李 爽 艾英偉 阿拉木斯 王 蕾

(1.廣州大學(xué) 體育學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.解放軍體育進(jìn)修學(xué)院，廣東 廣州 510500)

黃芪總苷對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠骨骼肌抗氧化能力、ATP酶活性及乳酸含量的影響

李 爽1艾英偉2阿拉木斯1王 蕾1

(1.廣州大學(xué) 體育學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.解放軍體育進(jìn)修學(xué)院，廣東 廣州 510500)

探討黃芪總苷對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠骨骼肌抗氧化能力、ATP酶活性及乳酸含量的影響。方法：應(yīng)用力竭性游泳方法制作運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠模型，對(duì)大鼠預(yù)防性給予黃芪總苷，觀察大鼠骨骼肌抗氧化能力ATP酶活性及乳酸含量的變化。結(jié)果：黃芪總苷明顯提高運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠骨骼肌的POD，T-AOC和Ca2+Mg2+-ATPase的活性，降低LD的含量(P<0.05)。結(jié)論：黃芪總苷具有保護(hù)運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠肌組織的作用，其機(jī)制可能與提高骨骼肌抗氧化能力，改善肌肉組織能量代謝有關(guān)。

黃芪總苷；運(yùn)動(dòng)性疲勞；抗氧化；ATP酶；乳酸

黃芪作為一味常用中藥，具有補(bǔ)氣升陽(yáng)、固表止汗、健脾通痹、利水消腫、托瘡生肌、延年益壽之功效，黃芪總苷是中藥黃芪的有效成分。據(jù)此,本研究從脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)及能量代謝的層面,系統(tǒng)分析和探討了黃芪總苷對(duì)肌肉疲勞的調(diào)控機(jī)制,以期為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

SD大鼠，雄性，SPF級(jí)，180g-220g，購(gòu)自廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。常規(guī)分籠飼養(yǎng)，室溫控制在(23±3)℃，相對(duì)濕度40%-60%，自由進(jìn)食、飲水。

1.2藥品和試劑

黃芪總苷由西安鴻生生物技術(shù)有限公司提供；過(guò)氧化物酶(POD)，總抗氧化能力(T-AOC)，Ca2+Mg2+ATP酶(Ca2+Mg2+-ATPase)和乳酸(LD)的試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為3組，每組8只，即正常對(duì)照組，模型組，黃芪總苷組。黃芪總苷組按20mg/kg的劑量預(yù)防性灌胃給藥三天，每天一次。模型組和黃芪總苷組采用尾部負(fù)3%體重的重物，進(jìn)行游泳運(yùn)動(dòng)(水深35cm，水溫15-20℃)，疲勞標(biāo)準(zhǔn)采用“經(jīng)過(guò)10s后動(dòng)物仍不能返回水面”。運(yùn)動(dòng)后即刻斷頭處死動(dòng)物，迅速取右側(cè)股四頭肌置于預(yù)冷的生理鹽水中洗凈血污后，用濾紙吸干，于-70℃低溫保存?zhèn)溆?。取肌組織(冰上操作)制成組織勻漿，按試劑盒操作步驟測(cè)定勻漿液中POD，T-AOC和Ca2+Mg2+-ATPase的活性，LD的含量。

1.4數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS15.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，組間比較采用單因素方差分析，差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)采P<0.05。

2 結(jié)果

模型組大鼠骨骼肌組織的POD，T-AOC和Ca2+Mg2+-ATPase的活性較正常對(duì)照組有明顯降低，LD的含量有明顯增多(P<0.05)。黃芪總苷能顯著提高運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠骨骼肌中POD，T-AOC和Ca2+Mg2+-ATPase的活性，同時(shí)減少乳酸的含量(P<0.05)。黃芪總苷組T-AOC和 Ca2+Mg2+-ATPase的活性以及LD的含量和正常對(duì)照組之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

