遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)大鼠組織自由基代謝變化及營養(yǎng)干預(yù)的影響研究

麻春雁　曹建民　王　琳　趙德嶺　樊慶敏

摘要：大負(fù)荷遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致自由基的生產(chǎn)增加是影響運(yùn)動(dòng)能力的重要因素。對長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)大鼠組織自由基代謝狀況及營養(yǎng)干預(yù)后自由基代謝變化進(jìn)行研究。研究結(jié)果：長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致骨骼肌、肝臟SOD、GSH-PX酶活性顯著降低，組織自由基代謝紊亂；營養(yǎng)干預(yù)顯著提高運(yùn)動(dòng)大鼠組織SOD、GSH-PX酶活性，營養(yǎng)補(bǔ)劑對改善運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練造成的自由基紊亂具有積極意義。

關(guān)鍵詞：遞增負(fù)荷；自由基；營養(yǎng)

中圖分類號：G804.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-3612(2008)03-0343-03

肌肉組織是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，肌細(xì)胞功能的是否正常與機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力密切相關(guān)。肝臟是人體的最大腺體，在物質(zhì)代謝中起重要作用，脂肪的吸收、分解和保存；糖的分解和糖異生；蛋白質(zhì)的分解與合成都與肝臟密切相關(guān)，肝臟功能的降低也是影響身體機(jī)能的重要因素。運(yùn)動(dòng)時(shí)這些重要組織會(huì)產(chǎn)生大量自由基，自由基對這些組織細(xì)胞膜的攻擊是引起組織損傷的原因之一，從而導(dǎo)致這些組織功能的降低，進(jìn)而造成運(yùn)動(dòng)能力的降低。本研究通過對長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練大鼠骨骼肌、肝臟組織內(nèi)自由基代謝情況的研究，了解大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)組織內(nèi)自由基代謝變化的規(guī)律，探詢自由基變化對運(yùn)動(dòng)能力的不利影響；并且應(yīng)用營養(yǎng)補(bǔ)劑對長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)大鼠進(jìn)行干預(yù)，研究營養(yǎng)補(bǔ)劑對自由基代謝的影響，為今后在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐中提供良好的抗氧化劑提供理論依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組雄性Wistar大鼠30只，體重(200±15)g，由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所提供。動(dòng)物許可證編號：SCXK11－00－0006，動(dòng)物級別：二級。將大鼠隨機(jī)分為3組，C組（對照組，n=10）；E組（遞增負(fù)荷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)組，n=10）；EN組（遞增負(fù)荷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)+營養(yǎng)補(bǔ)充組，其在第五周跑臺(tái)訓(xùn)練結(jié)束后進(jìn)行營養(yǎng)補(bǔ)充，共補(bǔ)充6周，n=10）。動(dòng)物飼料為全價(jià)營養(yǎng)顆粒飼料，由北京科澳協(xié)力飼料有限公司提供。京動(dòng)許字（2000）第15號，含鐵量32.1 mg/100 g。動(dòng)物飼養(yǎng)環(huán)境溫度(23±2)℃，濕度40%～60%。大鼠分籠飼養(yǎng)，每個(gè)鼠籠5只。自由飲食，自然晝夜節(jié)律變化光照。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組情況見表1。

1.2運(yùn)動(dòng)方式E組和EN組大鼠在杭州段氏BCPT－96型跑臺(tái)上進(jìn)行11周遞增負(fù)荷跑臺(tái)訓(xùn)練。訓(xùn)練時(shí)采用跑臺(tái)坡度為0°，跑臺(tái)速度為30 m/min，每周訓(xùn)練6 d，周日休息。如果訓(xùn)練過程中大鼠出現(xiàn)嚴(yán)重力竭癥狀：后肢蹬地?zé)o力，腹部與跑道面接觸，連續(xù)施加機(jī)械刺激大鼠不能繼續(xù)跑動(dòng)，則允許其休息2～5 min。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，未使用電刺激(表2)。

