具体实施方式
为了实现上述目的,本发明提供了用于改善运动性能、疲劳恢复或预防氧化响应的包含人参属植物叶提取物、经加工的人参属植物叶提取物或二者的混合物作为活性成分的组合物。
根据本发明的一个实施方案,所述人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物提供包含原人参三醇的3-O-糖苷和原人参二醇的3-O-糖苷的组合物。在人参属植物叶提取物中,原人参三醇的3-O-糖苷∶原人参二醇的3-O-糖苷的含量比优选为1∶0.1至1,更优选1∶0.5至1。在经加工的人参属植物叶提取物中,原人参三醇的3-O-糖苷∶原人参二醇的3-O-糖苷的含量比为1∶0.1至1.5,优选1∶0.5至1.5,更优选1∶0.7至1.5。在人参属植物叶提取物和所述植物叶提取物的经加工的产物的混合物中,原人参三醇的3-O-糖苷∶原人参二醇的3-O-糖苷的含量比为1∶0.1至1.5,优选1∶0.5至1.5,更优选1∶0.7至1.5。原人参二醇的3-O-糖苷包含如Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3(R,S)、Rg5、Rk1等人参皂苷。原人参三醇的3-O-糖苷包含如Re、Rg1、Rg2等人参皂苷。对于运动性能和疲劳恢复作用和抗氧化作用而言,在上述含量比范围内可获得益处。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,所述人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物各自包含总含量为30重量%或更多,优选40重量%或更多的人参皂苷。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,所述人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物中包含选自由Rg3、Rg5和Rk1组成的组中的一种或多种人参皂苷作为活性成分。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物中包含占组合物总重量1.5重量%或更多的原人参二醇,例如Rg3、Rg5和Rk1。经加工的人参属植物叶提取物以及人参属植物叶提取物和所述叶提取物的经加工的产物的混合物包含占组合物总重量10重量%或更多的原人参二醇,例如Rg3、Rg5和Rk1。对于运动性能和疲劳恢复作用和抗氧化作用而言,在上述含量比范围内可获得益处。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物和二者的混合物中包含40%或更多的总人参皂苷,和90%或更多的总皂苷。特别地,人参属植物叶提取物包含50%或更多的总人参皂苷。
表1显示了UG0712(人参属植物叶提取物和所述叶提取物的经加工的产物的混合物)与人参产品的人参皂苷含量的比较结果。从表1中可知与其它可商购的人参产品相比,本发明的人参属植物叶提取物具有更高含量的人参皂苷。
表1.UG0712与市售的人参产品的人参皂苷含量的比较
本发明人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物中所含的原人参二醇如Rg3、Rg5和Rk1的结构和物理化学性质显示在表2中。
表2.Rg3、Rg5和Rk1的结构和物理化学性质
在本发明中,所述人参属植物可以为人参、竹节参、西洋参、三七、三叶参、假人参、越南人参、Panax elegatior、狭叶竹节参和羽叶三七等,但不限于此。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,所述人参属植物叶提取物和经加工的人参属植物叶提取物可分别以1∶0.1至10,优选1∶0.1至5,更优选1∶0.1至3,更优选1∶0.5至2的含量比混合。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,人参属植物叶提取物、经加工的人参属植物叶提取物或二者的混合物增加运动性能、抑制疲劳标志物的积聚,和预防氧化响应,且增加与最大氧消耗有关的有氧运动能力,即肺运动耐力,并因此可用于改善体力和运动能力。
具体地,本发明的人参属植物叶提取物、经加工的人参属植物叶提取物或二者的混合物改善动物的运动能力,抑制肌肉和/或血液中因运动导致的疲劳标志物如CK(肌酸激酶)、LDH(乳酸脱氢酶)、乳酸盐、皮质酮的积聚,通过增加CS(柠檬酸合酶)活性而改善运动性能,通过抑制NO(一氧化氮),抑制SOD(过氧化物歧化酶)氧化和增加GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)活性而防止氧化响应,通过提高VO2最大值和AT(无氧阈值)而改善运动能力。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,所述人参属植物叶提取物和经加工的人参属植物叶提取物的混合物可为粉末形式,但不限于粉末形式。粉末形式的提取物可通过冷冻干燥、热空气干燥、电磁波等制备。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,人参属植物叶提取物可通过用选自水、C1-4醇或其混合物中的提取溶剂进行回流-提取而获得。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,经加工的人参属植物叶提取物可通过如下方法获得:用选自水、C1-4醇或其混合物中的提取溶剂进行回流提取,冷冻干燥回流提取物,通过向其中加入水和冰醋酸并同时在60至100℃下搅拌来加工经冷冻干燥的提取物,和干燥经加工的提取物。
在根据本发明的组合物的一个实施方案中,人参属植物叶提取物和所述叶提取物的经加工的产物的混合物通过以下步骤获得:
