五味子(Schisandra chinensis)为木兰科植物，原产于中国东北部、日本、韩国和俄罗斯远东地区。因其果实具有甜、苦、辣、咸、酸五种味道，故名五味子(Jia et al., 2023)。五味子在传统中医学中有着悠久的药用历史，被列为《神农本草经》中的上品中药，具有强身健体的功效(Yang et al., 2022)。现代药理学研究进一步揭示了五味子及其提取物在神经、心血管和胃肠道疾病的治疗中的多种药理作用，如减轻疲劳、预防线粒体功能障碍、改善睡眠、增强免疫力，并表现出抗氧化、抗炎、抗病毒、抗癌、抗衰老、抗糖尿病及保护肝脏和皮肤等多种生物活性(Zhang et al.,2022)。五味子的主要活性成分包括木脂素、鞣质、黄酮类化合物、维生素及其他生物活性化合物(Kopustinskiene and Bernatoniene, 2021)。有研究表明，五味子和木瓜的混合提取物(HX108-CS)通过降低乳酸积累，可以提升运动能力并减轻骨骼肌损伤(Oh et al.,2013)，但具体作用化合物的机制尚未得到深入研究。戈米辛N (Gomisin N, GN)是一种从五味子中提取的小分子木脂素，已知具有抗炎、抗氧化、抑制黑素生成、抗癌和抗肥胖等多种药理作用。研究表明，戈米辛N可以通过激活PI3K/AKT/mTOR通路抑制自噬，从而减轻脑缺血再灌注损伤(Li et al., 2023)。此外，戈米辛N还能减少炎性细胞因子的产生(Hosokawa et al., 2017)，抑制黑素生成(Chae et al., 2017)，并通过调节PI3K-Akt和mTOR-ULK1通路在体外发挥抗肝癌作用(Zhu et al., 2020)。戈米辛N也被证明可以通过调节脂质代谢和氧化应激来减轻乙醇诱导的肝损伤(Nagappan et al., 2018)，并通过抑制脂肪生成防止高脂肪饮食引起的肥胖(Jang et al., 2017)。基于其抗氧化和抗炎等特性，戈米辛N可能对运动损伤具有潜在的保护作用。体育锻炼有助于预防糖尿病、癌症、心血管疾病、高血压、肥胖症、骨质疏松症和抑郁症等多种慢性疾病。然而，高强度或长时间锻炼可能导致骨骼肌组织损伤。线粒体是为细胞提供能量的关键细胞器，通过ATP的生成支持机体的生命活动。线粒体功能的改善与更好的运动表现和健康密切相关(Nunnariand Suomalainen, 2012)。适度运动通过调节线粒体的生物合成、融合、裂变和自噬等过程来增强线粒体功能，但过度运动可能会导致线粒体结构改变、功能失调及能量代谢紊乱，从而引发骨骼肌细胞损伤(Danieli et al., 2023)。戈米辛N通过激活AMP活化蛋白激酶，促进线粒体生物合成，从而对线粒体功能产生积极影响(Jung et al., 2017)。基于上述研究背景，本研究旨在探讨戈米辛N在运动性骨骼肌损伤(exercise-induced muscle damage,EIMD)中的修复作用，以期揭示五味子木脂素戈米辛N在运动医学领域中的潜在应用价值。