1．3營養(yǎng)補(bǔ)劑成分及補(bǔ)充方法補(bǔ)充營養(yǎng)主要含中藥和維生素C、維生素E等組成。從第6周訓(xùn)練開始，EN組的每只大鼠于每日兩次訓(xùn)練結(jié)束后30 min后以灌胃方式補(bǔ)充復(fù)合制劑，每次1 mL。 C組和E組大鼠以灌胃方式補(bǔ)充等量蒸餾水。

1．4取樣方法及樣品保存根據(jù)分組要求，在最后一次運(yùn)動(dòng)后24 h對各組進(jìn)行取樣。以2％戊巴比妥實(shí)行腹腔注射麻醉，迅速取出大鼠腓腸肌、肝臟。取組織塊（0．8 g左右）在4℃的生理鹽水中漂洗，除去血液，濾紙拭干，稱重，放入10 mL的小燒杯內(nèi)。取預(yù)冷的生理鹽水，用玻璃勻漿器進(jìn)行組織勻漿，制備10%勻漿液，用普通離心機(jī)3 000 r/min左右離心15 min，離心好的勻漿留上清棄下面沉淀。上清液用于各種指標(biāo)的測定。

1．5測試方法

1．5．1丙二醛（MDA）的測試方法試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。嚴(yán)格按照試劑盒說明書操作。

1．5．2超氧化物歧化酶（SOD）的測試方法試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。嚴(yán)格按照試劑盒說明書操作。

1．5．3谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)的測試方法試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。嚴(yán)格按照試劑盒說明書操作。

1．5．4組織蛋白含量的測定試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。嚴(yán)格按照試劑盒說明書操作。

1．6數(shù)據(jù)處理方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包進(jìn)行one-way ANOVA檢驗(yàn)，顯著性水平為P＜0．05，非常顯著性水平為P＜0．01。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2結(jié)果

2．1營養(yǎng)干預(yù)對遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌MDA、SOD、GSH-PX值遞增負(fù)荷跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后，E組與C組大鼠比較，骨骼肌中MDA無顯著性差異。E組大鼠骨骼肌中SOD活力、GSH-PX活力與C組大鼠比較明顯降低，有非常顯著性差異（P<0．01）。

EN組大鼠骨骼肌中MDA、SOD活力、GSH-PX活力與C組相比無顯著性差異。EN組與E組大鼠比較，骨骼肌中MDA無顯著性差異。EN組大鼠骨骼肌中SOD活力、GSH-PX活力比E組高，有非常顯著性差異（P<0．01）。

2．2營養(yǎng)干預(yù)對遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)大鼠肝臟組織MDA、SOD、GSH-PX值

遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)后，E組大鼠肝臟組織中MDA與C組比較無顯著性差異。E組大鼠肝臟組織中SOD活力、GSH-PX活力比C組顯著性降低（P<0．05）。EN組大鼠肝臟組織中MDA、SOD活力、GSH-PX活力與C組相比無顯著性差異。EN組與E組大鼠比較，肝臟中MDA無顯著性差異。SOD、GSH-PX活力比E組顯著性增高（P<0．05）。

3分析與討論

自由基是指能獨(dú)立存在的，含有未成對電子的原子、原子團(tuán)或分子。氫原子是結(jié)構(gòu)最簡單的自由基。M．Gomberg于1900年第一次制得三苯甲基自由基，確定了自由基的概念［1］。在正常情況下，體內(nèi)自由基不斷產(chǎn)生，也不斷被清除，保持一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。由于自由基含有未配對的電子，其極容易與含有雙鍵的生物大分子、細(xì)胞膜或亞細(xì)胞器膜反映發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)自由基產(chǎn)生過量，或機(jī)體清除自由基的功能減弱，造成自由基生產(chǎn)急劇增加時(shí)，易造成生物大分子、細(xì)胞膜或亞細(xì)胞器膜的功能改變，使生物大分子、細(xì)胞膜損害，導(dǎo)致疾病和衰老的發(fā)生。人體內(nèi)，大約95%的自由基為氧自由基［2］。

