黃芪總苷對運動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 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.解放軍體育進修學(xué)院，廣東 廣州 510500)

黃芪總苷對運動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.解放軍體育進修學(xué)院，廣東 廣州 510500)

探討黃芪總苷對運動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動性疲勞大鼠模型，對大鼠預(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動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：黃芪總苷具有保護運動性疲勞大鼠肌組織的作用，其機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；運動性疲勞；抗氧化；ATP酶；乳酸

黃芪作為一味常用中藥，具有補氣升陽、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肌肉疲勞的調(diào)控機制,以期為運動訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1實驗動物

SD大鼠，雄性，SPF級，180g-220g，購自廣東省醫(yī)學(xué)實驗動物中心。常規(guī)分籠飼養(yǎng)，室溫控制在(23±3)℃，相對濕度40%-60%，自由進食、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實驗方法

實驗動物分為3組，每組8只，即正常對照組，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，進行游泳運動(水深35cm，水溫15-20℃)，疲勞標(biāo)準(zhǔn)采用“經(jīng)過10s后動物仍不能返回水面”。運動后即刻斷頭處死動物，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

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS15.0進行統(tǒng)計學(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動性疲勞大鼠骨骼肌中POD，T-AOC和Ca2+Mg2+-ATPase的活性，同時減少乳酸的含量(P<0.05)。黃芪總苷組T-AOC和 Ca2+Mg2+-ATPase的活性以及LD的含量和正常對照組之間無顯著性差異(P>0.05)。

表1 黃芪總苷對運動疲勞性大鼠骨骼肌抗氧化能力和肌乳酸含量的影響

*與力竭運動組比較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)過一段時間的持續(xù)收縮或反復(fù)收縮后不能繼續(xù)保持運動所需或所預(yù)期的肌張力和肌肉收縮。肌肉疲勞是造成運動能力下降的重要因素，有關(guān)肌肉疲勞機理的研究一直是肌肉生理學(xué)研究的重點。自19世紀(jì)Mosso開始研究運動性疲勞至今100多年來,各國學(xué)者就這一問題進行了系統(tǒng)深入的研究。上世紀(jì)90年代起，隨著新實驗儀器、新實驗手段不斷引入到運動疲勞的研究中，有關(guān)運動性疲勞的研究又有了新的進展，特別是關(guān)于自由基、肌乳酸對運動性疲勞的影響，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理。有研究證實，急性劇烈運動時，機體清除自由基的能力不足以平衡運動應(yīng)激情況下產(chǎn)生的自由基，機體細胞內(nèi)則處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，誘發(fā)脂質(zhì)過從氧化損傷而導(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，反映機體總抗氧化、 清除自由基的能力，這在評價應(yīng)激如運動等對機體是否造成氧化損傷時具有特別重要的意義，是單項抗氧化劑指標(biāo)所無法比擬的。這個體系的防護氧化作用主要通過途徑:(1)消除自由基和活性氧以免引發(fā)脂質(zhì)過氧化；(2)分解過氧化物，阻斷過氧化鏈；(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作用。過氫化物酶(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)機體能量代謝機能的重要指標(biāo)。機體的供能系統(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)是靠機體本身儲存的 ATP、CP供能，糖酵解系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)都要經(jīng)過機體的代謝過程才能釋放ATP,供機體利用。ATP酶主要存在于組織細胞膜及細胞器膜上，是生物膜上的一種蛋白酶，它在物質(zhì)運送、能量轉(zhuǎn)化以及信息傳遞方面具有重要的作用。Ca2+Mg2+-ATPase是細胞的鈣鎂泵，能催化ATP水解，提供能量驅(qū)動Ca2+和Mg2+對向的轉(zhuǎn)運。外周運動疲勞時，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)元細胞內(nèi)鈣、鎂的正常分布，導(dǎo)致細胞內(nèi)Ca2+增多，從而激活Ca2+依賴性降解酶磷脂酶，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，細胞Ca2+超載和自由基過多可導(dǎo)致細胞的凋亡，肌細胞功能下降。在進行較大強度運動時，需能量增加，兩個供能系統(tǒng)的代謝活動明顯加強，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線粒體的氧化磷酸化能力，過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)與正常對照組均存在顯著性差異(P<0.05)。力竭運動會致內(nèi)源性抗氧化劑酶POD活性和T-AOC的活性降低，提示大強度運動時，體內(nèi)抗氧化酶合成減少或利用非酶類抗氧化物質(zhì)能力減弱和(或)由于活性氧生成過多超過了氧化/抗氧化平衡狀態(tài)。運動性疲勞大鼠體內(nèi)自由基防御體系功能下降，自身生物抗氧化作用減弱，機體氧化應(yīng)激增強，造成自由基生成增多，誘發(fā)脂質(zhì)過氧化損傷，導(dǎo)致機體氧化應(yīng)激損傷。運動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。

黃芪屬補中益氣藥,能增強機體抗氧化能力，改善機體的能量代謝，提高運動過程中肝糖原的儲備量，降低運動后血乳酸變化幅度，具有明顯的抗運動性疲勞的作用。常作為對抗運動疲勞、提高運動能力的運動補劑，在運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。本實驗研究表明，對大鼠預(yù)防性給予黃芪總苷，能提高力竭運動大鼠骨骼肌中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和肌乳酸三項指標(biāo)已回復(fù)到正常水平，與正常對照組之間不存在顯著性差異(P>0.05)。提示補充黃芪總苷可以減少運動引起的氧化應(yīng)激，降低脂質(zhì)過氧化速率，加強了體內(nèi)自由基防御體系功能，有助于機體保持較高的抗氧化能力，保護脂質(zhì)膜，維持細胞的完整性和正常的生理功能，對力竭運動引起的組織損傷具有一定的保護作用，從而提高了機體的運動適應(yīng)性，增強運動能力，推遲運動性疲勞的出現(xiàn)。同時，黃芪總苷可以通過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，具有改善機體的能量代謝機能，減少肌乳酸的生成，達到對抗肌疲勞，提高運動能力的作用。

4 結(jié)論

黃芪總苷具有保護運動性疲勞大鼠肌組織的作用，其機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動補劑值得進一步研發(fā)和推廣。

[1] 許在華,羅元方.肌肉疲勞及肌肉損傷機理自由基學(xué)說研究綜述[J].南京體育學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,21(1):20-23.

[2] 劉克敏,劉振.黃芪的藥理作用及其在運動醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志,2005,14(2):2346-2349.

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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：運動醫(yī)學(xué)。

G804.5

A

1672-1365(2010)03-0068-02