1、结果与分析

1.1戈米辛N减轻了EIMD大鼠骨骼肌损伤

乳酸脱氢酶(LDH)和肌酸激酶(CK)是评价肌肉损伤的重要生化指标。结果显示，C组(对照组)大鼠的血清LDH和CK水平分别为(147.85±15.09) U/L和(104.26±4.96) U/L，而E组(运动损伤组)大鼠的LDH和CK水平显著升高，分别达到(420.72±26.24) U/L和(280.02±19.90) U/L (P<0.05)，表明下坡跑引起了明显的骨骼肌损伤(图1)。在接受1和10 mg/kg剂量戈米辛N治疗的大鼠(E+1GN组和E+10GN组)，其LDH和CK水平无显著变化(P>0.05)，提示低剂量戈米辛N对运动性肌肉损伤无显著影响。然而，随着戈米辛N剂量增加至20、40、80 mg/kg (E+20GN组, E+40GN组, E+80GN组)，大鼠的血清LDH和CK水平显著降低(P<0.05)，其中80 mg/kg剂量组的LDH和CK水平降至(219.42±23.84) U/L和(151.30±10.33) U/L，显著优于运动损伤组(E组)。HE染色结果(图2)进一步支持上述生化检测结果。C组骨骼肌组织结构完整，无损伤迹象；E组大鼠的骨骼肌组织明显损伤，表现为肌纤维断裂、扭曲，肌细胞肿胀、变形及白细胞浸润。E+1GN组和E+10GN组的骨骼肌形态与E组相似，未见明显改善。相比之下，E+20GN组、E+40GN组和E+80GN组的骨骼肌损伤显著减轻，肌纤维结构较为完整，白细胞浸润减少。以上结果表明，20 mg/kg及以上剂量的戈米辛N对EIMD大鼠具有显著的骨骼肌保护作用，有效减轻了运动性骨骼肌损伤。

1.2戈米辛N抑制了EIMD大鼠骨骼肌氧化应激

运动性骨骼肌损伤(EIMD)与活性氧(ROS)大量形成引起的氧化应激反应密切相关。过度运动可导致脂质过氧化产物如丙二醛(MDA)的过度累积，从而引起细胞氧化损伤；而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)是清除ROS的主要抗氧化酶。戈米辛N对EIMD大鼠骨骼肌氧化应激反应结果显示(图3)，下坡跑离心运动(E组)导致大鼠骨骼肌SOD和CAT活性显著下降[分别为(48.93±5.77) U/mg prot和(33.98±1.93) U/mg prot]，而MDA水平显著升高至(36.51±2.80) nmol/mg prot (P<0.05)，表明氧化应激显著增强。在低剂量(1和10 mg/kg)戈米辛N处理组(E+1GN组 和E +10GN组)，SOD和CAT活 性 以 及MDA水平与E组无显著差异(P>0.05)，提示低剂量戈米辛N对骨骼肌氧化应激无显著影响。然而，随着戈米辛N剂量的增加至20、40和80 mg/kg (E+20GN组, E+40GN组, E+80GN组)，SOD和CAT活性显著升高，分别在80 mg/kg剂量组达到(87.12±6.58) U/mg prot和(62.59±3.70) U/mg prot；同时，MDA水平显著下降，在80 mg/kg剂量组降至(20.01±2.88)nmol/mg prot (P<0.05)。这些结果表明，20 mg/kg及以上剂量的戈米辛N能够显著抑制EIMD大鼠骨骼肌的氧化应激反应，通过增强抗氧化酶SOD和CAT的活性、减少氧化产物MDA的积累，保护骨骼肌免受氧化损伤。

图1戈米辛N降低了EIMD大鼠血清肌肉损伤指标水平

图2大鼠骨骼肌HE染色图像

图3戈米辛N抑制了EIMD大鼠骨骼肌氧化应激

1.3戈米辛N抑制了EIMD大鼠骨骼肌炎症基因转录

骨骼肌损伤通常伴随着炎症反应，主要表现为促炎因子的过度生成，这些因子包括肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)和白细胞介素6药用植物五味子提取物戈米辛N在运动性骨骼肌损伤中的修复作用

