小麥肽對(duì)模擬高原訓(xùn)練大鼠骨骼肌蛋白代謝影響及機(jī)制研究

柏海平

（石家莊學(xué)院體育系，河北石家莊050035）

小麥肽對(duì)模擬高原訓(xùn)練大鼠骨骼肌蛋白代謝影響及機(jī)制研究

柏海平

（石家莊學(xué)院體育系，河北石家莊050035）

目的：探討小麥肽對(duì)模擬高原訓(xùn)練大鼠骨骼肌代謝的影響，以及可能的機(jī)制。方法：75只雄性SD大鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組（A組）、低氧對(duì)照組（B組）、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組（C組）、低氧+運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組（D組）、低氧+運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練+補(bǔ)充小麥肽組（E組），每組15只，C組、D組和E組進(jìn)行無(wú)負(fù)重游泳9周，E組大鼠于每次訓(xùn)練后灌服小麥肽溶液。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，檢測(cè)骨骼肌總蛋白（Pro）、肌球蛋白（Myo）、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）。結(jié)果：與A組相比，B組大鼠骨骼肌總蛋白（Pro）和肌球蛋白（Myo）含量均顯著降低，C組大鼠骨骼肌Pro含量無(wú)差異，而Myo含量則顯著降低；E組大鼠骨骼肌Pro和Myo含量均高于B組和C組。與A組相比，B組和C組大鼠骨骼肌和血清中胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）含量均降低；E組大鼠骨骼肌和血清中IGF-1含量均高于B組和C組。結(jié)論：補(bǔ)充小麥肽可有效降低模擬高原訓(xùn)練對(duì)大鼠骨骼肌蛋白的影響，可能通過(guò)促進(jìn)IGF-1分泌而加速骨骼肌蛋白的合成代謝。

小麥肽，大鼠，模擬高原訓(xùn)練，骨骼肌蛋白，機(jī)制

高原訓(xùn)練有利于促進(jìn)運(yùn)動(dòng)員機(jī)體發(fā)生一系列代償性和適應(yīng)性變化，提高能量代謝及骨骼肌利用氧能力，有助于提高成績(jī)，已被作為運(yùn)動(dòng)員一種常規(guī)訓(xùn)練方式［1］。然而，高原訓(xùn)練過(guò)程中由于處于缺氧環(huán)境，易導(dǎo)致肌原纖維收縮蛋白發(fā)生降解，出現(xiàn)肌纖維變細(xì)、肌力降低，有研究指出［2］，在高于海拔5km處停留60d以上，會(huì)使大腿肌肉橫斷面積減少10%。因此，如何采取有效的干預(yù)措施以減少高原訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員骨骼肌蛋白代謝的影響，對(duì)提高高原訓(xùn)練效果具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

小麥肽是由小麥谷朊粉經(jīng)酶解、提純等加工而成，具有較高的葡萄糖胺（Gln）和蛋白含量且氨基酸組成較為均衡，具有水溶性佳、易吸收、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，不僅可為人體生長(zhǎng)發(fā)育提供所需的能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且具有抗氧化、改善人體生理機(jī)能的作用［3］。

本研究通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，對(duì)模擬高原低氧運(yùn)動(dòng)的大鼠補(bǔ)充小麥肽，探討其對(duì)大鼠骨骼肌蛋白代謝的影響，并對(duì)可能的機(jī)制進(jìn)行探討，以期為實(shí)際工作提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)鼠 SF級(jí)6周齡雄性SD大鼠75只，體重260～280g，購(gòu)自河南省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，合格證號(hào)SCXK（豫）2011-0003；標(biāo)準(zhǔn)大鼠飼料 北京科澳協(xié)力飼料有限公司；小麥肽 山東中食都慶生物技術(shù)有限公司；BCA蛋白濃度測(cè)定試劑盒 上海索萊寶生物科技公司；ELISA試劑盒 上海江萊生物科技公司。