肌肉組織是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，肌細(xì)胞功能的正常與否與機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力密切相關(guān)。肝臟是人體的最大腺體，在物質(zhì)代謝中起重要作用，脂肪的吸收、分解和保存；糖的分解和糖異生；蛋白質(zhì)的分解與合成都與肝臟密切相關(guān)［3］。此外，肝臟還是機(jī)體主要的產(chǎn)熱器官并有解毒的作用。肝臟功能的正常是提高運(yùn)動(dòng)水平的重要保障。由于骨骼肌、肝臟在運(yùn)動(dòng)中的重要作用，關(guān)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對骨骼肌、肝臟自由基代謝的研究很多。機(jī)體各組織內(nèi)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物及抗氧化酶活性在訓(xùn)練后變化各異，這可能與實(shí)驗(yàn)所采用的運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和采樣時(shí)間的不同有關(guān)。這些因素可能是影響抗氧化酶活性的重要因素，是最終決定自由基反應(yīng)過程的機(jī)制［4］。MDA是自由基發(fā)生脂質(zhì)過氧化后的產(chǎn)物，其生產(chǎn)量的多少間接地反映自由基代謝的情況以及造成細(xì)胞膜的損傷情況；而SOD與GSH-PX酶活性則是水解自由基的主要酶類，其活性反映機(jī)體自由基水解的能力。因此，MDA水平和SOD與GSH-PX酶活性共同反映機(jī)體自由基的整體代謝情況。

從本試驗(yàn)表3、4的結(jié)果來看，經(jīng)過11周遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)組骨骼肌和肝臟中MDA有升高的趨勢，但是與對照組之間比較沒有顯著性差異；運(yùn)動(dòng)組大鼠安靜時(shí)骨骼肌SOD與GSH-PX活力非常顯著性低于C組大鼠，肝臟組織中SOD、GSH-PX活力顯著性低于C組大鼠。這一結(jié)果與史亞麗［5］的研究結(jié)果一致。這說明，長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)組大鼠安靜時(shí)骨骼肌、肝臟組織中抗氧化酶活性顯著低于對照組大鼠。SOD是最重要的抗氧化酶，SOD可催化O₂．-岐化為過氧化氫和氧氣，它可特異性的清除超氧陰離子自由基［3］。GSH-PX是機(jī)體內(nèi)廣泛存在的一種重要的還原過氧化氫（H₂O₂），谷胱甘肽過氧化物酶含有硒，存在于細(xì)胞內(nèi)，肝、紅細(xì)胞活性最高，腎、肺次之，肌肉最低，它屬于過氧化物酶類，過氧化物酶類和過氧化氫酶都可清除生物體內(nèi)產(chǎn)生的H₂O₂，它與CAT的區(qū)別在于CAT催化H₂O₂分解為水和氧氣，而Px則催化過氧化氫氧化其他底物后才產(chǎn)生水［4］。雖然運(yùn)動(dòng)組骨骼肌和肝臟中MDA與對照組沒有顯著性差異，這可能是由于本試驗(yàn)測的是大鼠宰殺前最后一次運(yùn)動(dòng)結(jié)束24 h后組織內(nèi)的MDA，沒有在長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)所造成的大鼠骨骼肌和肝臟自由基生產(chǎn)的峰值時(shí)采樣所致。這時(shí)，機(jī)體雖然在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生大量自由基，但是在采樣時(shí)大量自由基已大部分被抗氧化系統(tǒng)消除有關(guān)。但是，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果運(yùn)動(dòng)組骨骼肌和肝臟組織中SOD與GSH-PX抗氧化酶活力的顯著下降對機(jī)體來說是一種不利的改變。正是由于長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致抗氧化酶活性的下降會(huì)打破原有自由基代謝平衡，使自由基產(chǎn)生相對增多，這些相對過多的自由基會(huì)對骨骼肌和肝臟等組織造成損害，最終導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力的降低。

