扶正理气中药对大强度耐力训练大鼠糖代谢某些指标的影响
作者:徐晓阳 张爱芳 武桂新 冯美云 冯炜权
单位:北京体育大学(100084) 徐晓阳 张爱芳 武桂新 冯美云 冯炜权
关键词:扶正理气中药;大强度耐力训练大鼠;骨骼肌;糖代谢
扶正理气中药对大强度耐力训练大鼠糖代谢某些指标的影响
提要 以SD雄性大鼠为对象,测定了扶正理气中药对大强度耐力训练及疲劳性运动后即刻和恢复期间骨骼肌糖代谢某些指标变化的影响。结果发现:大强度耐力训练可使大鼠骨骼肌中糖原含量和苹果酸脱氢酶(MDH)活性提高(P<0.05);磷酸果糖激酶(PFK)活性变化不大;扶正理气中药对这些训练效果没有影响;疲劳运动后即刻肌糖原含量下降(P<0.05),服药组的肌糖原下降更多,但无显著性;运动后即刻PFK活性增高(P<0.05),恢复3小时该酶活性下降,恢复24小时时已降至安静水平,服药并不改变PFK的变化趋势;MDH活性在运动后即刻变化不大,恢复3小时时有所增加,恢复24小时时反而明显下降(P<0.05);服药大鼠该酶活性在运动后即刻明显下降(P<0.05),恢复3小时时明显高于安静值(P<0.05),恢复24小时时仍较安静时高。结果提示:扶正理气中药可能有促恢复的作用
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The Effects of Chinese Herbs Reinforcing the Body Resistance and Regulation Qi on
Carbonhydrate Metabolism in Intensive Endurance Training Rats
Xu Xiaoyang, Zhang Aifang, Wu Guixing, et al
Beijing University of Physical Education
The effects of Chinese herbs reinforcing the body resistance and regulation Qi on carbonhydrate metabolism in male rats trained with intensive endurance were studied. The results showed that the intensive endurance training could increase the glucogen content and the activity of phosphofructokinase(PFK) remained unchanged and the herbs didn't affect those results. The muscle glucogen concentration decreased immediately after the exhaustive exercise (p<0.05),and the herbs could make the further decrease of glucogen, but without statistic significance. The activity of PFK increased (p<0.05) immediately after the exhaustive exercise, but decreased in 3 hours of recovery period and reached the baseline in 24 hours of recovery, the herbs also didn't affect these changes of PFK. The change of MDH activity was different from that of PFK. It didn't change immediately after the exhaustive exercise, but it increased in 3 hours of recovery period and increased significantly in 24 hours of recovery period(p<0.05). After 7 weeks of the herbs intake and intensive endurance training, the activity of MDA immediately after the exhaustive exercise decreased significantly (p<0.05),but increased markedly (p<0.05) in 3 hours of recovery period and were still higher in 24 hours of recovery period. The results imply that this Chinese herbs may be have the effects of enhancing the recovery process after the exhaustive exercise.
