曹強軍 張 彪 林麗芳

(1.陜西航空職業(yè)技術學院 漢中 723102;2.福建龍巖學院 龍巖 364000)

復方中藥制劑對運動訓練大鼠運動能力的影響

曹強軍1張 彪1林麗芳2

(1.陜西航空職業(yè)技術學院 漢中 723102;2.福建龍巖學院 龍巖 364000)

目的：通過觀察復方中藥制劑和運動訓練對大鼠股四頭肌運動能力的影響,探討復方中藥提取物對提高機體糖代謝和運動能力的作用,為更好的指導運動訓練、增強運動能力提供科學依據(jù),為有效提高能量代謝中成藥的開發(fā)奠定理論基礎。結果：(1)力竭時間,D組大鼠力竭時間相比其它3組極顯著延長(P<0.01);C組顯著長于A組(P<0.05);B組極顯著長于C組(P<0.01)。(2)大鼠股四頭肌肌糖原含量安靜狀態(tài)下,D組極顯著高于A組、B組和C組,C組和B組顯著高于A組;定量負荷,D組極顯著高于A組和B組,B組極顯著高于A組;力竭即刻,D組極顯著高于A組和顯著高于B組,B組和C組都顯著高于A組;力竭恢復12h,D組極顯著高于A組和顯著高于B組、C組,A組極顯著低于B組和C組;力竭恢復24h,D、C組極顯著高于A組,B組顯著高于A組。結論：(1)運動訓練可以提高大鼠股四頭肌肌糖原的含量和促進恢復過程中肌糖原的合成,提高運動能力;(2)單純飲用復方中藥制劑可以提高大鼠股四頭肌肌糖原的含量和促進恢復過程中肌糖原的合成;(3)運動訓練結合飲用復方中藥制劑在增加大鼠股四頭肌肌糖原的含量,減緩運動過程中肌糖原較少,促進恢復過程中肌糖原的合成效果最明顯,提示復方中藥制劑能夠促進機體糖代謝能力,更好提高運動能力。

糖代謝;肌糖原;復方中藥制劑;大鼠;動物實驗

目前,在體育運動中關于中草藥提高能量代謝的研究多集中在補脾、補肝和補氣來消除運動性疲勞、促進機體機能恢復等方面的研究取得了重大進展。但是,以往的研究多集中于單方或復方中藥對動物或人體運動訓練能量代謝的影響,而采用復方中藥提取物對提高運動能力并不多見,少有的報道其結論也不盡相同。

本研究選用靈芝多糖、黃芪多糖、枸杞多糖、人參、葡萄籽等11味中藥提取物配成中藥制劑,通過觀察大鼠安靜對照組、運動訓練組、安靜服藥組、運動服藥組分別在安靜、定量負荷、力竭即刻、力竭恢復12h、力竭恢復24h五種不同功能狀態(tài)骨骼肌肌糖原含量以及力竭時間,研究多味復方中藥提取物制劑對訓練大鼠運動能力的影響。目的就在于更好地將中藥應用于運動訓練實踐中,為科學合理應用中藥來提高人體運動能力尋求理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

由山東魯抗醫(yī)藥股份有限公司提供8周齡雌性Wistar大鼠160只,體重200g左右,國家標準嚙齒類動物干燥飼料喂養(yǎng),自由進食飼料和冷開水。鼠飼養(yǎng)環(huán)境保持安靜,室溫為18～25℃,濕度為40%～50%。正式游泳訓練前選取健康,能協(xié)調游泳的大鼠140只進行實驗。

1.2 研究方法

1.2.1 中藥制劑及給藥方案

由靈芝多糖、黃芪多糖、枸杞多糖、人參皂甙、葡萄籽等11味中藥提取物按一定比例與純凈水配制成“復方抗氧化制劑飲料”。調味劑為純度≥95%甜菊糖。

大鼠入住動物房適應性飼養(yǎng)3d后開始游泳訓練。A、C組自由飲用純凈水,B、D組自由飲用復方抗氧化中藥制劑。每天訓練后給服藥組大鼠飲用水瓶中加入定量的中藥制劑飲料飲用至飲用達到要求劑量方可更換純凈水。B、D服藥組大鼠飲用制劑時間從游泳訓練開始直至訓練結束共8周。

