池愛(ài)平，郭歡歡，康堔喆，李 虹，張海猛

五味子多糖的提取及其對(duì)高溫下游泳小鼠代謝的影響

池愛(ài)平，郭歡歡，康堔喆，李 虹，張海猛

目的：研究五味子多糖（Schisandra chinensls Polysaccharide, SCP）的基本理化性質(zhì)及其對(duì)高溫下小鼠游泳能力與糖代謝的影響。方法：采用水提醇沉法提取了SCP，對(duì)其基本成分含量、紫外和紅外光譜進(jìn)行了檢測(cè)；同時(shí)建立了一個(gè)5周的小鼠高溫游泳模型，灌胃不同劑量的SCP水溶液，測(cè)定了小鼠的游泳力竭時(shí)間，然后分別在小鼠力竭運(yùn)動(dòng)即刻、運(yùn)動(dòng)后24h恢復(fù)2種情況下取材，測(cè)定了血糖、血乳酸的濃度以及肝、肌糖原含量。結(jié)果：SCP是一種蛋白多糖，對(duì)小鼠高溫下游泳力竭時(shí)間有明顯的延長(zhǎng)作用，顯著提高小鼠肝糖原和肌糖元儲(chǔ)備。結(jié)論 SCP具有抗運(yùn)動(dòng)性疲勞的作用，其機(jī)理與其調(diào)節(jié)機(jī)體糖代謝有關(guān)。

五味子多糖；高溫環(huán)境；糖代謝；運(yùn)動(dòng)疲勞

人體的溫度必須保持相對(duì)的恒定才能進(jìn)行正常的機(jī)能活動(dòng)。人對(duì)體內(nèi)深部溫度只能耐受4℃左右的變化，超過(guò)這個(gè)范圍對(duì)人體機(jī)能將產(chǎn)生不良影響[1-3]。熱環(huán)境下運(yùn)動(dòng)，供能物質(zhì)中碳水化物的氧化代謝明顯增加[4-5]，因此，補(bǔ)充碳水化合物對(duì)于機(jī)體延緩疲勞具有積極地意義。眾所周知，植物多糖具有廣泛的生物活性，近幾年的研究表明部分植物多糖可能通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體糖代謝能力、免疫調(diào)節(jié)能力和抗氧化能力來(lái)影響機(jī)體的運(yùn)動(dòng)[6-8]。五味子為木蘭科植物，五味子的干燥成熟果實(shí)具有收斂固澀、益氣生津、補(bǔ)腎寧心之功效[9]，其多糖成分具有保肝、提高免疫、抗疲勞、抗衰老、抗腫瘤等藥理[10-12]。但關(guān)于五味子多糖與運(yùn)動(dòng)疲勞相關(guān)的研究，卻未見(jiàn)報(bào)道，因此，本實(shí)驗(yàn)采用水提醇沉法，對(duì)五味子多糖(SCP）進(jìn)行提取，建立了小鼠5周的耐力運(yùn)動(dòng)模型，通過(guò)服用不同劑量的SCP溶液，來(lái)檢測(cè)SCP對(duì)小鼠耐力運(yùn)動(dòng)能力與糖代謝能力的影響，旨在為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)五味子多糖運(yùn)動(dòng)補(bǔ)劑提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 多糖的提取與純化

五味子干燥果實(shí)（1 000g）購(gòu)自西安市吳家墳中藥店。SCP的提取過(guò)程參照文獻(xiàn)[13]采用的水提醇沉法。簡(jiǎn)言之：五味子粉碎，80％的乙醇中浸提2h，過(guò)濾取渣， 在80℃的蒸餾水中提取2次（料液比為1：15），每次2h，合并提取液，濃縮，Sevage法除游離蛋白，低溫下滴加30％的過(guò)氧化氫脫色至淺黃色，透析袋（MW10 000）對(duì)水透析24h脫鹽，然后用終濃度為80％的乙醇沉淀，靜置過(guò)夜，離心，沉淀物用無(wú)水乙醇、丙酮、乙醚依次洗滌，最后冷凍干燥，即得SCP。三氯甲烷、無(wú)水乙醇、氯化鈉、丙酮、甲醇、氫氧化鈉、乙醚、氯仿、正丁醇、濃硫酸均為西安市化學(xué)試劑廠產(chǎn)品，等級(jí)為AR級(jí)。