(a)将人参属植物叶用选自水、C1-4醇或其混合物中的提取溶剂进行回流提取,随后冷冻干燥回流提取物,以获得人参属植物叶提取物粉末;
(b)通过向其中加入水和冰醋酸并同时在60至100℃下搅拌来加工人参属植物叶提取物粉末,干燥经加工的提取物,以获得所述叶提取物粉末的经加工的产物,和
(c)将获自步骤(a)的人参属植物叶提取物粉末与获自步骤(b)的所述叶提取物粉末的经加工的产物混合。
提取溶剂可以为水、C1-4醇或其混合物,且醇优选乙醇,更优选70%乙醇。
在根据本发明的组合物中,人参属植物叶提取物和经加工的人参属植物叶提取物的混合物可进一步包含具有相同或相似功能的一种或多种活性组分。
根据本发明的组合物的一个实施方案可进一步包含选自由角鲨烯、三白草水提取物、无梗五加水提取物、蛹虫草和日本拟青霉的水提取物、氨基酸或其衍生物如牛磺酸、肌酸、谷氨酰胺、L-精氨酸、L-肉碱、磷脂酰胆碱、可乐果粉或提取物、维生素和矿物质组成的组中的一种或多种组分。
所述三白草、无梗五加,以及蛹虫草和日本拟青霉的水提取物可根据常规方法制备,或购自可商购产品的提取物。
角鲨烯为具有6个双键的高度不饱和的烃化合物,且通常通过从鲨鱼肝油提取并纯化提取物而获得。角鲨烯具有生理活性如供氧作用,杀菌活性等。特别地,已知角鲨烯与水中的氢结合并从中释放出氧,所述氧被提供给体内的细胞,以活化细胞。
三白草为多年生植物,且具有多种药理学活性。已知其在预防和治疗成人疾病如便秘、糖尿病、肝病、癌症、高血压、心脏病、妇科病和肾病中具有显著作用。
无梗五加属于五加科(Araliaceae),且其干燥的根和树皮已被用于治疗胃病、关节炎、腰痛、退化性关节炎综合征(degenerative arthritis syndrome)、浮肿、脚气、挫伤、肿胀等。
蛹虫草或日本拟青霉为子囊菌(Ascomycete)科的小型真菌,其寄生在昆虫上,并在宿主昆虫的尸体内产生子囊果。已知蛹虫草或日本拟青霉清洁支气管,消除血管中的杂质,并增强心脏收缩力。还已知对细胞活化和再生、免疫功能增强、血糖水平正常化,以及贫血和肥胖的治疗有效。
氨基酸或其衍生物如牛磺酸、肌酸、谷氨酰胺、L-精氨酸和L-肉碱可帮助运动后肌肉疲劳恢复,且可直接用作能量来源。
磷脂酰胆碱是含脂类、磷和氮的化合物,且大量存在于蛋黄、大豆油、肝、脑等中。磷脂酰胆碱是细胞膜的主要组分之一,且已知作为有效的疲劳恢复物质。
可乐果属于梧桐科(Sterculiaceae),且以源自非洲热带地区的含咖啡因的苏丹可乐果(Cola acuminate)或光亮可乐果(Cola nitida)为代表。其已被用作生产无醇饮料和药物的原料,和作为用于治疗药物中毒、宿醉和腹泻的草药。可乐果可以提取物或粉末形式加入到本发明的组合物中。
可用于本发明的维生素包括维生素B1、维生素B2、维生素B6、烟酰胺和维生素C。矿物质包括MgCl2、KCl、NaCl、乳酸钙、柠檬酸铵铁等,其可用在混合物中。
根据本发明的组合物可用作用于改善运动性能、疲劳恢复和抑制氧化响应的组合物。
除了上述活性成分外,根据本发明的组合物可进一步包含用于此组合物的给药的药学上可接受的载体。对于药学上可接受的载体,可使用盐水、无菌水、林格氏溶液、缓冲盐水、右旋糖溶液、麦芽糊精溶液、甘油、乙醇,也可使用它们中的两种或更多种的混合物。任选地,可加入其它常规添加剂如抗氧化剂、缓冲剂、抑菌剂等。此外,可通过进一步加入稀释剂、分散剂、表面活性剂、粘结剂和润滑剂将组合物配制为注射剂型如水溶液剂、混悬剂、乳剂等,小球剂、胶囊剂、颗粒剂或片剂。此外,根据疾病或成分,可以优选地根据本领域合适的方法或Remington′s PharmaceuticalScience(最近的版本,Mack Publishing Company,Easton PA)中公开的方法来配制组合物。
根据给药目的,根据本发明的组合物可非胃肠道地[如静脉内(i.v.)、皮下、腹膜内(i.p.)或局部给药]或口服地给药,且根据每位患者的体重、年龄、性别、健康状况、饮食、给药周期和方法、排泄率、疾病严重性等,组合物的剂量可改变。
本发明涉及用于改善运动性能和疲劳恢复的方法,包括对有需要的对象给药包含人参属植物叶提取物或所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物的组合物。
本发明还涉及方法,所述方法用于降低运动诱导的氧化应激,降低选自由肌酸、肌酸激酶、乳酸脱氢酶(LDH)、乳酸盐和皮质酮组成的组中的一种或多种疲劳标志物的水平,或抑制NO(一氧化氮)或SOD(过氧化物歧化酶)氧化,或增加GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)活性,包括向有需要的对象给药包含人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物的组合物。
本发明涉及用于提高VO2最大值、AT(无氧阈值)或柠檬酸合酶活性的方法,所述方法包括向有需要的对象给药包含人参属植物叶提取物和所述叶提取物的经加工的产物的混合物的组合物。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,所述人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物包含原人参三醇的3-O-糖苷和原人参二醇的3-O-糖苷。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,在所述人参属植物叶提取物中,原人参三醇的3-O-糖苷∶原人参二醇的3-O-糖苷的比为1∶0.1至1,优选1∶0.5至1。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,在所述的植物叶提取物的经加工的产物中或在人参属植物叶提取物和所述植物叶提取物的经加工的产物的所述混合物中,原人参三醇的3-O-糖苷∶原人参二醇的3-O-糖苷的比为1∶0.1至1.5,优选1∶0.5至1.5,更优选1∶0.7至1.5。