1.2.2 分組及運動訓練模型

各組大鼠適應性飼養(yǎng)一周,在入住動物房3d后進行試游泳訓練,淘汰體質弱及病態(tài)大鼠。正式游泳訓練前將140只大鼠隨機分為4組：A(安靜對照組)、B(運動對照組)、C(安靜服藥組)、D(運動服藥組),每組35只。A、B組每日自由飲用純凈水,C、D組自由飲用復方抗氧化中藥制劑。B、D運動訓練組大鼠游泳環(huán)境為高100cm、直徑 70cm的圓形塑料桶,水深 55cm,水溫 32-35℃,先進行適應訓練時間為15min/d,共6d。B、D組持續(xù)進行8周游泳訓練,尾部負重,重量為體重的3%。訓練方式為遞增負荷游泳訓練第一周訓練時間為30min,之后每周遞增訓練時間10min,最后訓練周時間為100min,共持續(xù)訓練8周。每周一上午稱大鼠體重,每周訓練6d休息1d。大鼠力竭運動及定量運動時負重量為自身最后一次所稱體重的4%。

1.2.3 動物處死方案

訓練8周后 A、B、C、D四組大鼠分別按5個狀態(tài)亞組即安靜狀態(tài)、定量運動1h、力竭運動后即刻、力竭恢復12h、力竭恢復24h組共20個亞組,每個亞組7只。對大鼠斷頭處死,心臟取血于低溫離心機2500r/min離心,取上清液存于-84℃超低溫冰箱待測;大鼠運動力竭標準,大鼠沉入水面下10s不能自主浮出水面,且放在平板上無法完成翻正反射視為力竭。

1.2.4 指標測定

組織勻漿液制備：從超低溫冰箱中取出樣品,解凍,用生理鹽水洗凈,濾紙吸干用電子天平稱重,按1∶9的比例加入生理鹽水后,在冰浴條件下用勻漿器勻漿,剪取0.3g左右的股四頭肌,按 W/V=1/9加入預冷的生理鹽水,勻漿后放入4℃的冷凍離心機,以3000rPm離心15min,離心后取上清裝入樣品管中4℃冷藏待測。

測定指標、儀器與方法：肌糖原的測定嚴格按照試劑盒說明書進行,并在實驗之前進行預實驗,測定完畢后按說明書計算所測指標濃度。

1.2.5 實驗儀器和試劑

試驗儀器：752型紫外分光光度儀、722型分光光度儀等。

實驗試劑和藥品：肌糖原、考馬斯亮藍測試試劑盒均購于南京建成生物工程研究所。

1.2.6 統(tǒng)計方法

采用SPSS12.O統(tǒng)計軟件對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,進行獨立樣本 T檢驗,顯著性水平p<0.05。

2 結果

2.1 各組大鼠游泳至力竭的時間比較

D組大鼠力竭時間相比另外三組極顯著性延長(P<0.01);A組與B組極顯著縮短(P<0.01),且A組顯著性短于C組(P<0.05);B組極顯著性長于C組(P<0.01)。

表1 各組大鼠游泳至力竭時間比較(n=21)

2.2 不同狀態(tài)大鼠股四頭肌肌糖原含量(表2)

安靜狀態(tài)下,D組極顯著高于A組、B組和C組,C組和B組顯著高于A組;定量負荷,D組極顯著高于A組和B組,B組極顯著高于A組;力竭即刻,D組極顯著高于A組和顯著高于B組,B組和C組都顯著高于A組;力竭恢復12h,D組極顯著高于A組和顯著高于B組、C組,A組極顯著低于B組和C組;力竭恢復24h,D、C組極顯著高于A組,B組顯著高于A組。