JA2003A型電子天平 上海精天電子儀器有限公司；常壓低氧艙 美國(guó)Hypoxico公司；EOXIBLAEPGM-36型氧氣監(jiān)測(cè)儀 美國(guó)華瑞公司；游泳池（100cm×80cm×70cm） 上海艾研生物科技有限公司；2%戊巴比妥鈉 上海江萊生物科技有限公司；富華800電動(dòng)離心機(jī) 金壇市富華儀器有限公司；Dounce勻漿器 美國(guó)ProScientific公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 SD大鼠分組 隨機(jī)分為正常對(duì)照組（A組）、低氧對(duì)照組（B組）、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組（C組）、低氧+運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組（D組）、低氧+運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練+補(bǔ)充小麥肽組（E組），每組15只。所有大鼠按照組別編號(hào)進(jìn)行分籠飼養(yǎng)，每籠飼養(yǎng)5只，自然光照，溫度保持在20℃，上下不超過(guò)2℃，墊料每天更換一次，使籠內(nèi)保持干燥。每晚9點(diǎn)用標(biāo)準(zhǔn)大鼠飼料喂養(yǎng)。

1.2.2 大鼠游泳訓(xùn)練 訓(xùn)練方法采取無(wú)負(fù)重游泳，一周連續(xù)訓(xùn)練6d，休息1d，首先進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練2周，前3d運(yùn)動(dòng)時(shí)間30m in，1周后達(dá)到60m in，2周內(nèi)將運(yùn)動(dòng)時(shí)間逐漸提高到90m in，共進(jìn)行9周。游泳池水深50cm，水溫保持在32℃，上下波動(dòng)不超過(guò)1℃，2d更換一次池水。游泳時(shí)間安排在下午，游泳過(guò)程中要密切觀察大鼠狀態(tài)，以防止溺水發(fā)生。低氧環(huán)境采用常壓低氧艙，利用氧氣監(jiān)測(cè)儀對(duì)低氧艙中氧分壓的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在適應(yīng)性2周時(shí)間內(nèi)模擬海拔由1.6km升高到3km，最終氧濃度控制在14.2%。

1.2.3 大鼠灌胃 E組大鼠于每次訓(xùn)練后，按每kg體重服用500mg的劑量稱取小麥肽，用蒸餾水溶解后進(jìn)行灌服，以相同劑量的蒸餾水作為對(duì)照組；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中五組大鼠均未出現(xiàn)死亡。

1.2.4 大鼠血液、肌肉指標(biāo)的測(cè)定 所有大鼠于最后一次訓(xùn)練后休息24h，處死前禁食12h，用2%戊巴比妥鈉按50mg/kg劑量進(jìn)行腹腔注射，達(dá)到預(yù)定麻醉效果后經(jīng)腹主動(dòng)脈進(jìn)行取血，取右后肢腓腸肌組織，檢測(cè)骨骼肌總蛋白（Pro）、肌球蛋白（Myo）、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）。Pro采用凱氏定氮法檢測(cè)，Myo和IGF-1含量利用放射免疫法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±S.E）表示，同組大鼠實(shí)驗(yàn)前后比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，p＜0.05代表具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 五組大鼠實(shí)驗(yàn)前后體重變化情況

表1 五組大鼠試驗(yàn)前后體重變化情況（Mean±S.E.，n=15）Table 1 Theweight changes of rats in five groups before and after the test（Mean±S.E.，n=15）

五組大鼠實(shí)驗(yàn)前后體重變化見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)前，五組大鼠體重差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；實(shí)驗(yàn)后，五組大鼠體重均較實(shí)驗(yàn)前顯著增加（p＜0.05）。實(shí)驗(yàn)后，B組和C組均較正常對(duì)照組（A組）大鼠體重降低（p＜0.05）。長(zhǎng)期處于低氧環(huán)境會(huì)使機(jī)體各項(xiàng)代謝能力下降，有研究指出［4］，動(dòng)物長(zhǎng)期暴露在低氧環(huán)境生長(zhǎng)速率下降，體重減輕。登山愛(ài)好者在海拔4km呆1周后，體重會(huì)下降3%，而在海拔6～8km高原呆3個(gè)月體重則會(huì)下降15%［5］。本研究顯示，B組實(shí)驗(yàn)后大鼠體重較正常對(duì)照組下降顯著（p＜0.05），說(shuō)明低氧暴露會(huì)使大鼠體重減輕；本研究亦發(fā)現(xiàn)，B組大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均低于A組（p＜0.05）（表2），進(jìn)一步說(shuō)明暴露于低氧環(huán)境會(huì)抑制大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白合成，使其含量降低，可能是導(dǎo)致體重降低的原因。