图4戈米辛N抑制了EIMD大鼠骨骼肌炎症基因转录

图5骨骼肌透射电子显微镜图像

抑制这些炎症因子的表达是缓解肌肉损伤的重要途径。戈米辛N对EIMD大鼠骨骼肌炎症基因转录的影响结果显示(图4)，与对照组(C组)相比，运动损伤组(E组)大鼠的骨骼肌中TNF-α、IL-1β 和IL-6 mRNA水平显著升高，分别为572.53±51.72、461.18±55.60和643.68±46.34 (P<0.05)，表明运动引起了显著的炎症反应。在低剂量戈米辛N处理组(E+1GN组和E+10GN组)，骨骼肌TNF-α、IL-1β 和IL-6 mRNA水平与E组相比无显著差异(P>0.05)，提示低剂量的戈米辛N对骨骼肌的炎症基因表达无明显抑制作用。然而，在较高剂量的戈米辛N (20, 40和80 mg/kg)处理组中，这些炎症因子的mRNA水平显著下降。尤其是80 mg/kg组(E+80GN)，TNF-α、IL-1β 和IL-6的mRNA水平分别 降 低 至209.53±13.11、256.58±12.76和223.84±17.42 (P<0.05)，显著低于运动损伤组。上述结果表明，20 mg/kg及以上剂量的戈米辛N显著抑制了EIMD大鼠骨骼肌的炎症反应，通过下调炎症基因(TNF-α, IL-1β 和IL-6)的转录，缓解了运动引起的骨骼肌炎症。

1.4戈米辛N改善了EIMD大鼠骨骼肌线粒体功能

骨骼肌线粒体功能在运动损伤过程中容易受到破坏，表现为线粒体结构异常、膜电位(MMP)降低、ATP生成减少以及线粒体呼吸链复合物活性下降。透射电子显微镜图像(图5)显示，对照组(C组)大鼠的线粒体结构完整清晰，而E组(运动损伤组)大鼠的线粒体结构异常，表现为体积增大、肿胀及嵴断裂，提示运动诱导的线粒体损伤。E+1GN组和E+10GN组大鼠的线粒体结构与E组类似，未见明显改善；然而，在20、40和80 mg/kg戈米辛N处理组(E+20GN组, E+40GN组和E+80GN组)，线粒体结构显著改善，体积和形态更接近正常状态。采用JC-1荧光探针检测线粒体膜电位(MMP)，结果显示E组大鼠的MMP显著下降，为1.98±0.14，与对照组的4.66±0.54相比明显降低(P<0.05)，提示线粒体功能障碍。20 mg/kg及以上剂量的戈米辛N显著提高了大鼠骨骼肌的MMP，尤其在80 mg/kg组，MMP升高至3.83±0.24 (P<0.05) (图6A)。此外，E组大鼠的骨骼肌ATP含量显著降低，为(1.22±0.11)μmol/mg prot，较对照组的(3.11±0.19)μmol/mgprot显著减少(P<0.05)，表明线粒体能量生成受损。24820、40和80 mg/kg戈米辛N治疗显著提高了ATP含量，80 mg/kg组达到(2.54±0.21)μmol/mg prot (P<0.05) (图6B)。线粒体呼吸链复合物中的COXⅠ和COXⅣ是ATP生成的重要酶，其活性降低是线粒体功能

图6戈米辛N改善了EIMD大鼠骨骼肌线粒体功能

结果显示，E组大鼠骨骼肌COXⅠ和COXⅣ活性显著下降，分别为(33.96±2.52)和(8.95±1.12)μmol·min-1·mg-1 prot (P <0.05)，显著低于对照组。20 mg/kg及以上剂量的戈米辛N显著提高了COXⅠ和COXⅣ活性，在80 mg/kg组中，COXⅠ和COXⅣ活性分别恢复至(80.32±7.84)和(23.95±2.28)μmol·min-1·mg-1 prot (P<0.05) (图6C)。