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,所述人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物和二者的混合物各自包含总量为30重量%或更多,优选40重量%或更多的人参皂苷。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,所述人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物中包含选自由Rg3、Rg5和Rk1组成的组中的一种或多种人参皂苷。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,人参属植物叶提取物包含总量大于1.5重量%的Rg3、Rg5和Rk1,经加工的人参属植物叶提取物,或人参属植物叶提取物和所述叶提取物的经加工的产物的混合物包含总量大于10重量%的Rg3、Rg5和Rk1。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,所述人参属植物选自由人参、竹节参、西洋参、三七、三叶参、假人参、越南人参、Panax elegatior、狭叶竹节参和羽叶三七组成的组中。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,混合物中所述人参属植物叶提取物∶所述叶提取物的经加工的产物的混合比为1∶0.1至10,优选1∶0.1至5,更优选1∶0.1至3,更优选1∶0.5至2。
在根据本发明的方法的一个实施方案中,所述组合物进一步包含选自由角鲨烯、三白草水提取物、无梗五加水提取物、蛹虫草和日本拟青霉的水提取物、可乐果粉或提取物、维生素、矿物质、牛磺酸、肌酸、磷脂酰胆碱、谷氨酰胺、L-精氨酸和L-肉碱组成的组中的一种或多种组分。
本发明涉及人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物在制备用于改善运动性能和疲劳恢复或降低运动诱导的氧化应激的组合物中的应用。
本发明涉及人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物在制备用于提高VO2最大值、AT(无氧阈值)或柠檬酸合酶活性的组合物中的应用。
本发明涉及人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物在制备用于降低选自由肌酸、肌酸激酶、乳酸脱氢酶(LDH)、乳酸盐和皮质酮组成的组中的一种或多种疲劳标志物的水平的组合物中的应用。
本发明涉及人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物在制备用于抑制NO(一氧化氮)或SOD(过氧化物歧化酶)氧化,或增加GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)活性的组合物中的应用。
本发明涉及人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物在治疗运动诱导的疲劳或运动诱导的氧化应激中的应用。
本发明涉及人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物在通过降低选自由肌酸、肌酸激酶、乳酸脱氢酶(LDH)、乳酸盐和皮质酮组成的组中的一种或多种疲劳标志物的水平而治疗运动诱导的疲劳中的应用。
本发明涉及人参属植物叶提取物、所述叶提取物的经加工的产物或二者的混合物在通过抑制NO(一氧化氮)或SOD(过氧化物歧化酶)氧化,或增加GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)活性而治疗运动诱导的氧化应激中的应用。
将根据以下实施例详细说明本发明。然而,应理解以下实施例仅用于说明本发明,且本发明的内容不限于以下实施例。
实施例
实验例1:预备步骤
(1)测试用动物的购买、检疫和驯化
购买7周龄的SD大鼠,且全部大鼠做兽医学检疫以观察它们的整体状况。将大鼠在实验环境下驯化约7天以选择合适的和健康的测试用大鼠。在实验期间,测试动物在22±2℃的温度、50±20%的相对湿度和12小时/昼/夜的条件下饲养。
(2)测试用动物的选择和分组
在分组前,为了选择无运动问题和具有平均运动性能的健康大鼠,使驯化的大鼠在踏车上运动。在排除不合格的大鼠后基于体重进行随机分组。
(3)标记
将饲养笼用包括测试数目、性别、组号、个体识别号、剂量、实验周期和负责人姓名的标识卡标记。每只大鼠用油笔通过尾标记法来标记。
(4)测试材料的制备
1)人参根提取物粉末的制备
将1kg干人参根与10L 70%乙醇混合,并在回流下提取3次,每次7小时。收集第一次、第二次和第三次的提取物并用5μm过滤部(filter housing)进行过滤。通过真空蒸发器将滤液(28L)在减压下浓缩至20Brix%。将浓缩物置于1kg单元的冷冻干燥盘中,并在深冷器中在-70℃冷冻48小时。将冷冻的浓缩物置于冷冻干燥器中,并干燥48小时以获得542g人参根提取物粉末(产率:54.2%)。
2)人参叶提取物粉末的制备
将2.5kg人参叶与25L 70%乙醇混合,并在回流下提取5小时。将提取物用5μm过滤部进行过滤。通过真空蒸发器将滤液(22L)在减压下浓缩至15Brix%。将浓缩物置于1kg单元的冷冻干燥盘中,并在深冷器中在-70℃下冷冻48小时。将冷冻的浓缩物置于冷冻干燥器(Ilshin Lab.SouthKorea)中,并干燥48小时以获得354g人参叶提取物粉末(产率:14.16%)。
3)经加工的人参叶提取物粉末的制备
