overtraining group (OM group, 11), curcumin + overtraining group (COM group, 14). The C Group did not undergo any exercise intervention. The OM and COM group underwent 8-week incremental load swimming training. During the training, rats in the COM group were treated with curcumin at the dose of 200 mg/(kg·d) in the volume of 5 ml/kg by gavage, and rats in the other groups were given an equal volume of solvent, 0.5% sodium carboxymethylcellulose. Twenty-four hours after the last training, the spleen index was calculated by weighing, the pathological changes of the spleen were observed by light microscopy, and the biochemical indicators of blood and spleen were detected.

結果:

C群の脾臓構造は光顕微鏡下では正常であり、OM群の脾臓指数はC群に比べて有意に低く(P＜0.01)、病理学的変化が明らかであり、COM群の脾臓指数はOM群に比べて有意に高く(P＜0.05)、組織形態学的変化は緩和されていた。C群と比較して、OM群では、血清コルチコステロン（Cor）値、脾臓アポトーシス値、マロンジアルデヒド（MDA）濃度、脾臓のプロアポトーシスBcl-2関連Xタンパク質（Bax）の発現が増加していた（P＜0.05またはP＜0.01）；体重、血清値、脾臓インデックスがOM群よりも有意に高く（P＜0.05またはP＜0.01）、組織形態の変化が緩和されていた。01）；体重、血清テストステロン（T）、スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）活性、脾臓のヘムオキシゲナーゼ-1（HO-1）及び抗アポトーシスB細胞リンパ腫-2タンパク質（Bcl-2）の発現は低下した（P＜0.05又はP＜0.01）；Nrf2の発現は有意に変化しなかった（P＞0.05）。OM群と比較して、COM群では、体重、血清T値、SOD活性に有意な変化は認められず（P＞0.05）、脾臓のBcl-2、Nrf2、HO-1の発現が増加していた（P＜0.05。05またはP＜0.01）、血清Corレベル、脾臓アポトーシスレベル、MDA濃度、Bax発現は低下した（P＜0.05またはP＜0.01）。群間のT/Cor比の変化傾向はテストステロンの変化と一致し、Bcl-2/Bax比の変化傾向はBcl-2の変化と一致した。

RESULTS: The spleen structure of C group was normal under light microscope; the spleen index of OM group was significantly lower than that of C group (P＜0.01) and pathological changes were obvious; the spleen index of COM group was significantly higher than that of OM group (P＜0.05) and histomorphological changes were relieved. Compared with C group, in OM group, serum corticosterone (Cor) level, spleen apoptosis level, malondialdehyde (MDA) concentration and the expression of proapoptotic Bcl-2 associated X protein (Bax) in spleen were increased (P＜0.05 or P＜0.01); the body weight, serum testosterone (T), superoxide dismutase (SOD) activity, the expressions of heme oxygenase-1 (HO-1) and anti-apoptotic B cell lymphoma-2 protein (Bcl-2) in spleen were decreased (P＜0.05 or P＜0.01); the expression of Nrf2 was not changed significantly (P＞ 0.05). Compared with OM group, in COM group, there were no significant changes in body weight (P＞0.05), serum T level, SOD activity, the expressions of Bcl-2, Nrf2 and HO-1 in spleen were increased (P＜0.05 or P＜0.01); serum Cor level, spleen apoptosis level, MDA concentration and the expression of Bax were decreased (P＜0.05 or P＜0.01). The change trend of T/Cor ratio between groups was consistent with the change of testosterone, and the change trend of Bcl-2/Bax ratio was consistent with the change of Bcl-2.

結論:

8週間の増分負荷過剰水泳トレーニングは、脾臓のアポトーシスを悪化させ、脾臓の病理学的変化と機能不全につながった。クルクミンは、Nrf2とHO-1の発現をアップレギュレートし、オーバートレーニングによって誘発される酸化ストレスを緩和し、Bcl-2の発現を増強し、Baxの発現を減衰させ、それによってラットの過剰な脾臓アポトーシスを抑制し、脾臓の構造と機能を保護することができます。

CONCLUSION: The 8-week incremental load excessive swimming training aggravated spleen apoptosis, led to pathological changes and dysfunction of spleen. Curcumin can up-regulate expression of Nrf2 and HO-1, alleviate oxidative stress induced by overtraining, enhance Bcl-2 expression and attenuate Bax expression, thereby inhibiting excessive spleen apoptosis of rats, protecting the structure and function of spleen.