1.5戈米辛N提高了EIMD大鼠骨骼肌AMPKα 磷酸化水平

AMPK (AMP活化蛋白激酶)是细胞能量代谢的重要调控中枢，具有促进线粒体生物合成的功能，其活性主要通过磷酸化形式(p-AMPKα)来实现。测定戈米辛N对EIMD大鼠骨骼肌AMPKα 磷酸化水平的结果(图7)显示，与对照组(C组)相比，运动损伤组(E组)大鼠的骨骼肌AMPKα 磷酸化水平显著降低，为0.20±0.02，与对照组的1.00±0.05相比有显著差异(P<0.05)，表明运动引起的能量应激导致AMPKα活性受损。在低剂量戈米辛N处理组(E+1GN组和E+10GN组)，AMPKα 磷酸化水平未见显著改善，仍维持在0.20±0.02左右(P>0.05)，与E组无显著差异。相反，随着戈米辛N剂量增加至20、40和80 mg/kg (E+20GN组, E+40GN组和E+80GN组)，AMPKα 的磷酸化水平显著升高，其中80 mg/kg剂量组(E+80GN)的磷酸化水平恢复至0.83±0.10 (P<0.05)，接近对照组水平。综上所述，20 mg/kg及以上剂量的戈米辛N通过显著提高骨骼肌AMPKα 的磷酸化水平，恢复其活性，从而有助于促进线粒体生物合成并改善能量代谢。这些结果表明，戈米辛N可能通过激活AMPKα 信号通路发挥保护骨骼肌的作用，为其在运动性肌肉损伤干预中的潜在应用提供了实验依据。

表1引物序列

2、材料与方法

2.1实验动物本

实验选用6周龄，体重200 g的雄性SpragueDawley (SD)大鼠，由东南大学实验动物中心提供(许可证号: SYXK (苏)2023-0040)。所有实验动物饲养于无特定病原体(SPF)级动物房，环境温度控制在(22±4)℃，相对湿度为50%~60%，采用12 h明暗循环。实验过程中，大鼠自由摄取SPF级饲料和纯净水。实验的所有操作均遵循东南大学动物伦理委员会的指导原则，并获得批准。

2.2戈米辛N的提取与纯化

选用成熟的五味子果实，经过阴凉通风干燥或250在50℃以下的烘箱中烘干至恒重后，粉碎成60目以下的粗粉。将五味子粗粉与95%乙醇按1∶10的质量比混合，在60℃下超声提取2 h，提取液经滤纸过滤后，使用旋转蒸发仪在50℃以下浓缩至干，获得乙醇提取物。将浓缩的乙醇提取物用水溶解后，用石油醚、乙酸乙酯和正丁醇依次进行液-液萃取，收集乙酸乙酯层并浓缩，得到富含木脂素的部分。将乙酸乙 酯 萃 取 物 溶 解 于 少 量 乙 醇 并 加 载 于 硅 胶 柱(200~300目)，使用氯仿-甲醇(95∶5)洗脱，结合薄层色谱(TLC)检测收集戈米辛N组分。为进一步纯化，使用反相高效液相色谱(HPLC)进行分离，以乙腈-水(45∶55)为流动相，检测波长为254 nm，收集纯度较高的戈米辛N峰。高纯度组分经减压浓缩并加入冰乙酸或甲醇结晶，最终在真空干燥箱中40℃下干燥至恒重，得到纯度较高的戈米辛N粉末。纯度通过HPLC或质谱(MS)进行鉴定，以确保化合物的质量。

2.3动物分组及处理

SD大鼠随机分为7组(每组n=12)：对照组(C组)、运动损伤组(E组)以及运动损伤加不同剂量戈米辛N处理组(E+1GN组, E+10GN组, E+20GN组,E+40GN组和E+80GN组)。C组大鼠未进行运动诱导，安静饲养，作为正常对照。E组及各GN处理组大鼠通过下坡跑离心运动诱导运动性骨骼肌损伤(EIMD)。C组和E组：每天灌胃0.5%羧甲基纤维素钠(CMC-Na)溶液作为对照处理。E+1GN组、E+10GN组、E+20GN组、E+40GN组和E+80GN组：分别灌胃1、10、20、40和80 mg/kg的戈米辛N溶液，每日给药2 h后进行运动训练。在开始正式实验前，所有大鼠进行了跑台适应性训练，剔除无法完成跑步任务的大鼠。运动诱导EIMD的具体方案参照Armstrong等(1983)的方法：使用安徽耀坤ZL-013D小动物实验跑步机，在-16°坡度、16 m/min速度下运行90 min。给药及运动训练持续4周。

2.4取样和样品制备

在末次给药后24 h，收集大鼠腹主动脉血2 mL，4℃下以3 000 r/min离心10 min，分离血清后储存于-80℃冰箱中以备后续分析。随后，大鼠经2%戊巴比妥钠麻醉后处死，分离腓肠肌组织。部分组织经4%多聚甲醛固定48 min后，制备石蜡切片以用于组织形态学观察。剩余腓肠肌样本置于-80℃冰箱中保存，以备其他生化检测。