在圆底烧瓶(2L)中将以上步骤2)中获得的100g人参叶提取物粉末与360至380mL和20至40mL冰乙酸(5至10%)混合。将混合物在60至100℃下加热2至6小时,同时搅拌。通过真空蒸发器将提取物(400mL)在减压下浓缩至20Brix%。将浓缩物置于冷冻干燥盘中,并在深冷器中在-70℃下冷冻48小时。将冷冻的浓缩物置于冷冻干燥器中,并干燥48小时以获得92.5g经加工的人参叶提取物粉末(产率:92.5%)。
4)人参叶提取物和经加工的人参叶提取物的混合物的制备
将以上步骤2)中获得的350g人参叶提取物和以上步骤3)中获得的650g经加工的人参叶提取物用带式混合器混合20分钟,以获得990g混合物(产率:99%)。
测试材料的剂量显示在表3中。将0.5%吐温20溶液用作阴性对照组;通过超声处理将从以上步骤1)中获得的人参根提取物粉末溶解在0.5%吐温20中,并用作阳性对照组,并将以上步骤2)至4)中获得的人参叶提取物、加工的人参叶提取物和二者的混合物溶解在0.5%吐温20中,并分别用作测试组1(UG0407)、测试组2(UG0507)和测试组3(UG0712)。
表3.测试材料
组
剂量(mg/kg)
阴性对照组(运载体)
阳性对照组(UG0714)
25
测试组1(UG0407)
25
测试组2(UG0507)
25
测试组3(UG0712)
25
(5)含量分析
为了分析从以上步骤1)至4)获得的提取物粉末,HITACHI HPLC系统(泵:L-7100,检测器:L-7455,界面:D-7000,柱加热炉:L-7300,自动取样器:L-7200)在以下条件下使用:
固定相:Capcell PAK C18(5μm),3.0*75mm
流动相:使用溶剂A(乙腈)和溶剂B(水)的梯度条件
流速:0.5mL/分钟
总分析时间:110分钟
柱温(Column over temperature):设为40℃
注射量:每个样品10μl
检测:使用UV检测器,在203nm下
人参皂苷Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Re和Rg1在60分钟内分离,Rg2、Rg3、Rg5和Rk1在70分钟后分离。将根据本方法制备的经冷冻干燥的人参粉末溶解在浓度为2mg/mL的乙醇中,以制备待分析的样品。制备浓度为0.2mg/mL的人参皂苷标准样品。分析结果显示在表4中。
表4.人参皂苷含量(%)
Rb1
Rb2
Rb3
Rc
Rd
Re
Rg1
Rg2
Rg3(R,S)
Rg5
Rk1
|
UG0714
1.25
0.65
0.17
1.35
1.08
1.82
0.93
ND
0.34
0.36
0.09
UG0407
1.3
2
1
3.6
14.1
19.7
8
5.3
1
0.4
0.3
UG0507
2.5
1.1
0
0.7
3.4
0
0
19.5
9.4
4.1
2.9
UG0712
0.8
1.6
0.5
1.1
7.8
5.7
2.1
12.1
6
2.4
1.8
如上表4所示,人参叶提取物、经加工的人参叶提取物和二者的混合物中Rg3、Rg5和Rk1的总含量是其在人参根中的总含量的2至20倍或更高。
(6)给药
从分组后那天起,使用zonde对测试动物每天一次地经口给药测试材料,运动组持续8周,其它(非运动)组持续9周。
(7)运动组和非运动组
为了评估运动性能、运动后抗疲劳和抗氧化作用,阴性对照组(运载体,0.5%吐温20)、阳性对照组(UG0714)和测试材料,即测试材料1(UG0407,人参叶提取物)、测试材料2(UG0507,经加工的人参叶提取物)和测试材料3(UG0712,人参叶提取物和经加工的人参叶提取物的混合物)给药至运动组,持续8周,和给药至非运动组,持续9周。使运动组在测试期间逐渐适应踏车运动,且在开始给药后第2周和第8周测定最大跑动距离。同时,在每次测定前,使非运动组适应5天运动,且在开始给药后第6周和第9周测定最大跑动距离。
(8)整体症状观察和体重测定
在每天的测试材料给药期间观察整体症状,每天一次,且在观察期间,每天检查一次大鼠是否死亡。在分组时、即将给药测试材料时、给药开始后的每周和即将尸体剖检时测定测试大鼠的体重。
(9)尸体剖检中血液和肌肉取样
在尸体剖检中,从大鼠的腹部采集全血,并分组用于抗疲劳标志物、血液中乳酸和皮质类固醇分析。各分析在4小时内进行。将肌肉样品在异戊烷中缓冲,并用液氮冷冻以使肌肉损伤最小化。将冷冻的肌肉样品保存在深冷器中。
实施例1:运动性能改善作用
(1)方法
1)测试样品的给药
能量改善作用通过测定踏车中的运动性能来评价,且将测试材料,即阴性对照(0.5%吐温20)、UG0714(人参根提取物,阳性对照)和测试材料1至3(UG0407、UG0507和UG0712)给药至大鼠。
2)测定
A.整体症状观察:在每天的测试材料给药期间观察整体症状,每天一次,且在观察期间,每天一次检查大鼠是否死亡。
B.体重测定:在分组时,即将给药测试材料时和给药开始后的每周进行大鼠体重测定。
C.非运动组的运动和最大运动能力测定:将测试材料给药至非运动组中的大鼠(n=10),持续9周,并在第6周和第9周测定大鼠的最大运动能力。运动在踏车上进行,并在4天内将坡度从0%增至15%,速度从20cm/秒增至40cm/秒,运动持续时间从10分钟增至20分钟,并在运动开始后第5天测定最大运动时间。在单个大鼠的10个结果中,去除最低和第二低的结果,并将较高的8个结果用于运动性能。
D.运动组的运动和最大运动能力测定:对于运动组中的大鼠(n=9),运动在踏车上进行,并在最初的4周内将坡度从0%增至15%,速度从20cm/秒增至30cm/秒,运动持续时间从30分钟增至40分钟。在随后的4周中,运动在15%的坡度,30cm/秒至40cm/秒的速度,和30至40分钟的运动持续时间下进行。以2天运动和随后2天休息的循环继续运动。在单个大鼠的9个结果中,去除最低和第二低的结果,并将较高的7个结果用于运动性能。
