朱 華

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5-HT、DA與運動性中樞疲勞的關系及運動疲勞的恢復淺述

朱 華1，2

近年來，運動性中樞疲勞成為科研人員的研究熱點之一。通過文獻資料法，對國內(nèi)運動中樞疲勞相關文章進行分析后，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)對于運動性中樞疲勞的研究已有所進展。本文對5-HT、DA等神經(jīng)遞質(zhì)的在運動性中樞疲勞中的影響進行了一定的分析討論，同時淺談運動疲勞的恢復，以期在神經(jīng)遞質(zhì)方面疲勞的恢復有所啟發(fā)。

5-HT；DA；運動中樞疲勞

1982年國家運動生物化學會議規(guī)定：機體生理過程不能持續(xù)其機能在一特定水平或/和不能維持一定的預定運動強度。在查閱文獻中，可以看到通常會把疲勞分為心理性疲勞和軀體性疲勞。如籃球項目中由于賽場上隊員們精神必須高度集中，同時也必須注意戰(zhàn)術的運用，通常比賽結束后，籃球運動員容易產(chǎn)生心理性疲勞，當然，也會有軀體性疲勞。不同的運動項目會有不同的軀體性疲勞，即軀體性疲勞具有專項特點。如：跆拳道這一運動項目主要是以腿法為主，同時以手部格擋為輔助，這些特點導致了跆拳道運動中疲勞主要發(fā)生在腰腹以及下肢。其中大腿、小腿以及腳踝所占的比重較大。[3]而在運動生物化學這一范疇中，通常疲勞包括了外周疲勞和中樞疲勞這兩個種類。運動性中樞疲勞是由運動引起的，發(fā)生在從大腦到脊髓運動神經(jīng)元的神經(jīng)系統(tǒng)的疲勞，即由運動引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)不能產(chǎn)生和維持足夠的神經(jīng)沖動給肌肉以滿足運動所需的現(xiàn)象。[5]隨著科研技術的發(fā)展，近年來越來越多的研究關注中樞疲勞這一問題。運動性中樞疲勞的誘發(fā)因素很多，而運動時腦組織中的某些神經(jīng)遞質(zhì)的成分變化是目前研究較為關注的，因此它成為現(xiàn)疲勞研究的一大熱點，尤其是在運動訓練或者比賽時，神經(jīng)遞質(zhì)5-HT和DA的濃度變化和運動中樞疲勞產(chǎn)生之間的關系。

1 5-HT、DA的變化與運動性中樞疲勞

1987年中樞疲勞假說由Newsholm等首次提出，他們認為長時間運動后腦內(nèi)5-HT含量增加會引起中樞疲勞。5-HT作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，在早期并未找出它與中樞疲勞的關系。但隨著現(xiàn)代科研技術的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)5-HT在中樞疲勞中起著一定的作用。運動中的主要能源物質(zhì)是糖，隨著運動強度的不斷增加，糖的消耗不斷增大，最終機體動用肝糖原，為維持運動，機體將動用脂肪這一充足但供能效率較低的能源物質(zhì)。在動用脂肪供能時，血液中游離脂肪酸不斷增加，故與色氨酸競爭白蛋白的結合增加，導致色氨酸與白蛋白結合減少，血中游離色氨酸的含量相應增加，最終導致更多的色氨酸進入血腦屏障形成5-HT，導致機體產(chǎn)生中樞疲勞。5-HT對中樞疲勞的影響不僅取決于腦內(nèi)5- HT的濃度，還取決于其受體的敏感性。[2]大部分科研人員通過大鼠的運動研究如力竭運動等發(fā)現(xiàn)，在運動后期，尤其是接近大鼠力竭時，大鼠紋狀體細胞外液中的5-HT含量開始時明顯增加。由此，逐漸認識到5-HT是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，在運動過程中，這種物質(zhì)會不斷積累，從而機體產(chǎn)生運動性中樞疲勞，最終其運動能力受到影響。為對這一物質(zhì)有進一步研究，部分研究人員在運動后期給大鼠注射5-HT受體拮抗劑，發(fā)現(xiàn)大鼠的運動能力和未注射受體拮抗劑的大鼠相比有所恢復，并沒有出現(xiàn)運動能力的極速下降。因此，得出推論：5-HT這一抑制性神經(jīng)遞質(zhì)在腦內(nèi)濃度的增加導致了機體中樞疲勞。當然，主要還是由于運動過程中供能物質(zhì)的變化最終影響了腦內(nèi)5-HT神經(jīng)遞質(zhì)濃度的變化。