2.5骨骼肌损伤的评估及氧化应激指标检测

采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清中乳酸脱氢酶(LDH)和肌酸激酶(CK)水平以评估肌肉损伤。骨骼肌损伤情况通过苏木精-伊红(HE)染色进行组织病理学观察。骨骼肌组织匀浆的氧化应激指标，包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)含量，采用微量法检测。所有检测严格按照试剂盒制造商的说明操作。

2.6 RT-qPCR检测骨骼肌炎症基因转录

将采集的腓肠肌组织用锡箔纸包裹后置于液氮中速冻，并储存于-80℃冰箱。采用TRIzol法提取总RNA，利用First-Strand cDNA Synthesis SuperMix (上海博湖生物科技有限公司)逆转录合成cDNA。PCR反应在博日LineGene 9600 Plus荧光定量PCR仪上使用Power SYBRⓇGreen PCR Master Mix (美国ABI公司)进行。PCR程序为：95℃预变性30 s；95℃变性10 s，60℃退火延伸30 s，共40个循环。相对mRNA水平通过2-ΔΔCt方法计算，β-actin作为内参基因。所用引物的序列已列出(表1)。

2.7骨骼肌透射电子显微镜观察

取骨骼肌组织，用2.5%戊二醛在4℃固定2 h，接着用1%四氧化锇溶液在4℃固定2 h。样本经梯度乙醇脱水后，用包埋液包埋并制备超薄切片(40 nm)。切片经乙酸铀酰染色20 min及枸橼酸铅染色20 min，使用JEM-2100透射电子显微镜观察细胞和线粒体结构。

2.8骨骼肌线粒体膜电位(MMP)检测使用

JC-1荧光探针检测线粒体膜电位(MMP)。从骨骼肌组织中分离线粒体，加入JC-1染色液(0.1 mL药用植物五味子提取物戈米辛N在运动性骨骼肌损伤中的修复作用The Repair Effects of Gomisin N Extracted from Schisandra chinensis on Exercise-Induced Muscle Damage 251分子植物育种Molecular Plant Breeding线粒体与0.9 mL染色液)。样品混匀后，用F4500荧光分光光度计检测JC-1单体(激发波长490 nm,发射波长530 nm)和聚集体(激发波长525 nm,发射波长590 nm)。JC-1聚集体与单体的荧光比值用于评估MMP。

2.9骨骼肌线粒体ATP的检测利用

ATP检测试剂盒测定骨骼肌组织中的ATP含量。将骨骼肌组织用裂解液裂解后，4℃、12 000×g离心5 min，取100μL上清液与100μLATP检测工作稀释液混合，室温避光孵育3 min。使用SpectraMax M2多波长酶标仪测定发光强度，并根据蛋白质含量标准化总ATP水平。

2.10骨骼肌COXⅠ和COXⅣ的检测

用线粒体分离试剂盒从骨骼肌组织中分离线粒体，采用分光光度法检测细胞色素c氧化酶(COX I和COX IV)的活性。

2.11 Western blot提取腓肠肌组织总蛋白，并用BCA法测定蛋白浓度。等量蛋白样品通过10% SDS-PAGE电泳分离后，转移至PVDF膜。用5% BSA封闭膜1.5 h，随后用AMPKα、p-AMPKα 和GAPDH一抗(稀释1∶1 000)在4℃孵育过夜。洗涤膜后，与HRP标记的二抗(1:1 000)在室温孵育1 h。使用ECL发光试剂显影条带，并用ImageJ软件分析条带的灰度值。

2.12统计分析数据分析

采用SPSS 26.0软件。多组间差异采用单因素方差分析(ANOVA)，两组间差异使用Tukey事后检验。结果以均值±标准差表示，统计学显著性设定为P<0.05。