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Key words: Chinese herbs reinforcing the body resistance and regulation Qi, intensive endurance training, rat, skeletal muscle, carbonhydrate metabolism
中医认为运动性疲劳既与机体能源物质的消耗(即“虚”)有关,也与神经、内分泌、免疫系统的平衡失调有关。而气化的失司,尤其是肝气失于对脏腑、气血、情志等的疏泄,以及不能有效地对疲劳时的代谢产物进行排泄,也是导致疲劳出现及不能恢复的重要原因。因此,以中药抗疲劳或促进疲劳恢复时,要重在调理,以理气、补益立法,以疏为补,寓疏于补[16]。根据这一原则,本研究特选 用扶正理气中药,观察其对大强度耐力训练及一次性疲劳运动后骨骼肌糖代谢某些指标的影响,以了解该药对提高训练效果及促进恢复的意义。骨骼肌是完成运动的直接机能组织,而糖又是运动时骨骼肌的重要供能物质。关于运动训练对骨骼肌糖代谢影响的研究很多,发现适量运动及训练不仅对骨骼肌糖代谢诸多酶的活性有影响[2,4-8],而且对糖储量、糖的动力学等都有作用[9-11,13-15]。本文选择大鼠骨骼肌糖原含量、糖酵 限速酶——磷酸果糖激酶(PFK)和糖有氧代谢酶——苹果酸脱氢酶(MDH)的活性作为指标,观察大强度耐力训练及疲劳性运动对它们的影响,并着重了解扶正理气中药对这些影响的作用。
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1 材料及方法
1.1 实验对象:本实验选用SD雄性大鼠(由中国科学院动物研究所提供),体重240±30g,购进后静养观察数日,筛选出不能参加训练的异常鼠。
1.2 训练方案:将大鼠随机分为安静对照组(C)、大强度耐力训练组(T)和训练加中药组(M)。C组安静笼饲,自由饮食;T及M组于动物跑台上先进行5周的适应性训练,然后进行2周的大强度耐力训练,训练在动物跑台上进行。适应训练期间每天训练20分钟,每周5天,坡度为0,跑速每周递增,分别为15米/分,22米/分,27米/分,31米/分和35米/分,共5周;强化训练期间每天训练30分,每周7天,坡度为0,速度为35米/分,共2周。M组每天按10g/Kg的剂量灌胃中药,药液浓度为1g/ml。
1.3 取样:安静对照组于第8周第1、2天上午各处死4-5只进行取材,均取大鼠右后腿股四头肌肌肉;训练组及训练加药组于第8周第1、2天上午,分别将动物随机分为安静态、运动至疲劳的即刻、恢复3小时和恢复24小时组,至疲劳动物采取38米/分,坡度0的跑台运动35分钟,安静态动物于安静状态处死,其余各组分别按要求于运动后不同时间处死,均取大鼠右后腿股四头肌肌肉,所取各样均置液氮中保存。
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1.4 测试指标和方法:本研究中肌糖原浓度采用蒽酮法测定;磷酸果糖激酶和苹果酸脱氢酶均采用杨奎生等改良costill组织酶比色法测定。
1.5 数据处理:数据进行统计学分析,以X±SD表示,并对数据进行t-检验,显著性标准为P<0.05。2 结果
2.1 肌糖原含量的变化:通过测试各组大鼠肌糖原含量后发现:大强度耐力训练及训练加服中药可使安静大鼠肌四头肌糖原含量明显增加(P<0.05);疲劳运动后即刻肌糖原含量明显减少(P<0.05),训练组为安静时的64.8%;训练加服中药组为安静时的50.4%;恢复24小时后储量超过了运动前的,但差异不显著(见表1)。
表1 大鼠股四头肌糖原含量、PFK活性、MDH活性的变化
Table 1 Glucogen concentration, PFK and MDH activity in rats' quadriceps femoris muscle
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组 别
Groups
糖原量(mg/g*ww)
Glucogen concentration
PFK活性(u/g*ww)
PFK activity
MDH活性(u/g*ww)
MDH activity
安静对照 control
2.52±1.35
1.704±0.567
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1.659±0.214
T对照 T control
3.98±1.62*
1.728±0.347
1.947±0.117*
M对照 M control
3.83±1.62*
1.935±1.575
1.935±0.160*
T 运动后即刻