2.2 五組大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量情況

表2 五組大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量情況（Mean±S.E.，n=15）Table 2 Contents of skeletal muscle protein and myosin in five groups of rats（Mean±S.E.，n=15）

不同處理方式對(duì)大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量影響見(jiàn)表2。有研究指出［6-7］，抗阻力運(yùn)動(dòng)會(huì)使骨骼肌蛋白含量增加，耐力運(yùn)動(dòng)及耐力組合抗阻運(yùn)動(dòng)亦可使骨骼肌蛋白增加，而缺乏體力活動(dòng)則可引起骨骼肌蛋白大量分解。然而，高原訓(xùn)練過(guò)程中，由于涉及低氧環(huán)境、運(yùn)動(dòng)形式及低氧和運(yùn)動(dòng)的組合形式等多種因素的影響，其對(duì)機(jī)體的影響遠(yuǎn)比常態(tài)下運(yùn)動(dòng)更為復(fù)雜。有研究表明［8］，游泳運(yùn)動(dòng)員在模擬2.8km的低壓低氧艙中3周后，體重和瘦體重明顯下降，而血尿素及血清皮質(zhì)醇水平則升高，說(shuō)明低氧運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)分解加速?gòu)亩贵w重降低。本研究顯示，與A組相比，C組大鼠骨骼肌蛋白含量無(wú)差異（p＞0.05），而肌球蛋白含量則顯著降低（p＜0.05），說(shuō)明在正常狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練亦可對(duì)骨骼肌蛋白代謝產(chǎn)生抑制作用，可能是由于大量運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致疲勞不能及時(shí)消除，逐漸形成過(guò)度訓(xùn)練而影響骨骼肌蛋白的合成［9］。同時(shí)，D組大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均低于C組（p＜0.05），進(jìn)一步說(shuō)明低氧和大量運(yùn)動(dòng)（高原訓(xùn)練）可對(duì)大鼠產(chǎn)生雙重刺激，從而使骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均明顯下降。提示高原訓(xùn)練可對(duì)大鼠骨骼肌蛋白合成產(chǎn)生抑制作用，從而導(dǎo)致骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量降低，直接對(duì)高原訓(xùn)練效果產(chǎn)生影響。

小麥肽是一種寡肽，分子量相對(duì)較小，具有一定的功能性，由小麥蛋白質(zhì)在水解酶的作用下產(chǎn)生，并在水解過(guò)程中發(fā)生了重要結(jié)構(gòu)的重排，使蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的疏水區(qū)能夠充分顯露，從而具有了新的生物學(xué)特性和營(yíng)養(yǎng)功能［10］。本研究顯示，E組大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均顯著高于C組（p＜0.05），補(bǔ)充小麥肽可明顯提高低氧訓(xùn)練大鼠蛋白和肌球蛋白含量，說(shuō)明補(bǔ)充小麥肽對(duì)于模擬高原訓(xùn)練的大鼠骨骼肌蛋白代謝具有積極的促進(jìn)作用，減縮了低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)骨骼肌蛋白的影響，提高了機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力。分析原因：一方面是小麥肽為大鼠提高了豐富的氮源，保證了骨骼肌蛋白合成的順利進(jìn)行，同時(shí)，小麥肽具有抗氧化作用［11］，能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的自由基清除，從而有助于保護(hù)骨骼?。涣硪环矫嫘←滊目赡軙?huì)通過(guò)促進(jìn)某些生物活性物質(zhì)分泌而達(dá)到調(diào)節(jié)骨骼肌蛋白合成代謝的作用［12］。

2.3 五組大鼠血清和骨骼肌中IGF-1含量情況

表3 五組大鼠血清和骨骼肌中IGF-1含量情況（Mean±S.E.，n=15）Table 3 Contents of IGF-1 in serum and skeletal muscle in five groups of rats（Mean±S.E.，n=15）