表1 黃芪總苷對(duì)運(yùn)動(dòng)疲勞性大鼠骨骼肌抗氧化能力和肌乳酸含量的影響

*與力竭運(yùn)動(dòng)組比較P<0.05，#與黃芪總苷組比較

3 討論

肌肉疲勞是指肌肉在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的持續(xù)收縮或反復(fù)收縮后不能繼續(xù)保持運(yùn)動(dòng)所需或所預(yù)期的肌張力和肌肉收縮。肌肉疲勞是造成運(yùn)動(dòng)能力下降的重要因素，有關(guān)肌肉疲勞機(jī)理的研究一直是肌肉生理學(xué)研究的重點(diǎn)。自19世紀(jì)Mosso開(kāi)始研究運(yùn)動(dòng)性疲勞至今100多年來(lái),各國(guó)學(xué)者就這一問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。上世紀(jì)90年代起，隨著新實(shí)驗(yàn)儀器、新實(shí)驗(yàn)手段不斷引入到運(yùn)動(dòng)疲勞的研究中，有關(guān)運(yùn)動(dòng)性疲勞的研究又有了新的進(jìn)展，特別是關(guān)于自由基、肌乳酸對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞的影響，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，抗氧化能力下降和能量代謝紊亂是導(dǎo)致肌肉疲勞的主要原因和機(jī)理。有研究證實(shí)，急性劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)體清除自由基的能力不足以平衡運(yùn)動(dòng)應(yīng)激情況下產(chǎn)生的自由基，機(jī)體細(xì)胞內(nèi)則處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，誘發(fā)脂質(zhì)過(guò)從氧化損傷而導(dǎo)致疲勞和損傷。

總抗氧化能力(T-AOC)：由酶促和非酶促抗氧化防御體系共同組成，反映機(jī)體總抗氧化、 清除自由基的能力，這在評(píng)價(jià)應(yīng)激如運(yùn)動(dòng)等對(duì)機(jī)體是否造成氧化損傷時(shí)具有特別重要的意義，是單項(xiàng)抗氧化劑指標(biāo)所無(wú)法比擬的。這個(gè)體系的防護(hù)氧化作用主要通過(guò)途徑:(1)消除自由基和活性氧以免引發(fā)脂質(zhì)過(guò)氧化；(2)分解過(guò)氧化物，阻斷過(guò)氧化鏈；(3)除去起催化作用的金屬離子。防御體系各成份之間相互起到協(xié)同作用以及代償作用與依賴(lài)作用。過(guò)氫化物酶(POD)是一種內(nèi)源性抗氧化劑酶，在比可氧化物質(zhì)濃度低很多的情況下，能明顯的延遲或抑制該物質(zhì)氧化，增強(qiáng)骨骼肌的工作能力和抑制急性疲勞出現(xiàn)。ATP酶活性和乳酸含量是反應(yīng)機(jī)體能量代謝機(jī)能的重要指標(biāo)。機(jī)體的供能系統(tǒng)有:ATP-CP 能量系統(tǒng)、糖酵解系統(tǒng)、有氧氧化系統(tǒng)。磷酸原系統(tǒng)是靠機(jī)體本身儲(chǔ)存的 ATP、CP供能，糖酵解系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)都要經(jīng)過(guò)機(jī)體的代謝過(guò)程才能釋放ATP,供機(jī)體利用。ATP酶主要存在于組織細(xì)胞膜及細(xì)胞器膜上，是生物膜上的一種蛋白酶，它在物質(zhì)運(yùn)送、能量轉(zhuǎn)化以及信息傳遞方面具有重要的作用。Ca2+Mg2+-ATPase是細(xì)胞的鈣鎂泵，能催化ATP水解，提供能量驅(qū)動(dòng)Ca2+和Mg2+對(duì)向的轉(zhuǎn)運(yùn)。外周運(yùn)動(dòng)疲勞時(shí)，肌組織中自由基增多，自由基可直接氧化Ca2+Mg2+-ATPase，使酶失活，而Ca2+Mg2+-ATPase活性降低可影響神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣、鎂的正常分布，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+增多，從而激活Ca2+依賴(lài)性降解酶磷脂酶，磷脂酶可使膜磷脂水解，花生四烯酸釋放增加，同時(shí)又產(chǎn)生大量自由基使膜通透性增加，造成惡性循環(huán)，氧化損傷可使蛋白交聯(lián)加劇，細(xì)胞Ca2+超載和自由基過(guò)多可導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡，肌細(xì)胞功能下降。在進(jìn)行較大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，需能量增加，兩個(gè)供能系統(tǒng)的代謝活動(dòng)明顯加強(qiáng)，肌肉中的丙酮酸生成速率大大增快，如果丙酮酸的生成速率已超過(guò)線粒體的氧化磷酸化能力，過(guò)多的丙酮酸必然由乳酸脫氫酶催化轉(zhuǎn)化成為乳酸。