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T immediatly after
exhaustive exercise
2.58±0.92**
2.257±0.285**
1.921±0.365
M 运动后即刻
M immediatly after
exhaustive exercise
1.93±0.91△
2.600±0.440△
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1.474±0.225△
T运动后3小时
T 3 hours after
exhaustive exercise
2.073±0.322
2.118±0.238
M运动后3小时
M 3 hours after
exhaustive exercise
1.896±0.284
2.257±0.311△
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T运动后24小时
T 24 hours after
exhaustive exercise
4.31±0.89
1.796±0.444
1.520±0.123**
M运动后24小时
M 24 hours after
exhaustive exercise
4.02±1.87
1.797±0.399
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2.227±0.527△
注:*与安静对照组相比P<0.05,compared with control;**与训练安静组相比P<0.05,compared with T control;△与训练加服药安静组相比P<0.05,compared with M control
2.2 肌糖酵解酶活性的变化:我们测定了安静对照组、大强度耐力训练组及训练加服中药组大鼠安静、疲劳性运动后即刻、运动后3小时及24小时股四头肌的糖酵解关键限速酶——磷酸果糖激酶(PFK)的活性,结果显示:长达7周的训练对该酶活性没有明显的影响;疲劳性运动后PFK的活性明显增高(P<0.05);运动后3小时时该酶活性下降,虽仍高于安静值,但差异已不明显;运动后24小时时,该酶活性已恢复至安静水平(见表1)。
2.3 肌糖有氧代谢酶活性的变化:对于PFK同样组别的大鼠股四头肌苹果酸脱氢酶(MDH)的活性进行测定,结果是:训练及训练加服中药可明显提高安静时该酶活性(P<0.05);训练组疲劳性运动后即刻,与安静相比差别不大;运动后3小时时,该酶活性出现增高但不明显,高于运动后即刻和安静时的酶活性;运动后恢复24小时,该酶活性下降,明显低于安静时值(P<0.05)。而训练加服中药组的变化与此不同,该组疲劳性运动后即刻该酶活性下降(P<0.05),恢复3小时上升(P<0.05),24小时时约保持在较安静值高的水平(见表1)。
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3 分析与讨论
中药抗运动性疲劳的研究较多,据统计,主要由传统中药配方、专方专药及药物型饮料等组成[18]。合理地使用中药可以提高机体的整体运动能力和耐力,提高心脏、骨骼肌的运动机能,并增强机体的免疫能力[19]。本研究采用的扶正理气中药主要由山楂、枳壳、黄芪和当归组成。山楂、枳壳具有理气宽中、行气消胀等功能,可以健脾养胃及促消化。中医认为气是脏腑组织生理功能的体现,因“肺主气”、“肝主疏泄”、“脾主运化”、“胃主受纳”,故气机不畅常表现为这些脏腑功能的失调。身体过度劳累则耗气,出现气虚,影响五脏功能。胃脾虚弱又可使血液生化之源不足而造成血虚。故除以山楂、枳壳调理脾胃外,加之黄芪以补气升阳,加当归以补血活血,这样就与中医的阳阳互根原理和补气及补血药常配伍使用的作法相一致了。该药应该对疲劳的恢复有促进作用。从研究结果来看,通过7周的大强度耐力训练,大鼠股四头肌糖原含量明显增加,安静状态下MDH活性明显增加;PFK活性变化不明显。这些结果提示:经过这种大强度的耐力训练,大鼠股四头肌中可利用的能源物质的储量加大,而且股四头肌有氧代谢能力也加强,而糖酵解的活跃程度并无明显变化[17]。扶正理气中药未改变这种变化趋势。
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耐力训练可以提高骨骼肌中总的糖原含量[9]。我们的研究也证实了这一点。究其机制,Abernethy等认为训练提高糖原合成酶活性是一个因素,葡萄糖载体数量的增加也是糖原训练性增加的因素之一[10]。肌糖原的动用受收缩期中糖原分解有关酶活性的影响,这些酶的活性又受糖原含量、胞膜运输能力及体液等因素的影响。这些调控因素协同作用,以确保运动时肌糖原的动用处于最佳状态[11]。肌糖原储量的提高,一是可以为收缩肌肉提供更多的燃料,二是可以节省血糖的利用,推迟耐力运动时疲劳的出现。有训练者与无训练者在进行同样强度及同样相对强度的运动时,前者动用血糖的量就较后者低。因此,他们能在运动期间保持较高的血糖水平,研究证明,这种高血糖来源于对血糖动用的减少,而不是补充的加快[12]。