(2)结果
1)UG0407
如图2所示,在10%坡度、35cm/秒和电刺激诱导持续90分钟的9周运动后,自非运动组大鼠的最大跑动距离的测定结果可知,与阴性对照相比,给药人参叶提取物粉末(UG0407)的大鼠的运动性能在统计学上增加(p<0.01)。此外,与给药人参根提取物粉末(UG0714,阳性对照组)的大鼠相比,给药UG0407的大鼠的运动性能显著增加。
因此,证实与人参或阴性对照组相比,给药UG0407改善动物的运动性能。
2)UG0507
如图3所示,在10%坡度、35cm/秒和电刺激诱导持续90分钟的9周运动后,自非运动组大鼠的最大跑动距离的测定结果可知,与阴性对照相比,给药经加工的人参叶提取物粉末(UG0507)的大鼠的运动性能在统计学上增加(p<0.0005)。此外,与给药人参根提取物粉末(UG0714,阳性对照组,p<0.05)的大鼠相比,给药UG0507的大鼠的运动性能在统计学上增加。
因此,可知与人参或阴性对照组相比,给药UG0507改善动物的运动性能。
3)UG0712
如图4所示,在5%坡度、30cm/秒和电刺激诱导持续90分钟的2周运动后,从运动组大鼠的最大跑动距离的测定结果可知,与阴性对照相比,给药人参叶提取物和经加工的人参叶提取物粉末的混合物(UG0712)的大鼠的运动性能在统计学上增加(p<0.00001)。此外,与给药人参根提取物粉末(UG0714,阳性对照组,p<0.05)的大鼠相比,给药UG0712的大鼠的运动性能显著增加。
如图5所示,在15%坡度、35cm/秒和电刺激诱导持续90分钟的8周运动后,从运动组大鼠的最大跑动距离的测定结果可知,与阴性对照相比,给药人参叶提取物和经加工的人参叶提取物粉末的混合物(UG0712)的大鼠的运动性能在统计学上增加(p<0.01)。此外,与给药人参根提取物粉末(UG0714,阳性对照组,p<0.005)的大鼠相比,给药UG0712的大鼠的运动性能显著增加。
如图6所示,在5%坡度、35cm/秒和电刺激诱导持续90分钟的6周运动后,从非运动组大鼠的最大跑动距离的测定结果可知,与阴性对照相比,给药人参叶提取物和经加工的人参叶提取物粉末的混合物(UG0712)的大鼠的运动性能在统计学上增加(p<0.05)。此外,与给药人参根提取物粉末(UG0714,阳性对照组,p<0.05)的大鼠相比,给药UG0712的大鼠的运动性能显著增加。
如图7所示,在10%坡度、35cm/秒和电刺激诱导持续90分钟的9周运动后,从非运动组大鼠的最大跑动距离的测定结果可知,与阴性对照相比,给药人参叶提取物和经加工的人参叶提取物粉末的混合物(UG0712)的大鼠的运动性能在统计学上增加(p<0.001)。此外,与给药人参根提取物粉末(UG0714,阳性对照组,p<0.05)的大鼠相比,给药UG0712的大鼠的运动性能显著增加。
因此,证实与人参根提取物或阴性对照组相比,给药UG0712改善动物的运动性能。
实施例2.抗疲劳标志物的测定
为了通过测定长期和力竭运动的最大跑动距离来研究测试材料对运动应激的抗应激作用,在测定最大跑动距离之前和之后测定运动和非运动组中的血液中的抗疲劳标志物。为此,在最大运动测试前1天和运动后20分钟内,从颈静脉采集血样。肌酸激酶(CK)和LDH(乳酸脱氢酶)使用生化血液分析仪(Hitachi 7080,Japan)测定。肌酸通过使用QuantiChrom的肌酸分析试剂盒(DICT-500)测定。与厌氧氧化能力相关的LDH的吸光度通过使用分光光度计在37℃下测定,且全部测定值都以单位Umol/分钟/g表示。
此外,通过使用AssayMax皮质酮ELISA试剂盒(Gentaur,批号EC3001-1),测定运动组在第8周最大跑动后的血液中的乳酸和皮质类固醇,和非运动组在第9周最大跑动后的血液中的乳酸和皮质类固醇。测定结果显示在下表5至20中。
表5.运动组血液中的肌酸激酶(CK)
肌酸激酶是在多种组织类型中表达的酶。肌酸激酶消耗三磷酸腺苷(ATP)以催化肌酸向磷酸肌酸和二磷酸腺苷(ADP)的转化。临床上,血液中的肌酸激酶可用作心肌梗死、横纹肌溶解(严重肌肉破裂)、肌肉萎缩症和急性肾衰竭的标志物。
肌酸激酶水平在给药UG0507或UG0712(图8和9)的组中显著降低,由此可知通过给药UG0507或UG0712可有效预防由运动引起的肌肉损伤等。
表6.在第10周运动组血液中的肌酸
肌酸是疲劳标志物之一,且在肌肉中以磷酸肌酸的形式存在。在缺少氧的情况下,其将ADP磷酸化为ATP,并分解为肌酸和磷酸盐。在剧烈运动时肌酸水平增加。在给药UG0407的组中肌酸激酶水平降低,由此可知通过给药UG0407可降低运动引起的疲劳标志物的积聚(图10)。
表7.在第6周最大跑动测试后非运动组血液中的LDH
表8.非运动组肌肉中的LDH
表9.在第8周最大跑动测试后运动组血液中的LDH
表10.运动组肌肉中的LDH
LDH是参与糖解酶丙酮酸盐和乳酸盐之间的催化反应的酶,并存在于细胞质中。通常,运动后疲劳由乳酸过量积聚所引起,在长时间的连续的和强的肌肉收缩和由此导致的肌肉细胞中供氧不足的情况下,乳酸经由厌氧能量体系通过肌肉动作中所需的能量生成而产生。LDH是糖解过程中的良好标志物。
1)UG0407
当将UG0407给药至运动组时,与阴性对照组和阳性对照组相比,血液中LDH活性显著降低(图14)。由此结果可知,与非运动组相比,运动组中的LDH通常增加。这些结果看似是因为根据(according to)由经常运动引起的肌肉负荷增加的LDH酶活性的增加。
当给药UG0407时,运动组中LDH活性显著降低。从这些结果可预期给药UG0407有助于通过抑制肌肉中的乳酸生成和降低疲劳程度来改善运动性能。
2)UG0507
当将UG0507给药至非运动组时,与阴性对照组和阳性对照组相比,肌肉中LDH活性在统计学上降低(图13)。当将UG0507给药至运动组时,与阴性对照组和阳性对照组相比,肌肉中LDH活性显著降低(图16)。由此结果可知,与非运动组相比,运动组中的LDH通常增加。这些结果看似是因为根据由经常运动引起的肌肉负荷增加的LDH酶活性的增加。
