Протективное действие экстракта корня женьшеня на апоптоз миофибрилл и иммунный ответ у крыс после истощающей физической нагрузки. Часть I. Влияние экстракта корня женьшеня на апоптоз миофибрилл икроножной мышцы крыс

Напряженные психофизические нагрузки спортсменов являются патогенетической основой развития иммунной дисфункции, гормонального дисбаланса, окислительного стресса и активации апоптоза клеток различных органов и тканей, включая миофибриллы скелетной мускулатуры. Адаптогены растительного происхождения, в том числе биологически активные вещества (БАВ) женьшеня, издавна используются профессиональными спортсменами для повышения устойчивости организма к стрессу и улучшения физической работоспособности. Далеко не все механизмы адаптогенного действия БАВ женьшеня установлены. Особо актуален вопрос изучения влияния БАВ женьшеня на поврежденную структуру миофибрилл скелетной мускулатуры и активность их регенерации после интенсивных физических нагрузок спортсменов. Цель исследования - изучение влияния внутрижелудочного введения экстракта корня женьшеня (гинсенозидов) на апоптоз миофибрилл икроножной мышцы крыс после истощающей физической нагрузки (ИФН). Материал и методы. Исследование проводили на 5 группах крыс-самцов линии Wistar с исходной массой тела &250 г. Крысы получали полноценный полу синтетический рацион, воду - ad libitum. После подготовительного этапа (1 нед карантина и 1 нед привыкания крыс к беговой дорожке) животных контрольной (1-я) и подопытных (2, 3, 4 и 5-я) групп в течение 2 нед (3 раза в неделю) помещали на беговую дорожку в рамках заданной программы тренировок (продолжительность бега - 20 мин, скорость - 25 см/с, угол наклона беговой дорожки - 10°), после завершения которой проводили (за исключением контрольной группы) тест на ИФН. За 30 мин до начала тренировок и ИФН крысам 3-5-й групп внутрижелудочно вводили экстракт корня женьшеня (ЭКЖ) в физиологическом растворе в дозах 2,7 (3-я группа), 13,5 (4-я группа) и 27,0 (5-я группа) мг на 1 кг массы тела в пересчете на гинсенозиды; животным 1-й и 2-й групп - физиологический раствор. В течение 30 мин после прекращения ИФН крыс выводили из эксперимента декапитацией с последующим отбором образца икроножной мышцы. Интенсивность апоптоза миофибрилл икроножной мышцы крыс изучали в день забоя методом проточной цитометрии. Окрашивание миофибрилл проводили конъюгированным с флуорохромом аннексином Vи витальным красителем 7-аминоактиномицином с последующей детекцией на проточном цитофлуориметре FC-500. Результаты. ИФН у крыс 2-й группы приводила к снижению относительного содержания интактных (живых) миофибрилл икроножной мышцы (80,51±1,41 против 88,39±1,04% в контроле, р<0,05) и возрастанию доли миофибрилл в апоптозе (20,06±1,62 против 11,16±1,14% в контроле, р<0,05). Внутрижелудочное введение крысам ЭКЖ обеспечивало положительную динамику (р<0,05) возрастания относительного содержания интактных миофибрилл у крыс 4-й и 5-й групп (85,75±1,22 и 84,60±1,11% соответственно) по сравнению с показателем крыс 2-й группы, не получавших ЭКЖ. Суммарное число миофибрилл в апоптозе у крыс 2, 3 и 5-й групп после ИФН превышало (р<0,05) данный показатель у крыс контрольной группы. Введение крысам ЭКЖ 4-й и 5-й групп (13,5 и 27 мг на 1 кг массы тела) обеспечило снижение количества миофибрилл в апоптозе по сравнению с показателем у крыс 2-й группы (р<0,05). Используемая минимальная дозировка ЭКЖ у крыс 3-й группы (2,7 мг на 1 кг массы тела) не оказала влияния на исследованные показатели апоптоза. Заключение. На модели ИФН у крыс показано дозозависимое антиапоптоти-ческое действие БАВ ЭКЖ на миофибриллы скелетной мускулатуры. Наиболее выраженный эффект наблюдался при введении ЭКЖ в суточной дозе 13,5 мг на 1 кг массы тела (в пересчете на гинсенозиды). При использовании минимальной и максимальной дозировки ЭКЖ (соответственно 2,7 и 27мг на 1 кг массы тела) доля миофибрилл в апоптозе остается повышенной относительно контрольной группы. Таким образом, результаты работы подтверждают концепцию, согласно которой одним из механизмов адаптогенного действия БАВ женьшеня является снижение активности процесса апоптоза миофибрилл скелетной мускулатуры, индуцированного ИФН.