肌糖原储量的提高,还可以减少运动时蛋白质供能的比例[13]。因此,肌糖原储量的提高,对提高运动能力是有益的。服用扶正理气中药不会改变耐力训练提高骨骼肌糖原含量的训练效果。在我们的研究中,肌糖原含量提高,骨骼肌有氧氧化能力提高,是否意味着骨骼肌在收缩时能更大程度上地依赖糖原的有氧氧化供能而更少地利用血糖呢?有研究表明肌糖原储量在血糖利用率方面作用如何尚有争议。该研究对不同乳酸阈的受试者在进行绝对和相对最大摄氧量相同的运动期间,血糖的产生率、消除率和氧化率进行了研究,发现:有氧代谢能力强的受试,其血糖的产生率和消除率均较有氧代谢能力较差的受试低17%(P<0.001),血糖的氧化率则低25%(P<0.001),研究者们认为:骨骼肌氧化能力的大小,可能是决定其亚极量运动时代谢变化的主要因素[14]。但这一推论仍需进一步证实。
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不同强度、时间的运动有赖于肌肉不同能量代谢系统的代谢能力[1,2],这种能力,虽然受遗传、年龄等的影响[3,4],但却可以产生适应性变化。如:有氧训练可使人体股外肌中苹果酸脱氢酶、3-羟酰CoA脱氢酶的活性提高。而使己糖激酶、磷酸果糖激酶的活性下降,无氧训练则使后两种酶的活性提高[5]。有氧及无氧混合训练则可使肌酸激酶、己糖激酶、磷酸果糖激酶、乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等酶的活性均提高[6]。但酶活性的运动适应性变化具有肌纤维类型的专一性。另外,有人也认为这些酶活性的高低似乎受遗传的影响更大[8]。本研究中,训练后酵解酶活性的变化不大,而MDH活性则明显增高,服药后的情况也是如此。这与前面分析的有氧耐力训练糖代谢酶活性的影响的结果是一致的。
从上面的讨论可以看出:本研究采用的扶正理气中药对骨骼肌糖原含量及PFK、MDH活性运动训练的适应性变化并无影响,那该药对疲劳性运动后肌糖原含量及糖代谢酶活性的恢复作用又是如何呢?本研究表明:在一次性大强度耐力运动至疲劳即刻,服药及不服药大鼠骨骼肌中PFK活性均明显提高(P<0.05,见表1、图2),说明此种运动主要以糖代谢供能,故此糖酵解途径的关键限速酶的活性提高。而随着恢复时间的延长,糖分解逐渐减慢,24小时已恢复至安静水平。这可以避免肌糖原在运动后的继续消耗。扶正理气中药对PFK的变化没有明显作用。而MDH的变化则出现了一些不好解释的现象。运动后该酶活性变化不大(见表1、图3),这可按一般代谢原理解释,因MDH不是糖氧化分解的限速酶,故其活性的变化较少。对该酶活性在运动后3小时时反而高于运动后即刻,我们认为可能与某些代谢产物需经有氧氧化被消除有关。恢复24小时时,MDH活性降至安静水平以下。有人观察到:一次急性运动或衰竭运动后,大鼠骨骼肌线粒体中的柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶的活性明显受抑,一直持续到运动后的48小时[20]。这种酶活性的降调节开始于运动后的何时则无报道。我们认为:由于三羧酸循环是三大物质代谢共同的途径,故其中酶活性的变化原因就较复杂。而服中药的大鼠其骨骼肌中MDH活性的变化与不服药组的有所不同,该酶活性在运动后即刻明显下降,运动后3小时明显上升(表1,P<0.05),而运动后24小时仍保持较高水平。这可能意味着扶正理气中药对MDH活性在运动后的恢复有所帮助。
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我们还发现:服用扶正理气中药可以使运动后即刻肌糖原水平降至更低(表1),这可能是该药可使肌肉更多地动用糖原来供能,有利于大强度耐力运动时肌肉能量供给的保证,但该药对运动后肌糖原的恢复似乎没有影响。运动后即刻及恢复过程中肌糖原含量的变化情况,我们认为其原因是:这种大强度耐力运动,主要由糖分解供能,故在疲劳即刻肌糖原量明显低于安静时水平。而随着运动的停止,恢复的开始,对糖的分解减少,糖原合成加快,故在24小时时肌糖原已超过运动前安静水平。这与运动生化界普遍认同的超量恢复现象一致。
4 结论
4.1 该研究设计的大强度有氧训练可提高大鼠股四头肌中糖原含量及MDH活性,但对PFK的活性没有明显作用,扶正理气中药对这些训练效果没有影响;
4.2 扶正理气中药对本研究中采用的疲劳性大强度耐力运动后骨骼肌中MDH活性的恢复可能有所帮助;
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4.3 扶正理气中药可能有使骨骼肌在运动时更多地利用肌糖原以保证供能的作用。
5 致谢
本研究是国家自然科学基金重点课题“扶正理气中药消除运动性疲劳机理的研究”的一部分研究内容。整个实验由北京中医药大学负责,实验动物的训练由国家体委体育科学研究所负责,在指标测试过程中还得到了北京体育大学运动生化教研室张缨老师、刘刚老师,运动生化研究生袁建琴、洪平、董学模、杨旭等同学的帮助,在此表示衷心感谢!