本研究結(jié)果顯示：模型組大鼠骨骼肌組織的POD，T-AOC和Ca2+Mg2+-ATPase的活性較正常對(duì)照組有明顯降低，而LD的含量則有明顯增多，所有指標(biāo)與正常對(duì)照組均存在顯著性差異(P<0.05)。力竭運(yùn)動(dòng)會(huì)致內(nèi)源性抗氧化劑酶POD活性和T-AOC的活性降低，提示大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，體內(nèi)抗氧化酶合成減少或利用非酶類(lèi)抗氧化物質(zhì)能力減弱和(或)由于活性氧生成過(guò)多超過(guò)了氧化/抗氧化平衡狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠體內(nèi)自由基防御體系功能下降，自身生物抗氧化作用減弱，機(jī)體氧化應(yīng)激增強(qiáng)，造成自由基生成增多，誘發(fā)脂質(zhì)過(guò)氧化損傷，導(dǎo)致機(jī)體氧化應(yīng)激損傷。運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠骨骼肌中Ca2+Mg2+-ATPase的活性顯著下降，乳酸含量明顯增多，表明骨骼肌的能量代謝失調(diào)是造成肌疲勞的重要原因。

黃芪屬補(bǔ)中益氣藥,能增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力，改善機(jī)體的能量代謝，提高運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肝糖原的儲(chǔ)備量，降低運(yùn)動(dòng)后血乳酸變化幅度，具有明顯的抗運(yùn)動(dòng)性疲勞的作用。常作為對(duì)抗運(yùn)動(dòng)疲勞、提高運(yùn)動(dòng)能力的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)劑，在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)研究表明，對(duì)大鼠預(yù)防性給予黃芪總苷，能提高力竭運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌中POD，T-AOC和Ca2+Mg2+-ATPaseATP酶活性，減少肌乳酸的含量(P<0.05)，并且黃芪總苷大鼠T-AOC，Ca2+Mg2+-ATPaseATP和肌乳酸三項(xiàng)指標(biāo)已回復(fù)到正常水平，與正常對(duì)照組之間不存在顯著性差異(P>0.05)。提示補(bǔ)充黃芪總苷可以減少運(yùn)動(dòng)引起的氧化應(yīng)激，降低脂質(zhì)過(guò)氧化速率，加強(qiáng)了體內(nèi)自由基防御體系功能，有助于機(jī)體保持較高的抗氧化能力，保護(hù)脂質(zhì)膜，維持細(xì)胞的完整性和正常的生理功能，對(duì)力竭運(yùn)動(dòng)引起的組織損傷具有一定的保護(hù)作用，從而提高了機(jī)體的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)能力，推遲運(yùn)動(dòng)性疲勞的出現(xiàn)。同時(shí)，黃芪總苷可以通過(guò)加快線粒體電子呼吸鏈傳遞速度和提高氧化磷酸化效率明顯增加線粒體ATP合成量，保證了膜上ATP酶所需能量供應(yīng)，維持、提高骨骼肌中ATP酶活性，具有改善機(jī)體的能量代謝機(jī)能，減少肌乳酸的生成，達(dá)到對(duì)抗肌疲勞，提高運(yùn)動(dòng)能力的作用。

4 結(jié)論

黃芪總苷具有保護(hù)運(yùn)動(dòng)性疲勞大鼠肌組織的作用，其機(jī)制可能與提高骨骼肌抗氧化能力，改善肌肉組織能量代謝有關(guān)。黃芪作為一種有效的中藥運(yùn)動(dòng)補(bǔ)劑值得進(jìn)一步研發(fā)和推廣。

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EffectsofAstragalosidesonAntioxidantCapacity,ATPaseActivityandContentofLacticAcidinSkeletalMusclesofRatswithExercise-inducedFatigue

Li Shuang1，Ai yingwei2，Ala Musi1，Wang Lei1

(1.Institute of Physical Education，Guangzhou University,Guangzhou，510006,China 2.PLA Institute of Physical Education,Guangzhou,510500,Guangdong,China)

To explore the effects of astragalosides on antioxidant capacity,ATPase activity and content of lactic acid in skeletal muscles of rats with exercise-induced fatigue.Methods The rat model was produced by the method of exhausting swimming exercise.Astragalosides was administrated to the rats prophylactic,then the antioxidant capacity,ATPase activity and content of lactic acid were observed in the skeletal muscles of rats.Results Administration of astragalosides can markedly increase the activity of POD,T-AOC and Ca2+Mg2+-ATPase of rats with exercise-induced fatigue,and decrease the content of lactic acid(P<0.05).Conclusion Astragalosides shows the protective effect on skeletal muscles in rats with exercise-induced fatigue,the mechanism is rated to increase antioxidant capacity and improve energy metabolism in skeletal muscles possibly.

astragalosides;exercise-induced fatigue;antioxidant;ATPase;lactic acid

2009-11-23；

2010-02-10

李爽(1970-)，女，四川成都人，副教授，研究方向：運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)。

G804.5

A

1672-1365(2010)03-0068-02