Intense psychophysical loads in athletes are the pathogenetic basis for the development of immune dysfunction, hormonal imbalance, oxidative stress and activation of the process of apoptosis of cells in various organs and tissues, including myofibrils of skeletal muscles. Adaptogens of plant origin, including bioactive compounds (BAC) of ginseng, have long been used by professional athletes to enhance the body's resistance to stress and improve physical performance. All mechanisms of the adaptogenic effect of ginseng BAS have not been established yet. Of particular relevance is the issue of the effect of ginseng BAC on the damaged structure of skeletal muscle myofibrils and the activity of their regeneration after intense physical exertion in athletes. The aim of the research was to investigate the effect of intragastric administration of the ginseng root extract (ginsenosides) on the apoptosis of myofibrils in the gastrocnemius muscle of rats after exhausting physical exercise (EPE). Material and methods. The study was conducted on 5groups of male Wistar rats with an initial body weight of &250 g. The rats received a complete semi-synthetic diet and water ad libitum. After the preparatory stage (1 week of quarantine and 1 week of acclimation to the treadmill), animals of the control (the 1^st) and experimental (the 2, 3, 4 and 5^th) groups were placed on a treadmill for 2 weeks (3 times a week) according to the training program (running duration - 20 min, speed 25 cm/s, treadmill inclination angle 10°), after the completion of which (except for the control group) a test for EPE was carried out. Thirty minutes before the start of training and EPE, rats of experimental groups 3-5 were intragastrically administered ginseng root extract (GRE) in saline in doses: 2.7 (group 3), 13.5 (group 4), and 27.0 (group 5) mg per kg body weight in terms of ginsenosides; animals of groups 1 and 2 were given saline. Within 30 minutes after EPE cessation, rats were withdrawn from the experiment by decapitation, followed by collection of a sample of the gastrocnemius muscle. The intensity of apoptosis of gastrocnemius muscle myofibrils was studied on the day of slaughter by the flow cytometry method. Myofibrils were stained with annexin V conjugated with fluorochrome and 7-aminoactinomycin vital dye with subsequent detection on an FC-500flow cytometer. Results. EPE in rats of the 2^nd group lead to a decrease in the relative content of intact (live) myofibrils of the gastrocnemius muscle (80.51+1.41 vs 88.39 + 1.04% in the control, p<0.05) and an increase in the proportion of myofibrils in apoptosis (20.06+1.62 vs 11.16+1.14% in the control, p<0.05). Intragastric administration of GRE provided positive dynamics (p<0.05) of an increase in the relative content of intact myofibrils in rats of the 4^th and 5^th groups (85.75+1.22 and 84.60+1.11% respectively) compared with the indicator in rats of the 2^nd group that didn't receive GRE. The total number of myofibrils in apoptosis in rats of the 2, 3 and 5^th groups after EPE exceeded (p<0.05) the indicator in control rats. GRE administration to the animals of the 4^th (13.5 mg/kg body weight) and the 5^th (27 mg/kg body weight) groups ensured a decrease (p<0.05) of the total number of apoptotic myofibrils compared to rats of the 2^nd group. The minimum dosage of GRE used in rats of the 3^rd group (2.7 mg/kg body weight) did not have a reliable effect on the studied apoptosis indices. Conclusion. A dose-dependent anti-apoptotic effect of the GRE BAC on the myofibrils of skeletal muscles has been demonstrated on the EPE model in rats. The most pronounced effect was observed with GRE administration at a daily dose of 13.5 mg/kg body weight (in terms of ginsenosides). When using the minimum and maximum GRE dosage (2.7 and 27 mg/kg body weight), the proportion of myofibrils in apoptosis remained elevated relative to the control group. Thus, the data obtained confirm the concept that one of the mechanisms of the adaptogenic effect of ginseng BAC is a decrease in the apoptosis activity in skeletal muscle myofibrils induced by EPE.