1.2 SCP的基本理化性質(zhì)測(cè)定方法

糖含量的測(cè)定采用蒽酮-硫酸法測(cè)定多糖含量[14]；蛋白含量測(cè)定采用雙縮脲法[15]；紫外圖譜使用的儀器是U-3900/3900H型紫外光譜儀（日立），使用前將多糖樣品稱取5 mg，配成0.5 mg/mL的溶液，以蒸餾水為對(duì)照，在190nm-600 nm區(qū)域掃描。紅外圖譜使用的儀器是Tensor27紅外光譜儀（德國(guó)布魯克），使用前準(zhǔn)確稱取多糖樣品3mg，與400 mg干燥的KBr混勻，在瑪瑙研缽中研磨5 min，壓片，在4 000 cm-1-400cm-1的范圍內(nèi)測(cè)定紅外光譜。

1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為健康昆明種雄性小鼠，2月鼠齡，體重22-26g，由陜西省交大醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)中心購(gòu)入，同時(shí)購(gòu)入基礎(chǔ)飼料。動(dòng)物飼養(yǎng)室的溫度為12℃-18℃，相對(duì)濕度為43％-50％，光照隨同自然光變化。將小鼠隨機(jī)分為4組：常溫對(duì)照組（NC）、高溫對(duì)照組（HC）、高溫SCP低劑量（100 mg/kg·d）游泳組（HS1）、高溫SCP高劑量（200mg/kg·d）游泳組（HS2），每組20只。適應(yīng)性飼養(yǎng)一周后進(jìn)行試驗(yàn)。

1.4 運(yùn)動(dòng)模型

各組小鼠在塑料水池（長(zhǎng)寬高為：80cm×60cm×50cm，水深40cm）進(jìn)行為期5周的游泳訓(xùn)練，每周的周一至周六每天18：00進(jìn)行90 min的游泳訓(xùn)練，NC組在30±2℃的水溫中游泳，其他3組的在40℃±2℃的水溫中進(jìn)行。周日休息，最后一周的周六訓(xùn)練時(shí)間改為力竭游泳（力竭判斷的標(biāo)準(zhǔn)：以小鼠頭部沉入水中5s不能浮出水面）。每次運(yùn)動(dòng)結(jié)束后進(jìn)行灌胃： HS1、HS2組小鼠分別灌胃劑量為100 mg/kg·d和200 mg/kg·d的SCP水溶液。NC、HC組小鼠同時(shí)灌胃等體積的生理鹽水。

1.5 相關(guān)生化指標(biāo)測(cè)定

記錄小鼠力竭時(shí)間，力竭游泳結(jié)束后，立刻在每組小鼠中隨機(jī)選擇一半，進(jìn)行采血處死取材，測(cè)定項(xiàng)目包括：血糖、血乳酸、肌糖原、肝糖原的水平。每組剩余的一半小鼠恢復(fù)24h后，進(jìn)行采血處死取材，測(cè)定相同項(xiàng)目。測(cè)定均使用南京建成生物制劑公司生產(chǎn)的試劑盒，按照說(shuō)明操作。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，組間比較采用單因素方差分析，用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 SCP的基本理化性質(zhì)

采用水提醇沉法從1 000 g五味子原料中提取SCP 41.83 g，得率4.18 ％。雖然本實(shí)驗(yàn)采用Sevage法除去了SCP中的游離蛋白，但在其紫外圖譜（圖1）的280nm左右有強(qiáng)吸收峰，表明SCP含有結(jié)合蛋白，屬于蛋白多糖。紅外圖譜（圖2）顯示：SCP屬于典型的多糖結(jié)構(gòu)，在824.14 cm-1處的弱吸收峰表示SCP屬于α構(gòu)型。

圖1 SCP的紫外光譜Figure 1 Ultraviolet Spectrum of SCP

圖2 SCP的紅外圖譜Figure 2 Infrared Spectrum of SCP

2.2 力竭游泳時(shí)間的比較

各組小鼠力竭游泳時(shí)間的結(jié)果見(jiàn)圖3：

圖3 小鼠力竭游泳時(shí)間對(duì)比（n=20）注：*：與NC組比較（P＜0.05）；#：與HC組比較（P＜0.01）Figure 3 Comparison of swimming exhaustion time in mice （n = 20）*： Compared with NC group （P＜0.05）, #： Compared with HC group （P＜0.05）

力竭時(shí)間是判斷運(yùn)動(dòng)小鼠是否疲勞的方法之一。圖3顯示，高溫運(yùn)動(dòng)對(duì)照度的游泳力竭時(shí)間顯著低于常溫對(duì)照組（P＜0.05），說(shuō)明高溫能夠使游泳小鼠的疲勞提前到來(lái)。而與高溫對(duì)照組小鼠力竭時(shí)間相比較，低劑量的SCP組沒(méi)有顯著性差異，但是高劑量SCP組有顯著性延長(zhǎng)，說(shuō)明一定劑量的SCP在高溫環(huán)境下具有明顯的抗運(yùn)動(dòng)疲勞的作用。