3、讨论

五味子作为一种传统中草药，具有广泛的药理活性，包括保肝、调节血糖、抗抑郁等多种功效，其药效主要来源于复杂的化合物群(He et al., 2024)。其中，木脂素是一类具有广泛生物活性的次生代谢物，已被证实具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等多种作用(Rodríguez-García et al., 2019)。戈米辛N是五味子中的一种重要木脂素，具备显著的抗炎和抗氧化活性(Bak et al., 2023; Song et al., 2024)。本研究首次系统评估了戈米辛N在运动性骨骼肌损伤(EIMD)中的药用植物五味子提取物戈米辛N在运动性骨骼肌损伤中的修复作用The Repair Effects of Gomisin N Extracted from Schisandra chinensis on Exercise-Induced Muscle Damage 249分子植物育种Molecular Plant Breeding作用，发现20、40、80 mg/kg剂量的戈米辛N能够显著减轻EIMD大鼠的骨骼肌损伤，表明其在防治EIMD方面具有潜力。运动诱导的骨骼肌损伤常伴随氧化应激和炎症反应，这些过程会加剧肌肉损伤(Nobari et al., 2021)。在剧烈运动中，自由基和ROS水平显著升高，抗氧化系统被削弱，从而导致脂质过氧化和生物分子损伤(Mariacher et al., 2014; Ma et al., 2021)。

本研究表明，20、40、80 mg/kg的戈米辛N显著提高了EIMD大鼠骨骼肌中抗氧化酶SOD和CAT的活性，降低了MDA的水平，显著抑制了氧化应激反应。这与戈米辛N已知的抗氧化特性一致(Araki et al., 2016; Baket al., 2023)，进一步证实了其在运动性骨骼肌损伤中抑制氧化应激的作用机制。炎症在运动性肌肉损伤中的作用也十分显著，炎性细胞因子如TNF-α、IL-1β 和IL-6的升高会加剧肌肉损伤(Kawanishi et al., 2016a; 2016b; Markuset al., 2021)。本研究显示，20 mg/kg及以上剂量的戈米辛N显著降低了这些促炎细胞因子的mRNA水平，减轻了运动诱导的骨骼肌炎症。这表明戈米辛N不仅通过抗氧化机制，还通过抗炎作用来缓解运动性骨骼肌损伤(Hosokawa et al., 2017; Nagappan et al.,2018)，从而发挥保护作用。线粒体是细胞的能量中心，其功能状态对骨骼肌的健康至关重要(Li et al., 2021)。本研究观察到，20、40、80 mg/kg的戈米辛N治疗改善了EIMD大鼠骨骼肌线粒体的结构和功能，包括提高线粒体膜电位(MMP)、ATP含量及COX I和COX IV的活性，这些变化可能是戈米辛N抗氧化和抗炎作用共同作用的结果。线粒体功能的恢复对于维持肌肉健康和提高运动能力至关重要(Capaldi, 1982; Fatouros and

图7戈米辛N提高了EIMD大鼠骨骼肌AMPKα 磷酸化水平

此外，AMPK作为细胞能量的主要调节因子，通过促进线粒体生物合成来调控骨骼肌的能量代谢(Mounier et al., 2015; Thomson, 2018)。本研究发现戈米辛N显著提高了EIMD大鼠骨骼肌AMPKα 的磷酸化水平，这可能是其促进线粒体生物合成、改善线粒体功能的重要机制之一(Jung et al., 2017)。这一结果提示戈米辛N可以通过激活AMPK信号通路，在运动性骨骼肌损伤的修复过程中发挥积极作用。综上所述，本研究表明戈米辛N能够显著改善EIMD大鼠的骨骼肌损伤，主要通过抑制氧化应激和炎症反应、改善线粒体功能及激活AMPK信号通路来实现。戈米辛N在运动医学领域具有重要的研究和开发价值，可能用于运动损伤的预防和治疗。未来的研究应进一步明确戈米辛N的作用机制，并探索其在不同运动强度和损伤模型中的应用潜力。

文章来源:王玉斌,王旭畅.药用植物五味子提取物戈米辛N在运动性骨骼肌损伤中的修复作用[J].分子植物育种,2025,23(01):245-253.