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(1.浙江中醫(yī)藥大學第三臨床醫(yī)學院，浙江 杭州 310053；2.浙江中醫(yī)藥大學附屬針灸推拿醫(yī)院，浙江 杭州 310009)

運動性疲勞是運動醫(yī)學疾病中的常見病，是一種非常復雜且涉及面極廣的現(xiàn)象[1]。本文就5-羥色胺(5-HT)及其代謝產(chǎn)物與運動性中樞疲勞的相關(guān)研究，作一簡述。

1 運動性中樞疲勞

就中樞疲勞而言，盡管中樞神經(jīng)功能紊亂可作為最基本表現(xiàn)，同時受其他諸多因素的影響，是一個高度整合的過程。目前很難給出一個準確的定義?，F(xiàn)在普遍認為中樞疲勞是一種中樞負性變力的結(jié)果，中樞疲勞(力量和功的輸出無法維持在預期水平)是不能夠僅用肌肉本身功能紊亂來解釋，是與中樞神經(jīng)系統(tǒng)特異性功能改變有關(guān)的疲勞。實際上，在日常生活中，疲勞產(chǎn)生的原因是由于中樞不能夠?qū)∪猱a(chǎn)生和維持正常的神經(jīng)沖動。此外，甚至還伴隨常見的感染和其他病愈后虛弱性疲勞、外傷及手術(shù)的恢復、慢性疲勞綜合征和各種精神紊亂的產(chǎn)生，這些都與肌肉本身無關(guān),而可能與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能有關(guān)。5-羥色胺作為腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)，是一種抑制性遞質(zhì)，并認為長時間運動時腦內(nèi)5-HT升高導致中樞疲勞,從而降低從中樞向外周發(fā)放的沖動，因而降低運動能力。

2 5-羥色胺與運動性中樞疲勞

Brachas首先報道了長時間運動后大鼠大腦5-HT變化，發(fā)現(xiàn)3 h低強游泳導致5-HT明顯升高[2]。Struder等發(fā)現(xiàn)5 h的踏車運動提高了9名男性被試者血漿游離色氨酸和游離色氨酸/BCAA的比值[3]。Chaouloff等發(fā)現(xiàn),無論是超長低強度游泳還是劇烈的跑臺運動員大腦5-HT均增加[4]。Bailey認為5-HT濃度升高使機體乏力、困倦、食欲不振、睡眠紊亂，對大腦皮層抑制作用增強,過量的5-HT有可能在中樞系統(tǒng)引起人體疲勞[5]。至于運動對其影響，如前所述,由于運動時間延長，骨骼肌利用脂肪和支鏈氨基酸供能增加，導致血液中支鏈氨基酸(branched-chain amino acids，BCAA)濃度下降，游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)濃度上升，F(xiàn)FA調(diào)節(jié)腦中5-HT的合成，BCAA與色氨酸競爭性進入腦中，色氨酸與BCAA的比值升高,色氨酸進入大腦增加5-HT的生成加快含量升高，引起中樞疲勞產(chǎn)生[6]。Weicker通過實驗發(fā)現(xiàn)服用5-HT的耐力運動員以中等強度在功率自行車運動至力竭，其力竭時間和運動員的認知能力均比服用安慰劑或BCAA的訓練組降低，3周耐力訓練期間，凝血細胞膜上的5-HT載體和受體基礎值增加，血漿催乳素基礎水平下降；訓練4周后，運動員的5-HT載體沒有變化，但受體數(shù)量增加，血漿催乳素水平提高中樞疲勞加劇，實驗結(jié)果證明,運動對神經(jīng)遞質(zhì)5-HT的影響與運動員的訓練階段和強度有關(guān)，提示長時間運動中，中樞疲勞的產(chǎn)生受神經(jīng)遞質(zhì)5-HT的影響,其機制可能是長時間運動會引起5-HT受體數(shù)量增加[7]。Davis以及Wilson在人體所作的實驗證明,以70%VO2強度進行長時間跑步或騎車前服用5-HT的激動劑(Paroxetine或Fluoxetine),運動時間縮短，與對照組比較疲勞程度較高但心血管系統(tǒng)體溫調(diào)節(jié)和代謝功能無差異，這些都提示，運動中大腦5-HT水平的提高是影響乃至決定運動疲勞的主要因素[8]。微透析技術(shù)可以在動物清醒狀態(tài)下測定腦內(nèi)各區(qū)細胞外的神經(jīng)遞質(zhì)及其代謝產(chǎn)物的動態(tài)變化，更真實地反映神經(jīng)遞質(zhì)在大腦活動中的瞬間變化。Bequet等[9]運用該項技術(shù)觀察海馬中5-HT含量的變化，發(fā)現(xiàn)5-HT含量逐漸升高，至恢復后30 min達到高峰。以上資料提示長時間運動能促進中樞系統(tǒng)中5-HT的合成和更新轉(zhuǎn)化。