2.3 SCP對(duì)高溫游泳訓(xùn)練小鼠血糖、血乳酸、糖原含量的影響

表1結(jié)果顯示，高溫組小鼠與常溫對(duì)照組相比較，在運(yùn)動(dòng)恢復(fù)24 h，血糖濃度和肝糖原含量的依然顯著性降低（P＜0.05），表明高溫使糖的消耗更為明顯；而SCP組與高溫組小鼠相比較，在運(yùn)動(dòng)恢復(fù)24 h，特別是SCP高劑量組小鼠血糖濃度、肌糖原和肝糖原含量的顯著性的升高（P＜0.05），表明SCP在一定程度上，增加了機(jī)體糖原的恢復(fù)與儲(chǔ)備；同組之間的比較中，除了在常溫對(duì)照組和高溫對(duì)照組的血糖恢復(fù)不明顯之外，其余各組的相關(guān)指標(biāo)的恢復(fù)都在不同程度上具有顯著性（P＜0.05 orP＜0.01）。

表1 小鼠血糖、血乳酸、糖原含量的比較Table 1 Comparison of the content of blood sugar, blood lactic acid and glycogen in mice

3 討 論

經(jīng)過(guò)一系列的提取與純化，本實(shí)驗(yàn)得到的五味子多糖是一種蛋白多糖，在構(gòu)型中只有α構(gòu)型。運(yùn)動(dòng)性疲勞是一個(gè)極其復(fù)雜的身體變化綜合反應(yīng)過(guò)程。研究證明在長(zhǎng)時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中，糖原耗盡、血糖濃度降低、乳酸堆積都能誘發(fā)運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生[16]。而在高溫下運(yùn)動(dòng)，機(jī)體糖代謝水平情況更加不良[17]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)小鼠的游泳力竭時(shí)間對(duì)比，證明了常溫對(duì)照組的力竭時(shí)間較高溫對(duì)照組的時(shí)間明顯延長(zhǎng)，說(shuō)明高溫對(duì)小鼠的運(yùn)動(dòng)能力造成了影響，是的疲勞提前到來(lái)。血糖、血乳酸、肌糖原和肝糖原幾個(gè)生化指標(biāo)可以用來(lái)反映機(jī)體運(yùn)動(dòng)的糖代謝情況[18]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示血糖的變化不明顯，可能與血糖的動(dòng)態(tài)平衡性有關(guān)。乳酸含量在另外一個(gè)方面反應(yīng)了糖進(jìn)行無(wú)氧酵解的程度，也是反映機(jī)體有氧代謝能力的一個(gè)指標(biāo)[19]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，補(bǔ)充SCP后，機(jī)體乳酸含量較對(duì)照組降低，說(shuō)明SCP促進(jìn)了機(jī)體糖的有氧代謝能力。肝、肌糖原儲(chǔ)備水平是反映肌體的有氧代謝能力和疲勞程度的重要指標(biāo)[20]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，補(bǔ)充SCP后，對(duì)于肝糖原和肌糖原的含量都有顯著的增強(qiáng)作用。綜合上述，五味子多糖具有促進(jìn)運(yùn)動(dòng)小鼠機(jī)體糖原儲(chǔ)備，使其在高溫下運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠具有相對(duì)充足的能量?jī)?chǔ)備，以延長(zhǎng)其運(yùn)動(dòng)疲勞的發(fā)生。進(jìn)而改善其運(yùn)動(dòng)能力。

[1]HARGREAVES M. Physiological Limits to Exercise Performance in the Heat[J]. Journal of Science and Medicine in Sport. 2008，11：66～71.

[2]BEST S, Thompson M, Caillaud C et al. Exercise-heatAcclimation in Young and Older Trained Cyclists[J]. Journal of Science and Medicine in Sport, 2013, In press. http：//dx.doi. org/10. 1016/j. jsams.2013.10.243.

[3]NOAKES TD. A Modern Classification of the Exercise-related Heat Illnesses[J]. Journal of Science and Medicine in Sport. 2008, 11：33-39.

[4]NASSIS GP, WILLIAMS C, CHISNALL P. Effect of a Carbohydrate Electrolyte Drink on Endurance Capacity During Prolonged Intermittent High Intensity Running[J]. British Journal Sports Medicine. 1998, 32： 248-252.

[5]CAMILA N, ANA PAF, ALINE RG, et al. Double Blind Carbohydrate Ingestion does not Improve Exercise Duration in Warm Humid Conditions[J]. Journal of Science and Medicine in Sport. 2008, 11：72～79.

[6]CHI Aiping, TANG Liang, ZHANG Jing, et al. Chemical Composition of Three Polysaccharides from Gynostemma Pentaphyllum and their Antioxidant Activity in Skeletal Muscle of Exercised Mice[J]. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 2012, 22：479～485.