当给药UG0507时,运动组中LDH活性显著降低。从这些结果可预期给药UG0507有助于通过抑制肌肉中的乳酸生成和降低疲劳程度而改善运动性能。
3)UG0712
当将UG0712给药至非运动组时,与阴性对照组和阳性对照组相比,血液中LDH活性在统计学上降低(图12)。当将UG0712给药至运动组时,与阴性对照组和阳性对照组相比,血液和肌肉中LDH活性显著降低(图15和17)。
由此结果可知,与非运动组相比,运动组中的LDH通常增加。这些结果看似是因为根据由经常运动引起的肌肉负荷增加的LDH酶活性的增加。
当给药UG0712时,运动组中LDH活性显著降低。从这些结果可预期给药UG0712有助于通过抑制肌肉中的乳酸生成和降低疲劳程度而改善运动性能。
表11.运动组血液中的乳酸
表12.运动组血液中的乳酸
表13.运动组血液中的乳酸
表14.非运动组血液中的乳酸
已知乳酸是与运动强度和持续时间紧密相关的主要疲劳标志物之一,其是丙酮酸盐经由还原反应产生的厌氧糖解响应的最后的中间体(endmediate)。乳酸水平因强烈运动应激增加,且如果乳酸积聚,则会导致身体酸化和与葡萄糖生成相关的各种因子受到抑制。
1)UG0407
从这些结果可知,与阴性对照组相比,UG0407处理组中的乳酸水平在统计学上降低(图18),因此运动性能可通过给药UG0407以降低由运动产生的疲劳因子而改善。这些结果提示由运动产生的疲劳因子降低,因此运动性能可通过给药UG0407而改善。
2)UG0507
从这些结果可知,与阴性对照组相比,UG0507处理组中的乳酸水平在统计学上降低,因此运动性能可通过给药UG0507以降低由运动产生的疲劳因子而改善。这些结果提示由运动产生的疲劳因子降低,因此运动性能可通过给药UG0507而改善。
3)UG0712
从这些结果可知,与阴性对照组相比,UG0712处理组中的乳酸水平在统计学上降低(图20和21),因此运动性能可通过给药UG0712以降低由运动产生的疲劳因子而改善。这些结果提示由运动产生的疲劳因子降低,因此运动性能可通过给药UG0712而改善。
表15.非运动组血液中的皮质酮
表16.运动组血液中的皮质酮
表17.非运动组血液中的皮质酮
表18.运动组血液中的皮质酮
表19.非运动组血液中的皮质酮
表20.运动组血液中的皮质酮
已知皮质酮为代表性应激因子,其在运动期间的糖解过程中起重要作用,且其血液水平取决于运动强度。在耐力性运动和高强度运动期间,血液皮质酮水平显示出增加的趋势。与儿茶酚胺不同,血液中的皮质酮不在运动后立即降低,而是在较高水平保持相当长的时间。如果长时间保持高皮质酮水平,体内蛋白质会分解或变性,且会引起抑制氮平衡的副作用。
1)UG0407
在这些结果中,在将UG0407给药至运动组和非运动组的情况中,血液皮质酮水平在统计学上降低(图22和23)。因此,可知UG0407给药可通过降低应激因子的浓度来更多地改善运动性能。
2)UG0507
在这些结果中,在将UG0507给药至非运动组和运动组的情况中,血液皮质酮水平在统计学上降低(图24和25)。因此,可知UG0507给药可通过降低应激因子的浓度来更多地改善运动性能。
3)UG0712
在这些结果中,在将UG0712给药至非运动组和运动组的情况中,血液皮质酮水平显著降低(图26和27)。因此,可知UG0712给药可通过降低应激因子的浓度来更多地改善运动性能。
实施例3:运动性能改善作用的测定
与运动相关的肌肉代谢通常发生氧化活性增加和肌肉疲劳状态延迟的改变。这些改变反映出肌肉中线粒体氧化酶的活性,并取决于运动周期和强度。线粒体氧化酶包括CS(柠檬酸合酶)、细胞色素C氧化酶、琥珀酸脱氢酶等。特别地,已知CS是需氧氧化活性的良好标志物。为了研究与运动和非运动组中的运动性能改善有关的生化标志物,使用肌肉样品来测定CS活性。
将肌肉样品加入至2mM MgCl2和2mM EDTA在50mL TRIS中的溶液中,并在4℃下均质。通过分光光度计在37℃下测定与通过肌肉中需氧氧化产能相关的CS(柠檬酸合酶)的吸光度,全部测定值都以单位Umol/分钟/g表示。
表21.运动组肌肉中的柠檬酸合酶活性
表22.非运动组肌肉中的柠檬酸合酶活性
表23.运动组肌肉中的柠檬酸合酶活性
1)UG0407
CS活性分析显示出UG0407处理组中CS活性在比目鱼肌中增加(图28)。如与运动对照组或阳性对照组相比,测试组(UG0407组)在踏车上的最大跑动距离更长的结果所示,看起来UG0407给药可增加与通过需氧氧化产能相关的CS活性,因此改善运动期间运动组中的最大氧消耗并有助于运动性能。
2)UG0712
CS活性分析显示出UG0712处理组中CS活性在非运动组和运动组中都增加(图29和30)。如与运动对照组或阳性对照组相比,测试组(UG0712组)在踏车上的最大跑动距离更长的结果所示,看起来UG0712给药可增加与通过需氧氧化产能相关的CS活性,因此改善运动期间运动组中的最大氧消耗并有助于运动性能。
实施例4.抗氧化作用的测定
氧自由基和活性氧簇(ROS)在剧烈身体运动期间以及代谢过程中产生,并据报道其改变蛋白质和DNA并损害生物膜,这导致对体内的细胞结构或组织的显著损伤。此外,据报道它们会引起癌症和成人疾病。细胞中存在的线粒体、过氧化物酶体和酶如黄嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶、Cox(环加氧酶)产生引起氧化损伤的各种ROS。活性氮簇(RNS)通过炎性反应大量产生,且同时还产生ROS。因长期或过度运动,肌肉中的炎性反应产生炎性因子如NO(一氧化氮)。
用于去除这些过量地产生的自由基的抗氧化体系可被分为两类:第一类包括抗氧化酶如SDO、谷胱甘肽过氧化物酶和内源性非酶促抗氧化剂,如抗氧化维生素、谷胱甘肽等,第二类包括用于恢复受损的DNA内部组分的DNA修复酶。