6 参考文献
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20.吴玲.运动与生物膜结构和功能关系的研究进展.中国运动医学杂志 1995,14(3):152~6.
(1997.11.28收稿 1998.3.20修回), 百拇医药
单位:北京体育大学(100084) 徐晓阳 张爱芳 武桂新 冯美云 冯炜权
关键词:扶正理气中药;大强度耐力训练大鼠;骨骼肌;糖代谢
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提要 以SD雄性大鼠为对象,测定了扶正理气中药对大强度耐力训练及疲劳性运动后即刻和恢复期间骨骼肌糖代谢某些指标变化的影响。结果发现:大强度耐力训练可使大鼠骨骼肌中糖原含量和苹果酸脱氢酶(MDH)活性提高(P<0.05);磷酸果糖激酶(PFK)活性变化不大;扶正理气中药对这些训练效果没有影响;疲劳运动后即刻肌糖原含量下降(P<0.05),服药组的肌糖原下降更多,但无显著性;运动后即刻PFK活性增高(P<0.05),恢复3小时该酶活性下降,恢复24小时时已降至安静水平,服药并不改变PFK的变化趋势;MDH活性在运动后即刻变化不大,恢复3小时时有所增加,恢复24小时时反而明显下降(P<0.05);服药大鼠该酶活性在运动后即刻明显下降(P<0.05),恢复3小时时明显高于安静值(P<0.05),恢复24小时时仍较安静时高。结果提示:扶正理气中药可能有促恢复的作用
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The Effects of Chinese Herbs Reinforcing the Body Resistance and Regulation Qi on
Carbonhydrate Metabolism in Intensive Endurance Training Rats
Xu Xiaoyang, Zhang Aifang, Wu Guixing, et al
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The effects of Chinese herbs reinforcing the body resistance and regulation Qi on carbonhydrate metabolism in male rats trained with intensive endurance were studied. The results showed that the intensive endurance training could increase the glucogen content and the activity of phosphofructokinase(PFK) remained unchanged and the herbs didn't affect those results. The muscle glucogen concentration decreased immediately after the exhaustive exercise (p<0.05),and the herbs could make the further decrease of glucogen, but without statistic significance. The activity of PFK increased (p<0.05) immediately after the exhaustive exercise, but decreased in 3 hours of recovery period and reached the baseline in 24 hours of recovery, the herbs also didn't affect these changes of PFK. The change of MDH activity was different from that of PFK. It didn't change immediately after the exhaustive exercise, but it increased in 3 hours of recovery period and increased significantly in 24 hours of recovery period(p<0.05). After 7 weeks of the herbs intake and intensive endurance training, the activity of MDA immediately after the exhaustive exercise decreased significantly (p<0.05),but increased markedly (p<0.05) in 3 hours of recovery period and were still higher in 24 hours of recovery period. The results imply that this Chinese herbs may be have the effects of enhancing the recovery process after the exhaustive exercise.