[7]CHI Aiping, CHEN Jingping, WANG Zhezhi, et al. Morphological and Structural Characterization of a Polysaccharide from Gynostemma Pentaphyllum Makino and its Anti-exercise Fatigue activity[J]. Carbohydrate Polymers, 2008, 74：868～874.

[8]JUNG Kyungah, KIM In-Ho, JUNG Daeseok Han. Effect of Medicinal Plant Extracts on Forced Swimming Capacity in Mice[J]. Journal of Ethnopharmacology, 2004, 93：75～81.

[9]國(guó)家藥典委員會(huì)中華人民共和國(guó)藥典[S].北京化學(xué)工業(yè)出版社,2005：44～45.

[10]許 莉，王曉華，趙美瑾，等. 五味子多糖的研究進(jìn)展[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2013，34（7）：127～130.

[11]姜 帆.五味子多糖的提取純化及其對(duì)腸道免疫功能的影響[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[12]甘 露.五味子多糖對(duì)肝癌小鼠腫瘤生長(zhǎng)及免疫功能的調(diào)節(jié)作用[J].免疫學(xué)雜志，2013，29（10）：867～870.

[13]金 蘭，張海晶，陳大忠. 星點(diǎn)設(shè)計(jì)-響應(yīng)面法優(yōu)化北五味子多糖提取工藝[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，29 （6）：659～652，666.

[14]劉曉涵，陳永剛，林 勵(lì)，等.蒽酮硫酸法與苯酚硫酸法測(cè)定枸杞子中多糖含量的比較[J]. 食品科技，2009，34（9）：270～272.

[15]王衛(wèi)國(guó)，吳 強(qiáng)，胡寶坤，等. 幾種測(cè)定灰樹花多糖中蛋白質(zhì)含量方法的比較研究[J]. 中國(guó)食用菌，2002，22（1）：27～30.

[16]李良鳴， 楊則宜，魏 源，等. 運(yùn)動(dòng)后前糖原和大糖原的恢復(fù)規(guī)律及其機(jī)制研究[J]. 體育科學(xué)，2005，25（7）：25～30.

[17]STARKIE RL, HARGREAVES M, ROLLAND J, et al. Heat Stress, Cytokines, and the Immune Response to Exercise[J]. Brain, Behavior, and Immunity. 2005，19：404～412.

[18]池愛(ài)平，陳錦屏，熊正英.木棗多糖抗疲勞組分對(duì)力竭游泳小鼠糖代謝的影響[J]. 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2007，26（4）：411～415.

[19]XU Chao, LV Junli, Lo Y Martin, et al. Effects of Oat β-glucan on Endurance Exercise and its Anti-fatigue Properties in Trained Rats[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 92（2）: 1159～1165.

[20]于 瀅，秦華奇，衣雪潔.四君子湯和糖對(duì)過(guò)度訓(xùn)練大鼠胃腸功能和糖貯備的影響[J].沈陽(yáng)體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，31（2）：79～85.

Extraction of Schisandra Chinensls Polysaccharide and its Influence on Glycometabolism of Swimming Rice in High Temperature

CHI Ai-ping, GUO Huan-huan, KANG Chen-zhe, et al

Purpose: To evaluate the basic physical and chemical properties of Schisandra Chinensls Polysaccharide (SCP) and its effect on glycometabolism of swimming rice in high temperature. Methods: The extraction on SCP used the method of water extract and alcohol precipitation, and the basic content, ultraviolet and infrared spectrums of SCP were tested. At the same time a 5 weeks of mice swimming model in high temperature was established, and the swimming exhaustion time of mice was determined and the different dose of SCP were given by oral gavages, and then the concentrations of blood glucose, blood lactic acid as well as the contents of muscle glycogen and liver glycogen were measured, respectively, in both cases after exercise and after for 24 h-recovery in mice. Results: SCP is a kind of polysaccharide containing protein and can prolong the swimming mice exhaustion time under high temperature and improved the Glycometabolism in mice. Conclusion: SCP has the function of anti-fatigue in high temperature sports, which was related to regulation the sugar metabolism.

SCP; High temperature; Glycometabolism; Sports fatigue

1007―6891（2014）06―0025―03

G804.7

A

2014-06-26

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（GK201402046）；陜西師范大學(xué)“211工程”項(xiàng)目；陜西師范大學(xué)體育學(xué)院青年教師科研基金項(xiàng)目。

陜西師范大學(xué)體育學(xué)院，陜西 西安，710119。

Institute of P.E., Shaanxi Normal University, Shaanxi Xi’an, 710119, China