表2 不同狀態(tài)下各組大鼠肌糖原含量一覽表 (單位mg/g)

2.3 安靜狀態(tài)下肌糖原含量與運動時間的關系

本研究結果顯示(圖1)安靜狀態(tài)下安靜對照組肌糖原含最量低,在完成相同負荷運動時,最早達到力竭;而運動服藥組肌糖原含量最高,運動能力最強。運動、服藥、運動服藥均能不同程度提高運動前糖原含量,但運動服藥方案對安靜狀態(tài)下大鼠肌糖原含量提高最顯著。

圖1 安靜狀態(tài)下肌糖原含量與運動時間

2.4 運動過程各組肌糖原變化情況

本實驗方案結果顯示(見圖2),在運動過程中,運動至1h時(定量負荷狀態(tài))運動服藥組肌糖原最高,運動對照組和安靜服藥組差不多,安靜對照組含量最低;從安靜狀態(tài)至運動1h肌糖原下降幅度看,安靜對照組下降最大,安靜服藥組次之,運動服藥組下降幅度最小。

圖2 運動過程各組肌糖原變化

2.5 運動后肌糖原的恢復情況

本實驗結果(見圖3),力竭后12h各組肌糖原含量比力竭即刻有較大幅度的恢復,力竭后24h各組肌糖原比力竭后12h稍有升高,但還是沒有完全恢復到安靜狀態(tài)下肌糖原含量水平,只有安靜服藥組出現(xiàn)超量恢復。

圖3 運動后肌糖原的恢復

3 分析與討論

3.1 安靜狀態(tài)下肌糖原含量與運動能力

運動時肌糖原是骨骼肌的主要能量來源,長時間(45～200min)大強度運動,運動前肌糖原儲量在運動達到力竭的時間長短方面起決定作用,直接影響運動能力。在65%～85%最大攝氧量強度運動中肌糖原消耗導致運動疲勞的原因在于：糖原在肌細胞內分隔存在,當運動肌內糖原耗盡時,難以從非運動肌內得到補充;在完成相同負荷運動時,肌糖原含量低者,肌肉要較多地吸取血糖供能,可引起低血糖癥,影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的能量供應。肌糖原是脂肪氧化供能的代謝引物,缺糖將影響脂肪氧化供能的能力和供能量;肌糖原儲量不足,脂肪酸供能比例增加,使運動能力下降[1～2]。

有氧耐力訓練和復方中藥制劑均能提高大鼠肌糖原儲備和運動能力;同時也證明運動前肌糖原儲量決定達到運動力竭的時間,直接影響運動能力。這一結果和大多數(shù)文獻報道是一致的。原因一是復方中藥制劑的有效成分是一些含多糖的中藥提取物,如黃芪多糖、靈芝多糖、枸杞多糖等。黃芪多糖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,黃芪多糖 I由葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖組成的雜多糖,而多糖Ⅱ和Ⅲ僅由葡萄糖組成葡聚糖。補糖有利于肌糖原和肝糖原的合成這一觀點已經(jīng)被國內外學者所證實,Nilson等[3]1974年研究發(fā)現(xiàn)果糖和葡萄糖對肌糖原和肝糖原合成影響。劉小杰等[4]對補糖促進糖原合成方面做出了總結,認為葡萄糖吸收最快,對于補充肌糖原最有效。而本研究不同于其他學者就在于此復方不單純有多糖類提取物,還加入了人參、葡萄籽和蘆薈等提取物從消除自由基、提高機體免疫力、消除炎癥、修復損傷等方面來提高糖原的合成[5～7]。二是長期耐力訓練可以刺激肌糖原的合成。目前研究認為刺激肌糖原的合成有以下幾方面：①可以增加肌細胞對胰島素的敏感性,②使膜上的葡萄糖載體數(shù)量增加,③增加細胞膜對葡萄糖的通透性[8]。這幾方面的作用增加都能使葡萄糖更多地進入肌細胞,并加速肌糖原的合成。肌糖原貯量的增加,一是可以為肌肉收縮提供更多的燃料;二是可以節(jié)省血糖的利用,推遲耐力運動性疲勞的出現(xiàn)[9]。運動訓練可提高骨骼肌對胰島素的敏感性,增加 GLUT4含量,增加血流。運動適應有益于葡萄糖攝取且能促進肌糖原合成,所以長期耐力訓練可提高骨骼肌中糖原的含量[10]。長期運動訓練可提高肌細胞利用脂肪酸和血糖的能力,運動中表現(xiàn)出糖原節(jié)省化[11]。