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Key words: Chinese herbs reinforcing the body resistance and regulation Qi, intensive endurance training, rat, skeletal muscle, carbonhydrate metabolism
中医认为运动性疲劳既与机体能源物质的消耗(即“虚”)有关,也与神经、内分泌、免疫系统的平衡失调有关。而气化的失司,尤其是肝气失于对脏腑、气血、情志等的疏泄,以及不能有效地对疲劳时的代谢产物进行排泄,也是导致疲劳出现及不能恢复的重要原因。因此,以中药抗疲劳或促进疲劳恢复时,要重在调理,以理气、补益立法,以疏为补,寓疏于补[16]。根据这一原则,本研究特选 用扶正理气中药,观察其对大强度耐力训练及一次性疲劳运动后骨骼肌糖代谢某些指标的影响,以了解该药对提高训练效果及促进恢复的意义。骨骼肌是完成运动的直接机能组织,而糖又是运动时骨骼肌的重要供能物质。关于运动训练对骨骼肌糖代谢影响的研究很多,发现适量运动及训练不仅对骨骼肌糖代谢诸多酶的活性有影响[2,4-8],而且对糖储量、糖的动力学等都有作用[9-11,13-15]。本文选择大鼠骨骼肌糖原含量、糖酵 限速酶——磷酸果糖激酶(PFK)和糖有氧代谢酶——苹果酸脱氢酶(MDH)的活性作为指标,观察大强度耐力训练及疲劳性运动对它们的影响,并着重了解扶正理气中药对这些影响的作用。
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1.1 实验对象:本实验选用SD雄性大鼠(由中国科学院动物研究所提供),体重240±30g,购进后静养观察数日,筛选出不能参加训练的异常鼠。
1.2 训练方案:将大鼠随机分为安静对照组(C)、大强度耐力训练组(T)和训练加中药组(M)。C组安静笼饲,自由饮食;T及M组于动物跑台上先进行5周的适应性训练,然后进行2周的大强度耐力训练,训练在动物跑台上进行。适应训练期间每天训练20分钟,每周5天,坡度为0,跑速每周递增,分别为15米/分,22米/分,27米/分,31米/分和35米/分,共5周;强化训练期间每天训练30分,每周7天,坡度为0,速度为35米/分,共2周。M组每天按10g/Kg的剂量灌胃中药,药液浓度为1g/ml。
1.3 取样:安静对照组于第8周第1、2天上午各处死4-5只进行取材,均取大鼠右后腿股四头肌肌肉;训练组及训练加药组于第8周第1、2天上午,分别将动物随机分为安静态、运动至疲劳的即刻、恢复3小时和恢复24小时组,至疲劳动物采取38米/分,坡度0的跑台运动35分钟,安静态动物于安静状态处死,其余各组分别按要求于运动后不同时间处死,均取大鼠右后腿股四头肌肌肉,所取各样均置液氮中保存。
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1.4 测试指标和方法:本研究中肌糖原浓度采用蒽酮法测定;磷酸果糖激酶和苹果酸脱氢酶均采用杨奎生等改良costill组织酶比色法测定。
1.5 数据处理:数据进行统计学分析,以X±SD表示,并对数据进行t-检验,显著性标准为P<0.05。2 结果
2.1 肌糖原含量的变化:通过测试各组大鼠肌糖原含量后发现:大强度耐力训练及训练加服中药可使安静大鼠肌四头肌糖原含量明显增加(P<0.05);疲劳运动后即刻肌糖原含量明显减少(P<0.05),训练组为安静时的64.8%;训练加服中药组为安静时的50.4%;恢复24小时后储量超过了运动前的,但差异不显著(见表1)。
表1 大鼠股四头肌糖原含量、PFK活性、MDH活性的变化
Table 1 Glucogen concentration, PFK and MDH activity in rats' quadriceps femoris muscle
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组 别
Groups
糖原量(mg/g*ww)
Glucogen concentration
PFK活性(u/g*ww)
PFK activity
MDH活性(u/g*ww)
MDH activity
安静对照 control
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1.704±0.567
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1.659±0.214
T对照 T control
3.98±1.62*
1.728±0.347
1.947±0.117*
M对照 M control
3.83±1.62*
1.935±1.575
1.935±0.160*