为了研究抗氧化作用,在血液和肌肉中进行NO分析,在后腿肌肉中进行SOD分析,并测定肌肉中的谷胱甘肽过氧化物酶活性。
SOD(过氧化物歧化酶)抑制率通过使用可商购的SOD试剂盒(过氧化物歧化酶Assays Designs,批号30-023)来测定。
肌肉中GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)的活性通过使用谷胱甘肽过氧化物酶活性试剂盒(Assays Designs批号900-158)来分析,所述试剂盒用于通过测定NADPH的变化(还原)来分析GPx。谷胱甘肽过氧化物酶活性根据以下公式计算:
表24.在第2周前采集的运动组血液中的NO
表25.运动组肌肉中的NO
表26.非运动组血液中的NO
表27.非运动组肌肉中的NO
表28.运动组血液中的NO(在第2周前采集的血液)
表29.运动组血液中的NO(在第2周后采集的血液)
表30.运动组肌肉中的NO
NO(一氧化氮)在NOS(一氧化氮合酶)的催化作用下由精氨酸合成。已知骨骼肌中的血流因存在NOS抑制剂而被抑制,且骨骼肌中血流的增加提示NO水平的增加。因此,血液和肌肉中NO的量可起到肌肉中各种氧化应激因子的间接标志物的作用。
1)UG0407
在给药测试材料后第2周时从运动组获得的结果中,UG0407处理组血液中的NO在统计学上降低(图31)。从结果可知通过给药UG0407降低抗应激因子。
2)UG0507
在给药UG0507后第2周时从运动组获得的NO分析结果中,与对照组相比,肌肉中NO在统计学上降低(图32)。从结果可知通过给药UG0507降低抗应激因子。
在给药测试材料后第8周时从运动组获得的NO分析结果中,非运动组血液中的NO浓度通常低于运动组。测定UG0712处理的非运动组的NO水平为62±15.36μmol/mL,其与运动对照组相比是统计学上降低的值。
在肌肉的结果中,与非运动组的NO水平相比,运动组的NO水平在统计学上增加,这与血液NO分析中的结果一致。从UG0712处理的非运动组获得的数据为5±0.44μmol/mL,其与非运动对照组(p<0.05)和运动对照组(p<0.01)相比是统计学上降低的值(图33至37)。从结果可知通过给药UG0712降低抗应激因子。
表31.运动组肌肉中的SOD抑制率(%)
表32.运动组肌肉中的SOD
表33.运动组肌肉中的SOD抑制率(%)
过氧化物歧化酶(SOD)是抗氧化酶系统中最重要的酶之一,其可将超氧自由基(有氧运动阶段的最早的产物)转化为氧分子和过氧化氢。其已被用作氧化应激的标志物。SOD起到防止过硝酸盐产生的作用,所述过硝酸盐是由一氧化氮和过氧化物(O2-)反应产生的强力氧化剂。已报道SOD活性可通过经常运动来提高。因此,抗氧化作用可通过测定SOD氧化抑制率来估计。
1)UG0407
在这些结果中,在运动组肌肉中,UG0407处理组的SOD抑制(%)在统计学上增加(图38)。这些结果提示由氧化应激产生的氧化物质可通过给药UG0407来有效地抑制。
2)UG0507
在这些结果中,在运动组肌肉中,UG0507处理组的SOD抑制(%)在统计学上增加(图39)。这些结果提示由氧化应激产生的氧化物质可通过给药UG0507来有效地抑制。
3)UG0712
在这些结果中,在运动组肌肉中,UG0712处理组的SOD抑制(%)在统计学上增加(图40)。这些结果提示由氧化应激产生的氧化物质可通过给药UG0712来有效地抑制。
表34.非运动组肌肉中的GPx
表35.运动组肌肉中的GPx
表36.运动组肝中的GPx
表37.运动组肌肉中的GPx
谷胱甘肽过氧化物酶是抗氧化酶之一,其具有保护器官免受氧化损伤的作用,且抗氧化作用可通过分析肌肉中的GPx活性来评估。
1)UG0407
在这些结果中,与对照组相比,UG0407处理组的肌肉中的GPx在非运动组和运动组中均在统计学上增加(图41和42)。这些结果提示UG0407处理可有效地保护器官免受由运动导致的氧化损伤。
2)UG0507
在这些结果中,与对照组相比,UG0407处理组的肝中的GPx在非运动组中在统计学上增加(图43)。这些结果提示UG0507处理可有效地保护器官免受由运动导致的氧化损伤。
3)UG0712
在这些结果中,与对照组相比,UG0407处理组的肌肉中的GPx在运动组中在统计学上增加(图44)。这些结果提示UG0712处理可有效地保护器官免受由运动导致的氧化损伤。
实施例4:腺苷三磷酸酶测试
为了研究与能量消耗相关的后腿肌肉中的肌纤维的变化,进行肌球蛋白腺苷三磷酸酶的组织化学染色,且结果作为运动性能能力的辅助标志物。
1)方法
将大鼠的左后腿肌肉冷冻并使用超薄切片机在20℃下切成12μm大小。将冷冻切片的肌肉样品立即用苏木精-曙红染色,并将从各个块获得的连续切片固定在显微镜的载玻片上,并检查纤维素转移状态。肌球蛋白腺苷三磷酸酶染色通过使用酸预温育进行。观察来自每个动物的每种肌肉类型的至少200条纤维。
表38:腺苷三磷酸酶测试(%)(比目鱼肌)
实验例39:腺苷三磷酸酶测试(%)(红腓肠肌)
通过肌球蛋白腺苷三磷酸酶染色,将与运动相关的肌肉分为两个亚类,I型纤维和II型纤维。
I型纤维需氧地使用葡萄糖和脂肪作为能量源,因此不易疲劳,且其在有氧能量代谢中收缩慢,因此适合于长期的耐力运动。I型纤维通常被称为红肌。
II型纤维使用厌氧的无氧能量代谢,因此易于疲劳,其收缩快,因此适合于短时间和短距离的运动。II型纤维通常被称为白肌。
在为研究与运动相关的大后腿肌肉的I型纤维和II型纤维的变化所进行的肌球蛋白腺苷三磷酸酶组织化学染色的结果中,运动组中I型氧化型纤维(oxidative fiber)的比例通常高于非运动组。在比目鱼肌中,与非运动对照组相比,UG0712处理的运动组的I型纤维的比例在统计学上增加(p<0.01)。与运动对照组相比,UG0712处理的运动组中的红腓肠肌的I型纤维的比例在统计学上增加(p<0.05)(图45和46)。