運動服藥組大鼠安靜狀態(tài)下肌糖原含量的增量并不是運動對照組大鼠安靜狀態(tài)下和安靜服藥組安靜狀態(tài)下增量之和,而是略小于二者之和,這說明運動和復方中藥制劑的刺激都能提高安靜狀態(tài)肌糖原的儲量,兩者的交互作用可能更加促進肌糖原的合成。至于運動服藥組大鼠安靜狀態(tài)下肌糖原含量低于運動對照組大鼠安靜狀態(tài)下和安靜服藥組安靜狀態(tài)下增量之和,這一現(xiàn)象的機制尚不明了,有待于進一步研究探討。

3.2 運動過程中肌糖原含量與運動能力

本實驗結果顯示,在運動過程中,運動至1h時(定量負荷狀態(tài))運動服藥組肌糖原最高,運動對照組和安靜服藥組差不多,安靜對照組含量最低;從安靜狀態(tài)至運動1h肌糖原下降幅度看,安靜對照組下降最大,安靜服藥組次之,運動服藥組下降幅度最小。原因可能是運動和復方中藥的雙重刺激更能促進細胞對葡萄糖的攝取,依靠中藥促進脂肪利用、促進糖異生,從而節(jié)約糖原及加速合成糖原;此類中藥能促進其他能源物質的利用出現(xiàn)糖原的節(jié)省,從而出現(xiàn)同等負荷運動肌糖原消耗減少的狀況。長時間大強度(力竭即刻)時運動服藥組大鼠肌糖原下降幅度最大,安靜服藥組次之,運動對照組下降幅度最低。這說明復方中藥制劑對長時間耐力運動能力的干預要優(yōu)于運動訓練,運動服藥組大鼠對長時間大強度運動適應能力明顯強于其它三組。原因可能是復方中藥制劑中的某些成分動員其他供能物質的分解保護和節(jié)省了機體內的肌糖原;還能促進血流通暢,提高營養(yǎng)物質的運輸能力。Ferrando等[12]發(fā)現(xiàn)人參皂甙可以提高LDH活性,加速糖異生,節(jié)約了糖原的消耗還能促進機體對葡萄糖的攝入和利用。二是長期的運動刺激使機體產(chǎn)生了保護機制,防止肌糖原的過量降低,這是機體對長期運動訓練的一種應激性適應。實驗還發(fā)現(xiàn)力竭即刻時并沒有出現(xiàn)糖原耗竭 ,這與許多學者的研究是一致的。

關宇等[13]的實驗研究表明重復性大強度跑臺運動并不能使大鼠肌糖原耗竭;同時也提示,重復性大強度運動引起的運動性疲勞的主要原因不是能量物質的耗竭,而是糖儲備的下降,引起血糖的降低而導致中樞的疲勞,因此運動能力下降。還有研究表明長時間耐力性力竭運動能夠使機體內肌糖原的含量大幅度降低,但不會耗竭,人或動物體內的肌糖原含量存在一個臨界值,為了防止肌糖原含量過低,而且可能在不同的生物體內這個臨界值也是不同的,這與本研究基本觀點一致。也有研究表明長時間中等強度運動后肌糖原含量可以達到耗竭,造成研究結果不一致的原因可能是力竭標準的選擇上和實驗過程中訓練強度上存在一定差異。以往觀點認為,糖原的消耗及耗竭,在體育運動中是一個普遍的現(xiàn)象,也是引起運動性疲勞以及影響運動能力的主要因素[14]。但是關于運動能否引起體內肌糖原的耗竭,還沒有明確的結論。關于運動至力竭能不能使體內肌糖原的含量耗竭,現(xiàn)在學術界還存在較大爭議需要更多地試驗來驗證。