T 运动后即刻
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T immediatly after
exhaustive exercise
2.58±0.92**
2.257±0.285**
1.921±0.365
M 运动后即刻
M immediatly after
exhaustive exercise
1.93±0.91△
2.600±0.440△
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1.474±0.225△
T运动后3小时
T 3 hours after
exhaustive exercise
2.073±0.322
2.118±0.238
M运动后3小时
M 3 hours after
exhaustive exercise
1.896±0.284
2.257±0.311△
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T运动后24小时
T 24 hours after
exhaustive exercise
4.31±0.89
1.796±0.444
1.520±0.123**
M运动后24小时
M 24 hours after
exhaustive exercise
4.02±1.87
1.797±0.399
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2.227±0.527△
注:*与安静对照组相比P<0.05,compared with control;**与训练安静组相比P<0.05,compared with T control;△与训练加服药安静组相比P<0.05,compared with M control
2.2 肌糖酵解酶活性的变化:我们测定了安静对照组、大强度耐力训练组及训练加服中药组大鼠安静、疲劳性运动后即刻、运动后3小时及24小时股四头肌的糖酵解关键限速酶——磷酸果糖激酶(PFK)的活性,结果显示:长达7周的训练对该酶活性没有明显的影响;疲劳性运动后PFK的活性明显增高(P<0.05);运动后3小时时该酶活性下降,虽仍高于安静值,但差异已不明显;运动后24小时时,该酶活性已恢复至安静水平(见表1)。
2.3 肌糖有氧代谢酶活性的变化:对于PFK同样组别的大鼠股四头肌苹果酸脱氢酶(MDH)的活性进行测定,结果是:训练及训练加服中药可明显提高安静时该酶活性(P<0.05);训练组疲劳性运动后即刻,与安静相比差别不大;运动后3小时时,该酶活性出现增高但不明显,高于运动后即刻和安静时的酶活性;运动后恢复24小时,该酶活性下降,明显低于安静时值(P<0.05)。而训练加服中药组的变化与此不同,该组疲劳性运动后即刻该酶活性下降(P<0.05),恢复3小时上升(P<0.05),24小时时约保持在较安静值高的水平(见表1)。
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3 分析与讨论
中药抗运动性疲劳的研究较多,据统计,主要由传统中药配方、专方专药及药物型饮料等组成[18]。合理地使用中药可以提高机体的整体运动能力和耐力,提高心脏、骨骼肌的运动机能,并增强机体的免疫能力[19]。本研究采用的扶正理气中药主要由山楂、枳壳、黄芪和当归组成。山楂、枳壳具有理气宽中、行气消胀等功能,可以健脾养胃及促消化。中医认为气是脏腑组织生理功能的体现,因“肺主气”、“肝主疏泄”、“脾主运化”、“胃主受纳”,故气机不畅常表现为这些脏腑功能的失调。身体过度劳累则耗气,出现气虚,影响五脏功能。胃脾虚弱又可使血液生化之源不足而造成血虚。故除以山楂、枳壳调理脾胃外,加之黄芪以补气升阳,加当归以补血活血,这样就与中医的阳阳互根原理和补气及补血药常配伍使用的作法相一致了。该药应该对疲劳的恢复有促进作用。从研究结果来看,通过7周的大强度耐力训练,大鼠股四头肌糖原含量明显增加,安静状态下MDH活性明显增加;PFK活性变化不明显。这些结果提示:经过这种大强度的耐力训练,大鼠股四头肌中可利用的能源物质的储量加大,而且股四头肌有氧代谢能力也加强,而糖酵解的活跃程度并无明显变化[17]。扶正理气中药未改变这种变化趋势。
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耐力训练可以提高骨骼肌中总的糖原含量[9]。我们的研究也证实了这一点。究其机制,Abernethy等认为训练提高糖原合成酶活性是一个因素,葡萄糖载体数量的增加也是糖原训练性增加的因素之一[10]。肌糖原的动用受收缩期中糖原分解有关酶活性的影响,这些酶的活性又受糖原含量、胞膜运输能力及体液等因素的影响。这些调控因素协同作用,以确保运动时肌糖原的动用处于最佳状态[11]。肌糖原储量的提高,一是可以为收缩肌肉提供更多的燃料,二是可以节省血糖的利用,推迟耐力运动时疲劳的出现。有训练者与无训练者在进行同样强度及同样相对强度的运动时,前者动用血糖的量就较后者低。因此,他们能在运动期间保持较高的血糖水平,研究证明,这种高血糖来源于对血糖动用的减少,而不是补充的加快[12]。