此外,在给药测试材料持续8周并运动的运动组中,与非运动组相比,I型纤维大体上略微增加。推测肌纤维比例相应连续的运动而改变以增加I型纤维。
因此,认为在运动组中I型氧化型纤维比非运动组中的比例高的趋势是因为连续运动引导肌肉代谢以增加氧化能力并延迟肌肉疲劳状态。
此趋势通过给药UG0712而进一步增加,且推测此原因导致在踏车上的运动能力增加。
实施例5.人中运动能力增强效果的评价(VO2最大值和AT测定)和安全性测试
(1)方法
进行单中心、双盲、随机分配和安慰剂控制的研究。
指定年龄大于20岁且在临床试验日期前有3个月未经常运动的健康人为对象。对象总数为123,且完成临床试验的对象数为82。将对象分别随机分配为UG0712高剂量组、UG0712低剂量组和安慰剂组,且研究以双盲方式进行。
对于UG0712高剂量组,每天给药总共500mg UG0712(每剂量250mg,一天两次)。对于UG0712低剂量组,每天给药总共100mg UG0712(每剂量50mg,一天两次)。对于安慰剂组,每天给药总共500mg羧甲基纤维素(每剂量250mg,一天两次)。
给药周期为12周,且对象进行给定的运动(每周3次,每次运动为60至90分钟有氧运动和耐力运动)。有氧运动通过使用70至80%VO2最大值强度的踏车和测力器进行。
在测试材料给药当天,和开始给药后第4周、第8周和第12周,评价VO2最大值和AT,并进行安全性测试。
(2)VO2最大值的测定
为了评价运动能力改善作用,测定VO2最大值。
在全部对象的VO2最大值(最大氧消耗的量)分析结果中,在高剂量组的最后随访(随访5)中相对基线变化(变化3)的平均值为5.11±4.81ml/kg/min,低剂量组的值为4.20±5.49ml/kg/min,安慰剂组的值为2.34±2.99ml/kg/min。与安慰剂组相比,根据随访数量,两个UG0712处理组显示出在统计学上增加的值(RM ANOVA,高剂量组中p=0.0002,低剂量组中p=0.0045)。在两个UG0712处理组中,随访3、4和5到基线的差通常高于安慰剂组,且特别地,高剂量组的值与安慰剂组的值具有统计学差异(RM ANCOVA,p=0.0292)(表40,图47)。
表40.运动性能的测定(VO2最大值)(单位=ml/kg/min)(ITT)
1)随时间的变化:RM ANOVA
2)处理组间的差:RM ANCOVA(Dunnett多重比较)
变化1:随访3-基线,变化2:随访4-基线,变化3:随访5-基线
将个体的有氧能力(aerobic capacity)定义为个体的肌肉在最大或力竭运动期间可消耗的氧的最大体积。为了测定最大有氧能力,可进行VO2最大值测试。VO2最大值可被视为每个个体的功能性能力,且是将肺的氧递送至血管的能力、心脏血液泵送作用和将泵出的血提供至肌肉的过程的重要因子。
在这些结果中,与安慰剂组相比,在高剂量UG0712处理组中VO2最大值(VO2最大值代表根据最大氧消耗量的有氧运动能力,即心肺运动耐力的耐力能力)在统计学上增加(RM ANOCOVA,VO2最大值p=0.0292)。
(3)AT(无氧阈值)
为了评价运动能力改善作用,测定无氧阈值(AT)。
在全部测试对象(ITT组)的AT分析结果中,在高剂量组的最后随访中相对基线的变化(变化3)的平均值为1.63±4.18ml/kg/min,低剂量组的值为0.19±3.59ml/kg/min,且安慰剂组的值为-0.01±4.74ml/kg/min。与安慰剂组相比,根据随访数量,两个UG0712处理组显示出在统计学上增加的值。在两个UG0712处理组中随访3、4和5到基线的差通常高于安慰剂组,且特别地,高剂量组的值与安慰剂组的值具有统计学差异(RM ANCOVA,p=0.0378)(表41,图48)。
表41.运动性能的测定(AT)(单位=ml/kg/min)(ITT)
1)随时间的变化:RM ANOVA
2)处理组间的差:RM ANCOVA(Dunnett多重比较)
变化1:随访3-基线,变化2:随访4-基线,变化3:随访5-基线
无氧阈值是特别的特定点,在该点处根据运动强度的增加,血液中乳酸浓度开始增加。如果AT水平高,则无氧代谢不发生,有氧运动可长时间进行。这表示个体可连续地长时间运动,保持他/她自身的运动能力步幅(exercise capacity pace)。
在这些结果中,与安慰剂组相比,在UG0712高剂量处理组中AT(AT代表根据无氧阈值的有氧运动能力)在统计学上增加(AT p=0.0378)。
VO2最大值和AT是有氧运动能力的独立的标志物,即心肺运动耐力的改善。在以上结果中,与安慰剂组相比,UG0712高剂量处理组中的VO2最大值和AT值在统计学上增加,因此可确认普通成人的运动能力和耐力可通过给药高剂量UG0712(500mg/天)改善有氧运动能力而改善。
(4)安全性测试
1)方法
自UG0712或安慰剂被给药至全部对象起,将全部随机分配的117名对象的结果用于安全性测试,对于全部对象,至少一个安全性数据被显示并可被分析。
(a)异常响应
从测试材料给药日至第12周(随访5),评估通过有知觉/无知觉症状的异常响应。如果出现异常响应,则记录其症状、出现时间、强度以及原因和作用。异常响应通过对象的自发报告或随访时医生当面检查来报告。还记录临床上显著的异常的临床实验测试和生命体征结果。
(b)整体表现
在使对象稳定至少5分钟后测定生命体征,即血压(mmHg)和脉搏(#/分钟)。实验室测试和身体检查表现在筛检随访(随访1)、随访3、4和5时进行,并记录结果。在以上因子中,如果出现临床上显著的异常症状,则详细记录这些结果。
2)结果
在实验室测试、生命体征和身体检查中,在临床试验之前和之后无显著的变化。将异常症状的发生率进行比较,处理组和安慰剂组无统计学差异。因此,可知UG0712制剂可安全地使用。