3.3 恢復過程中肌糖原含量與運動能力

關于肌糖原恢復的時間 Piehl等[15]于1974年通過實驗認為運動后48h才能使肌糖原恢復。后來一些學者通過各種實驗得出肌糖原在24 h內恢復到正常。還有人認為,運動后不采取補糖,幾乎無糖原合成;在24 h內,糖原合成數(shù)量與補糖數(shù)量密切相關(r=0.84)?，F(xiàn)在的許多研究證實恰當?shù)难a糖時間和補糖量能更有效的促使糖原合成。關于肌肉損傷可削弱糖原合成的報道已有不少。Costill等[16]通過實驗,得出一個理論：由于離心收縮引起肌肉損傷而導致了發(fā)炎,從使糖原分解,影響了糖原合成。本實驗正是從補糖和對損傷的修復等方面入手來實現(xiàn)糖原的有效合成從而明顯提高了運動能力。唐暉等[17]試驗證明人參皂甙對糖原恢復的促進作用,機制可能是通過某一種環(huán)節(jié)而加強了機體運動后糖原合成酶的活性,從而促進了糖原的合成。至于具體通過哪一種環(huán)節(jié),還需要進一步的研究。

唐量等[18]在研究蘆薈對運動小鼠糖代謝影響的實驗發(fā)現(xiàn),運動后恢復24h,肝糖原、肌糖原和血糖水平都有不同程度的提高,但都沒有恢復到安靜狀態(tài)水平。關宇等[13]的實驗研究表明第一次重復性大強度運動之后,肌糖原大部分恢復,但是第二次和第三次運動完之后基本都可以恢復到每次運動前水平,至于每次運動恢復期后,肌糖原恢復的比例不一這一現(xiàn)象還有待于進一步研究。且與本實驗結果是一致的。原因是運動后肌糖原再合成是一個復雜的過程,受到多種因素的影響,包括運動后肌糖原的含量、血糖的濃度、HK活性、葡萄糖的轉運、糖原合酶和分支酶的活性。

4 結論

4.1 運動訓練可以提高大鼠股四頭肌肌糖原的含量和促進恢復過程中肌糖原的合成,提高運動能力。

4.2 飲用復方中藥制劑可以提高大鼠股四頭肌肌糖原的含量和促進恢復過程中肌糖原的合成,提示復方中藥制劑能夠促進機體無氧代謝能力,從而提高運動能力。

4.3 運動訓練結合飲用復方中藥制劑在增加大鼠股四頭肌肌糖原的含量,減緩運動過程中肌糖原較少,促進恢復過程中肌糖原的合成,提示復方中藥制劑能夠促進機體糖代謝能力,更好提高運動能力。

1 馮美云.運動生物化學[M].北京：人民體育出版社,1999：110-117.

2 張愛芳主編.實用運動生物化學[M].北京：北京體育大學出版社,2006,1：

3 Nilson L H,Hultman E.Liver and muscle glycogen in man after glucose and fructose infusion[J].ScandJ Clin Lab Invest,1974,33：5-10.

4 劉小杰,石磊,熊正英.補糖與運動后糖原合成[J].陜西師范大學學報,1999,27(2)：89-92.

5 王斌,張?zhí)N琨.中藥補劑對小鼠肌肝糖原含量的影響[J].南京體育學院學報,1995,9(22)：38-41.

6 吳成林,高平洋.中藥人參對提高大鼠運動能力及抗疲勞的實驗研究[J].四川體育科學,2003,3(1)：10-11.

7 李守漢,曾明,曾爽.沙棘與運動能力[J].山西師大體育學院學報,2004,19(2)：85-88.