肌糖原储量的提高,还可以减少运动时蛋白质供能的比例[13]。因此,肌糖原储量的提高,对提高运动能力是有益的。服用扶正理气中药不会改变耐力训练提高骨骼肌糖原含量的训练效果。在我们的研究中,肌糖原含量提高,骨骼肌有氧氧化能力提高,是否意味着骨骼肌在收缩时能更大程度上地依赖糖原的有氧氧化供能而更少地利用血糖呢?有研究表明肌糖原储量在血糖利用率方面作用如何尚有争议。该研究对不同乳酸阈的受试者在进行绝对和相对最大摄氧量相同的运动期间,血糖的产生率、消除率和氧化率进行了研究,发现:有氧代谢能力强的受试,其血糖的产生率和消除率均较有氧代谢能力较差的受试低17%(P<0.001),血糖的氧化率则低25%(P<0.001),研究者们认为:骨骼肌氧化能力的大小,可能是决定其亚极量运动时代谢变化的主要因素[14]。但这一推论仍需进一步证实。
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不同强度、时间的运动有赖于肌肉不同能量代谢系统的代谢能力[1,2],这种能力,虽然受遗传、年龄等的影响[3,4],但却可以产生适应性变化。如:有氧训练可使人体股外肌中苹果酸脱氢酶、3-羟酰CoA脱氢酶的活性提高。而使己糖激酶、磷酸果糖激酶的活性下降,无氧训练则使后两种酶的活性提高[5]。有氧及无氧混合训练则可使肌酸激酶、己糖激酶、磷酸果糖激酶、乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等酶的活性均提高[6]。但酶活性的运动适应性变化具有肌纤维类型的专一性。另外,有人也认为这些酶活性的高低似乎受遗传的影响更大[8]。本研究中,训练后酵解酶活性的变化不大,而MDH活性则明显增高,服药后的情况也是如此。这与前面分析的有氧耐力训练糖代谢酶活性的影响的结果是一致的。
从上面的讨论可以看出:本研究采用的扶正理气中药对骨骼肌糖原含量及PFK、MDH活性运动训练的适应性变化并无影响,那该药对疲劳性运动后肌糖原含量及糖代谢酶活性的恢复作用又是如何呢?本研究表明:在一次性大强度耐力运动至疲劳即刻,服药及不服药大鼠骨骼肌中PFK活性均明显提高(P<0.05,见表1、图2),说明此种运动主要以糖代谢供能,故此糖酵解途径的关键限速酶的活性提高。而随着恢复时间的延长,糖分解逐渐减慢,24小时已恢复至安静水平。这可以避免肌糖原在运动后的继续消耗。扶正理气中药对PFK的变化没有明显作用。而MDH的变化则出现了一些不好解释的现象。运动后该酶活性变化不大(见表1、图3),这可按一般代谢原理解释,因MDH不是糖氧化分解的限速酶,故其活性的变化较少。对该酶活性在运动后3小时时反而高于运动后即刻,我们认为可能与某些代谢产物需经有氧氧化被消除有关。恢复24小时时,MDH活性降至安静水平以下。有人观察到:一次急性运动或衰竭运动后,大鼠骨骼肌线粒体中的柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶的活性明显受抑,一直持续到运动后的48小时[20]。这种酶活性的降调节开始于运动后的何时则无报道。我们认为:由于三羧酸循环是三大物质代谢共同的途径,故其中酶活性的变化原因就较复杂。而服中药的大鼠其骨骼肌中MDH活性的变化与不服药组的有所不同,该酶活性在运动后即刻明显下降,运动后3小时明显上升(表1,P<0.05),而运动后24小时仍保持较高水平。这可能意味着扶正理气中药对MDH活性在运动后的恢复有所帮助。
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我们还发现:服用扶正理气中药可以使运动后即刻肌糖原水平降至更低(表1),这可能是该药可使肌肉更多地动用糖原来供能,有利于大强度耐力运动时肌肉能量供给的保证,但该药对运动后肌糖原的恢复似乎没有影响。运动后即刻及恢复过程中肌糖原含量的变化情况,我们认为其原因是:这种大强度耐力运动,主要由糖分解供能,故在疲劳即刻肌糖原量明显低于安静时水平。而随着运动的停止,恢复的开始,对糖的分解减少,糖原合成加快,故在24小时时肌糖原已超过运动前安静水平。这与运动生化界普遍认同的超量恢复现象一致。
4 结论
4.1 该研究设计的大强度有氧训练可提高大鼠股四头肌中糖原含量及MDH活性,但对PFK的活性没有明显作用,扶正理气中药对这些训练效果没有影响;
4.2 扶正理气中药对本研究中采用的疲劳性大强度耐力运动后骨骼肌中MDH活性的恢复可能有所帮助;
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4.3 扶正理气中药可能有使骨骼肌在运动时更多地利用肌糖原以保证供能的作用。
5 致谢
本研究是国家自然科学基金重点课题“扶正理气中药消除运动性疲劳机理的研究”的一部分研究内容。整个实验由北京中医药大学负责,实验动物的训练由国家体委体育科学研究所负责,在指标测试过程中还得到了北京体育大学运动生化教研室张缨老师、刘刚老师,运动生化研究生袁建琴、洪平、董学模、杨旭等同学的帮助,在此表示衷心感谢!
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(1997.11.28收稿 1998.3.20修回), 百拇医药