不同處理方式對(duì)大鼠血清和骨骼肌中IGF-1含量影響見(jiàn)表3。IGF-1主要是由肝臟合成的一種生長(zhǎng)因子，在骨骼肌生長(zhǎng)、分化及修復(fù)過(guò)程中發(fā)揮重要作用［13］。本研究顯示，B組和C組的骨骼肌和血清中IGF-1含量均低于A組（p＜0.05），說(shuō)明低氧環(huán)境和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練均可對(duì)骨骼肌和血清中IGF-1含量產(chǎn)生影響。同時(shí)，本研究亦發(fā)現(xiàn)，D組大鼠骨骼肌和血清中IGF-1含量顯著低于C組（p＜0.05），說(shuō)明在模擬高原訓(xùn)練條件下，同時(shí)受到低氧和運(yùn)動(dòng)雙重負(fù)荷，會(huì)使IGF-1分泌進(jìn)一步降低［14-15］。本研究顯示，E組骨骼肌和血清中IGF-1含量均高于C組（p＜0.05），說(shuō)明對(duì)模擬高原訓(xùn)練的大鼠補(bǔ)充小麥肽可增加骨骼肌和血清中IGF-1含量，提示小麥肽可能通過(guò)促進(jìn)IGF-1的分泌，從而促進(jìn)模擬高原訓(xùn)練大鼠骨骼肌蛋白合成，從而減少了由于低氧和運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌蛋白和肌球蛋白的影響。

3 結(jié)論

將小麥肽作為補(bǔ)充，對(duì)每天模擬高原訓(xùn)練的大鼠進(jìn)行定量補(bǔ)充，結(jié)果顯示：補(bǔ)充小麥肽可減輕低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)大鼠體重的影響，對(duì)大鼠骨骼肌蛋白代謝具有積極的促進(jìn)作用，減少了低氧和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)骨骼肌蛋白的影響，同時(shí)，可增加骨骼肌和血清中IGF-1含量，提示小麥肽可能是通過(guò)促進(jìn)大鼠體內(nèi)IGF-1的分泌，提高血清和骨骼肌中的水平，從而有效促進(jìn)了骨骼肌蛋白的合成代謝。

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Study on the effects of wheat peptide on skeletal muscle protein metabolism in rats during simulated altitude training and its mechanism

BAIHai-ping
（Department of Physical Education，Shijiazhuang College，Shijiazhuang 050035，China）

Objective:To investigate the effects of wheat peptide on skeletal muscle protein metabolism in ratsduring simulated altitude training and its mechanism. Methods:75 male SD rats were randomly divided intonormal control group（group A），hypoxia group（group B），exercise training group（group C），hypoxic exercisetraining group（group D），hypoxic exercise training + add wheat peptide group（group E），each group had 15rats. Rats in group C，group D and group E were undergoing no load swimming for 9 weeks. Rats in group Ewere fed wheat peptide solution after each train. After the experiment，the skeletal muscle total protein （Pro），myosin（Myo） and insulin-like growth factor-1（IGF-1） were detected. Results:Compared with group A，thetotal protein（Pro） and myosin（Myo） of rat skeletal muscle in group B were significantly reduced，and the Pro ingroup C showed no difference，while Myo content was significantly reduced. The Pro and Myo contents inskeletal muscle of rats in group E were higher than hypoxic control group and exercise training group. Comparedwith group A，the insulin growth factor-l（IGF-1） levels in rat skeletal muscle and serum in group B and groupC were reduced. The IGF-1 levels in rat skeletal muscle and serum in group E were higher than group B andgroup C. Conclusion:Supplying of wheat peptide in rats could effectively reduce the effect of simulated altitudetraining on skeletal muscle protein. It might promote the secretion of IGF -1 to accelerate the anabolism ofskeletal muscle protein.

wheat pep tide；rat；simulated altitude training；skeletal muscle protein；mechanism

TS201.1

A

1002-0306（2015）08-0348-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.064

2014－10－20

柏海平（1978-），男，碩士研究生，講師，研究方向：運(yùn)動(dòng)生理學(xué)。