8 Hung LM,Chen J K,Huang SS,et al.Cardioprotective effect of resveratrol,a natural antioxidant derived from grapes[J].Gardiovasc Res,2000,47(3)：549-555.

9 熊正英,張琳,武勝奇.白藜蘆醇對大強度耐力訓練大鼠部分生化指標的影響[J].武漢體育學院學報,2008,42(8)：62-66.

10 劉無逸,陸愛云.過度訓練對大鼠骨骼肌糖原含量、AMPK活性及肌膜GLUT4的影響[J].中國運動醫(yī)學雜志,2006,25(6)：668-673.

11 Derave W.Muscle glycogen content affects insulin-stimulat-ed glucose transport and protein kinase B activity.AJP,2000,279：E947-E955.

12 Ferrando A,VilaL,VocesJA,etal.Effects of ginseng extracton various haematological parameters duringaer obicexerciseintherat.Planta Med,1999,65(4)：288-290.

13 關宇,巫苗苗,趙寧寧,等.重復性大強度運動大鼠在不同時期肌糖原的變化規(guī)律 [J].北京體育大學學報 ,2005(6)：769-770

14 Ploug T,van Deurs B,Ai H,et al.Analysis of GLUT4 distribution inwhole skeletal muscle fibers：indentification of distinct storage compartments that are recruited by insulin and muscle contractions.[J].Cell Biol,1998,142(6)：1429-1446.

15 Piehl K.Time course for refilling of glycogen store in hunan muscle fibers following exercise-induced glycogen depletion[J].Acta Physiol Scand,1974,90：297-302.

16 Costill D L.et al.Impaired muscle glycogen resynthesis after eccentric exercise[J].J Appl Physiol,1990,69：46-50

17 唐暉,申偉華,彭光輝,等.人參皂甙 Rg1調節(jié)大鼠運動中及運動后糖代謝的機制研究[J].沈陽體育學院學報,2006,25(4)：3-6

18 唐量、熊正英.蘆薈對運動小鼠糖代謝影響的實驗研究[J].陜西醫(yī)學雜志,2002,31(11)：1049-1050

Effect of Compound of Chinese Medicine Preparation on Traning Rats of the Movement Ability

CAO Qiangjun,et al.
(Shaanxi Aviation Professional Technical Institute,Hanzhong)

By investigating the influence of Compound of Chinese medicine preparation and exercises on the movement ability to discuss the effect that chinese medicine enhance glycogen metabolism and movement ability of the body.It can provide some scientice theory basis on movement training and enhanceing movement ability.it also can provide some scientice theory basison using the chinese medicine about glycogen metabolism.Result：(1)Effect of Chinese medicine preparation on Exhaust Time of Rats,group D is obviously longer than group A,B and C(P<0.01),group B and C is obviously longer than group A(P<0.05),group B is obviously longer than group C(P<0.01).(2)The peaceful condition,the glycogen content,group D is obviously higher than group A,B and C,group C and B are obviously higher than group A;The quota load condition,the glycogen content,group D is obviously higher than group A and B,B is obviously higher than group A After exhausting instantly,the glycogen content,group D isobviously higher than group A,B,group B and C isobviously higher than group A;The renewing group after restoring for 12 hours,the glycogen content,group D is obviously higher than group A,B and C,group B and C is obviously higher than group A;The renewing group after restoring for 24 hours,the glycogen content,group A lower than group B,C and D.Conclusion：(1)Training can promote the the glycogen content,lower its exhausting time,enhance movement ability.(2)Chinese medicine preparation can promote the the glycogen content,that prove the Chinese medicine preparation can promote the anaerobic metabolism ability of the body,the better enhance movement ability.(3)Both compound of Chinese medicine preparation and training combined can promote the the glycogen content,lower its exhausting time,the best enhance movement ability.

glycogen metabolism;glycogen;Chinese medicine preparation;rats

曹強軍(1981-),男,碩士,助教,研究方向：運動生理學。