3 5-HT相關(guān)代謝物與運動性中樞疲勞

3.1 色氨酸(TRP)與運動性中樞疲勞 TRP以兩種形式存在于循環(huán)血中,一是結(jié)合型，TRP松弛地與血中白蛋白結(jié)合，血漿中脂肪酸(fatty acid,FA)可競爭性地與白蛋白結(jié)合;二是游離型即未結(jié)合于白蛋白上，可通過血腦屏障。f-TRP要穿透血腦屏障必須借助特殊的載體，而這些載體又可以與其他中性氨基酸結(jié)合，尤其是支鏈氨基酸(BCAA)，包括亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸，故腦內(nèi)f-TRP濃度的高低取決于血漿中f-TRP濃度和BCAA濃度及其比值的高低，也就是說，腦內(nèi)5-羥色胺合成增加與血中f-TRP含量的增加密切相關(guān)。長時間運動中f-TRP/BCAA比值升高原因有二：一是運動中骨骼肌收縮，血中BCAA被氧化吸收供能；二是運動使血漿中FA濃度增加，將白蛋白結(jié)合位點上松弛結(jié)合的TRP替換下來,從而導致血漿中f-TRP相應升高[10]。因此，長時間運動使血中f-TRP/BCAA比值升高,進而穿透血腦屏障的f-TRP增多,且色氨酸羥化酶對其底物是不飽和的[11],故中樞神經(jīng)細胞合成的5-HT亦相應增多，中樞疲勞也相繼出現(xiàn)。Chaouloff等[12]從動物實驗中發(fā)現(xiàn)進行跑臺運動(20 m/min)1～2 h后的大鼠血漿總TRP濃度無改變,但血漿f-TRP顯著升高，并伴腦TRP和5-HIAA濃度的升高；同時也觀察到在腦脊液中也存在相似的改變，運動后1 h恢復至基礎值[13]。

在人體試驗中進行中樞的5-HT含量測定并不可行,一般都通過檢測血樣中f-TRP含量以及f-TRP/BCAA來推測5-HT在人體運動性中樞疲勞的作用。Ohta等[14]觀察人在連續(xù)跑步24 h后血清f-TRP和FA水平較運動前顯著升高,但血清5-HT水平未出現(xiàn)明顯改變，認為連續(xù)跑步24 h可誘導腦疲勞。

3.2 5-羥吲哚乙酸(5-HIAA)與運動性中樞疲勞 5-HIAA是5-HT分解代謝的最終產(chǎn)物，藥物可影響5-HT的代謝(可由其代謝物5-HIAA水平反映出)。有些功能失調(diào)并非是5-HT水平低引起的，而是由于5-HIAA水平低造成的，并且往往是5-HT水平升高，而血清素代謝物5-HIAA水平通常下降。有研究表明，這些藥在百分比含量多時能使5-HT升高而使5-HIAA下降。對安靜狀態(tài)和運動狀態(tài)下大鼠不同腦區(qū)中5-HT和其主要代謝產(chǎn)物5-HIAA進行測定,發(fā)現(xiàn)隨運動時間的延長,5-HT和5-HIAA升高，至疲勞時達最高值。Bailey等[5]觀察了大鼠以60%～65%VO2max強度在跑臺上運動1 h、3 h(力竭)后均使大鼠中腦、紋狀體及下丘腦的5-HT和5-HIAA顯著升高，海馬僅有5-HT升高，升高幅度尤以運動后3 h為明顯，說明長時間運動中大腦5-HT和5-HIAA含量顯著升高，尤在疲勞時加劇。

4 小結(jié)

越來越多的研究表明，在運動情況下，不論是間歇性運動或持續(xù)性運動，都會使f-TRP更容易進入腦內(nèi)，使腦中5-HT濃度升高，機體出現(xiàn)體力疲勞。特別是脂肪運動結(jié)果,使游離脂肪酸(FFA)增多并與TRP爭奪血清蛋白的結(jié)合位點，進而導致f-TRP水平升高，促進f-TRP經(jīng)血腦屏障進入腦組織中。此結(jié)果支持TRP有促進中樞疲勞的觀點。另外，長時間運動腦內(nèi)5-HT合成取決于血漿中f-TRP濃度和BCAA濃度及其比值的高低,腦內(nèi)5-HT濃度升高均與運動性中樞疲勞發(fā)生密切相關(guān)。進一步印證了中樞疲勞假說。

5-HT作為腦內(nèi)重要神經(jīng)遞質(zhì)，參與機體情緒、食欲、睡眠等多項生理功能的調(diào)節(jié),又與運動性中樞疲勞發(fā)生息息相關(guān)?？祻屠懑熓沁\動疲勞恢復手段之一，對運動性疲勞的消除和運動員競技狀態(tài)的提高有良好效果。然而對于康復手段是否能通過中樞層面發(fā)揮抗運動性疲勞和促疲勞超量恢復,目前還不清楚。康復手段是否能通過干預5-羥色胺系統(tǒng)發(fā)揮抗疲勞效應，這些問題都有待于進一步深入研究。

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