長期大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)組大鼠骨胳肌、肝臟SOD與GSH-PX的活性下降，其原因可能與下列兩方面的因素有關(guān)：1) 力竭運(yùn)動(dòng)使氧自由基生成增多，抗氧化酶及構(gòu)成抗氧化酶的組成物質(zhì)過度消耗［7］。如SOD的組成物質(zhì)銅、鋅，GSH-PX的必需部分硒等。如果這些物質(zhì)得不到及時(shí)有效的補(bǔ)充,長此以往，導(dǎo)致組織內(nèi)抗氧化酶活性的下降。2) 長期力竭運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致體內(nèi)PH值、血漿滲透壓等內(nèi)環(huán)境以及激素水平的變化［8］，影響了抗氧化酶的活性。因此，對進(jìn)行長期大負(fù)荷訓(xùn)練的機(jī)體應(yīng)該注意監(jiān)控和采取有效手段來防止SOD及GSH-PX活性的下降。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明營養(yǎng)干預(yù)具有降低骨骼肌和肝臟MDA的趨勢，顯著的升高了由于長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)造成運(yùn)動(dòng)大鼠的骨骼肌和肝臟的SOD與GSH-PX酶活性。表明營養(yǎng)干預(yù)對提高機(jī)體組織抗氧化酶的活性具有積極的意義，其是通過提高長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)大鼠組織抗氧化酶活性，來改善由于長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)造成的自由基代謝的紊亂，調(diào)節(jié)自由基代謝的平衡。

本實(shí)驗(yàn)在參照前人實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)中藥調(diào)理的具體方藥使用，選擇西洋參、淫羊藿、紅景天、枸杞子、五味子等組合配方。西洋參益氣生津，養(yǎng)陰清熱。淫羊藿用于補(bǔ)腎壯陽，具有調(diào)節(jié)下丘腦－垂體－性腺軸機(jī)能的作用，通過淫羊藿的補(bǔ)充，可以緩解由于大強(qiáng)度的遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)對下丘腦－垂體－性腺軸機(jī)能的抑制作用和紊亂狀態(tài)，使該軸的機(jī)能得到良好的恢復(fù)，促進(jìn)睪酮的分泌，促進(jìn)各種酶的合成，提高機(jī)體的抗氧化能力。紅景天能增強(qiáng)身體消除自由基的能力，阻止過氧化反應(yīng)，因而增進(jìn)細(xì)胞代謝與合成，促進(jìn)細(xì)胞生長，提高細(xì)胞生命活力，延緩細(xì)胞衰老，而具有抗老化作用［9，14］。枸杞含有枸杞多糖，其具有促進(jìn)機(jī)體SOD活性明顯提高的作用，說明枸杞具有明顯的抗疲勞作用和抗衰老作用［10，13］；何首烏有通過提高機(jī)體內(nèi)源性SOD酶的活性，清除氧自由基對機(jī)體的損傷的作用［11］；麥冬和五味子可提高總抗氧化能力［12］。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)采用的營養(yǎng)補(bǔ)劑中還含有維生素C和維生素E。VC是一個(gè)溫和的還原劑，即它易被氧化，而保護(hù)其它物質(zhì)不被氧化［3］。VE是最主要的生物自由基清除劑之一。VE為脂溶性的，它能插入到含不飽和脂肪酸的生物膜中，使生物膜自由基還原成非自由基，而自身被氧化，防止不飽和脂肪酸的氧化；另外，VE還有淬滅單線態(tài)氧的功能；它在體內(nèi)與Vc、GSH、NADPH構(gòu)成一個(gè)有效的氧化還原鏈，在抗氧化過程中呈往復(fù)循環(huán)氧化還原過程［15-17］?？寡趸瘎┱窃诟鞣N活性氧引起各種生物損傷前即將其淬滅或抑制氧化擴(kuò)散及提高機(jī)體內(nèi)源性清除活性氧酶系統(tǒng)活性和數(shù)量的營養(yǎng)［18］。實(shí)驗(yàn)表明本實(shí)驗(yàn)所采用的營養(yǎng)補(bǔ)劑對改善自由基代謝具有顯著的作用，對維持和提高運(yùn)動(dòng)能力有利。

4結(jié)論

1) 長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致大鼠骨骼肌、肝臟SOD及GSH-PX活性顯著下降，導(dǎo)致組織自由基代謝紊亂，影響運(yùn)動(dòng)能力；

2) 營養(yǎng)干預(yù)顯著提高遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)大鼠骨骼肌、肝臟SOD和GSH-PX的活性，可以改善由于長期遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)造成的自由基代謝紊亂，營養(yǎng)補(bǔ)劑對提高運(yùn)動(dòng)能力具有積極意義。

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