不同于5-HT這類抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，DA是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，并能調(diào)節(jié)肌肉的協(xié)調(diào)能力。在運動初期，機體內(nèi)的多巴胺水平多呈現(xiàn)上升狀態(tài)，此時機體的運動能力處于高漲階段，并且肌肉功能狀態(tài)良好。運動過程中腦內(nèi)DA的活性增加，隨著中樞疲勞的出現(xiàn)，腦干和中腦DA的合成代謝逐漸減弱。[2]一些大鼠的運動試驗中對大鼠腦內(nèi)多巴胺水平監(jiān)測后，研究人員發(fā)現(xiàn)大鼠出現(xiàn)疲勞時，其多巴胺水平相應下降，同時，機體的肌肉協(xié)調(diào)能力也有所下降，運動能力降低。因此，可得出相應的推論，即機體出現(xiàn)中樞疲勞與多巴胺水平的下降有一定關系。那么在運動中采取哪些措施能將多巴胺的合成與代謝的轉換保持平衡呢？研究有效延緩疲勞產(chǎn)生的措施時，研究人員將這一問題的解決作為研究重點。通過相關研究，可得知腦內(nèi)多巴胺的水平可通過某些特定的運動訓練提高。

大鼠運動試驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)，上述兩種遞質(zhì)并不是相互獨立發(fā)生變化，而是相互關聯(lián)并且二者并不是直接的此消彼長的關系。盡管5- 羥色胺可以直接影響位于多巴胺細胞里的5- 羥色胺受體，但是5- 羥色胺也可通過調(diào)節(jié)γ- 氨基丁酸和谷氨酸能進入VTA 和黑質(zhì)致密部來間接調(diào)節(jié)。雖然5- 羥色胺/ 多巴胺的相互作用在大腦已經(jīng)被廣泛的研究,但是仍需通過進一步的研究來闡明這個問題。[6]因而中樞疲勞的機制也可從二者的相互作用進行開展進一步的研究。

2 運動疲勞恢復淺談

運動后恢復的過程主要涉及運動中所消耗的能源物質(zhì)的恢復以及代謝產(chǎn)物的消除，運動中消耗的能源物質(zhì)也可以通過增加合成來恢復，這是機體使運動能力提高的物質(zhì)基礎。[4]運動疲勞的恢復通常有以下幾大恢復手段：1能源物質(zhì)的補充：機體運動的主要能源物質(zhì)就是糖、脂肪、蛋白質(zhì)。運動后的能源物質(zhì)恢復通常以補糖為主。作為最經(jīng)濟和高效的能源物質(zhì)，通常補糖有運動前補糖，運動中補糖和運動后補糖，補糖不只是為了補充能源物質(zhì)，更是為了避免在運動中因為肝糖原的大量消耗導致血糖降低。血糖作為大腦的重要能源物質(zhì)，其濃度的下降最終會導致人腦產(chǎn)生保護性抑制從而導致運動疲勞的產(chǎn)生并致使運動過程的結束。同時，補糖也可降低機體對脂肪這一能源物質(zhì)的動用，相應地降低了血漿中脂肪酸的濃度，減弱了脂肪酸與色氨酸競爭白蛋白結合位點的能力，從而減少了進入血腦屏障的色氨酸，最終5-HT合成減少，對機體的中樞抑制降低。2補充無機鹽、維生素等。運動過程中，尤其是運動強度過大時，通常會引起機體的電解質(zhì)紊亂、汗液大量排出從而影響了運動能力導致機體疲勞。為促使機體盡快恢復，在運動過程中或運動后會建議運動員補充運動飲料來補充電解質(zhì)，恢復機體電解質(zhì)的平衡。3補充促激素生長的物質(zhì)，如刺激睪酮產(chǎn)生的物質(zhì)?，F(xiàn)國內(nèi)對很多中草藥中的一些成分進行分析研究，尤其是保肝類的中藥?，F(xiàn)有大量研究提出蒺藜能作為一種睪酮刺激劑。蒺藜是生長在中國河北等地的一種常年生蔓本植物，它主要通過刺激垂體前葉分泌促黃體生成素來增加睪酮水平。目前臨床研究中并未發(fā)現(xiàn)其有毒性和其他不良作用。有研究表明：補充蒺藜對長時間力竭運動造成的機體損傷有一定的作用，可在一定程度上改善大強度訓練造成的生長發(fā)育緩慢、提高大鼠抗疲勞能力，進而延長大鼠運動時間，且呈劑量依賴性。但對機體損傷的作用沒有隨劑量的增加而呈現(xiàn)顯著的遞增狀態(tài)。[1]所以，為提高運動員的抗疲勞能力，可以通過使用蒺藜這一草本植物來提高運動員的運動能力，但蒺藜還是需要進一步的科學研究，以對其有一個更為清晰、全面、準確的認識。此外，有部分研究人員從神經(jīng)遞質(zhì)方面著手，希望找出能影響5-HT、DA濃度的有效物質(zhì)來對機體中樞疲勞的過程進行調(diào)節(jié)控制，但目前未發(fā)現(xiàn)有效進展。

3 結語

由于科研技術發(fā)展的限制以及其他社會因素，并未能在人體的運動實驗中檢測人腦內(nèi)的這一神經(jīng)遞質(zhì)的濃度變化，僅從大鼠等動物試驗中得出這一推論。因此，后續(xù)的研究應可以將部分重點放在如何采取安全有效的手段來檢測運動中人腦這類神經(jīng)遞質(zhì)的濃度變化，從而得出更為肯定和準確的結論。同時，值得注意的是，在研究運動中樞疲勞恢復時，病理生理學或藥理學上已有科研人員研究出相關的氨基酸物質(zhì)來可能改變腦的合成和釋放5-HT和DA這幾種神經(jīng)遞質(zhì)。但氨基酸已經(jīng)證實很大程度上不成功。同時，現(xiàn)提出的一些緩解運動疲勞的草本植物如蒺藜并未出現(xiàn)隨使用劑量增加而呈現(xiàn)顯著的增加狀態(tài)，所以運動疲勞的恢復物質(zhì)仍需要進行大量研究。因此，今后的研究應在對人體腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)濃度變化研究發(fā)展的基礎上，對腦中相關神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放以及水平變化進行進一步研究，以實現(xiàn)運動性中樞疲勞產(chǎn)生的速度放緩，運動能力和運動成績均有所提高的目的。

[1] 崔笑梅,曹建民,周海濤. 蒺藜對運動訓練大鼠睪酮含量、物質(zhì)代謝及抗運動疲勞能力的影響[J]. 中國實驗方劑學雜志,2014,03:157-161.

[2] 張?zhí)N琨. 運動性中樞疲勞的影響因素及其機制研究進展[J]. 體育科研,2013,03:33-40.

[3] 李丹丹,遲姍姍,牟爍. 運動疲勞產(chǎn)生的機制與恢復的探討[J]. 金田,2013,12:467.

[4] 張世明,包小強. 運動疲勞消除方法研究綜述[J]. 搏擊(體育論壇),2015,01:80-81.

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[6] 王永梅. 運動性中樞疲勞及相關神經(jīng)遞質(zhì)研究進展[J]. 體育科研,2012,03:78-81.

Study on the Relationship between 5-HT, DA and Exercise-induced Central Fatigue and Fatigue Recovery

Zhu Hua1，2

In recent years, exercise-induced central fatigue has become one of hot issues in scientific researchers. By the method of literature summarization, it is found that the research on central fatigue of exercise has been progressed. This paper has analyzed and discussed the effect of 5-HT, DA and other neurotransmitters on exercise-induced central fatigue. And discussion is made on the recovery of exercise-induced fatigue so as to get some inspiration in the neurotransmitter fatigue recovery.

5-HT; DA; exercise-induced central fatigue

朱華(1971-)，男，主任醫(yī)師，在職研究生，研究方向：全科醫(yī)學，運動康復。

1.北京體育大學研究生院，北京 100000 Graduate School of Beijing Sport University, Beijing 100000, China. 2.北京市海淀區(qū)清河社區(qū)衛(wèi)生服務中心，北京 100085

G804.2

A

1005-0256(2017)06-0162-2

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2017.06.068