游世晶,夏勇,李藝,具紫勇,何金森

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經(jīng)皮穴位電刺激對(duì)大運(yùn)動(dòng)量耐力訓(xùn)練大鼠骨骼肌能量代謝的影響

游世晶,夏勇,李藝,具紫勇,何金森

(上海中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院,上海 201203)

觀察經(jīng)皮穴位電刺激(TEAS)對(duì)大運(yùn)動(dòng)量耐力訓(xùn)練大鼠骨骼肌能量代謝的影響,探討其防治骨骼肌疲勞的可能作用機(jī)制。將40只雄性SD大鼠隨機(jī)分為正常組、模型組、正常刺激組、治療1組、治療2組,每組8只。采用TEAS干預(yù)手段,刺激大鼠足三里和環(huán)跳穴,8星期跑臺(tái)訓(xùn)練結(jié)束后,檢測(cè)大鼠腓腸肌糖原、乳酸(LA)、乳酸脫氫酶(LDH)、Na＋-K＋-ATP酶、Ca2＋-ATP酶含量。TEAS能顯著減緩骨骼肌糖原的消耗,減輕乳酸的堆積,提高LDH、Na＋-K＋-ATP酶、Ca2＋-ATP酶的含量,模型組與其他四組比較,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。TEAS大運(yùn)動(dòng)量耐力訓(xùn)練大鼠足三里、環(huán)跳穴可以穩(wěn)定骨骼肌細(xì)胞能量代謝,延長肌肉工作的時(shí)間,延緩骨骼肌疲勞的發(fā)生。

經(jīng)皮穴位電刺激;骨骼肌;耐力訓(xùn)練;能量;大鼠

運(yùn)動(dòng)性疲勞的防治一直是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn),是指機(jī)體生理過程不能持續(xù)其機(jī)能在一定水平上和/或機(jī)能不能維持預(yù)定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度[1]。骨骼肌作為人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力器官,其收縮能力的好壞直接影響了運(yùn)動(dòng)能力,而過度訓(xùn)練容易導(dǎo)致骨骼肌疲勞和損傷。因此掌握合理有效的恢復(fù)措施消除骨骼肌疲勞,對(duì)提高競(jìng)技體育水平和維護(hù)運(yùn)動(dòng)員健康有著十分重要的意義。TEAS作為一種無創(chuàng)傷干預(yù)手段,簡(jiǎn)單易操作、便于攜帶,有利于推廣使用,越來越受到研究者的青睞[2-5]。本實(shí)驗(yàn)采用大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)疲勞模型,觀察TEAS對(duì)大鼠骨骼肌能量代謝的影響,旨在探討TEAS在防治運(yùn)動(dòng)性骨骼肌疲勞方面可能的作用機(jī)制,為臨床進(jìn)一步的研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組

40只純種SD雄性大鼠,清潔級(jí),體重200～220 g,由上海中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。飼養(yǎng)溫度為18～21℃,相對(duì)濕度為40%～60%,12 h光照維持,自由攝食飲水。大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1星期后,每天以10 m/min的速度進(jìn)行適應(yīng)性跑臺(tái)練習(xí),連續(xù)3 d,每天15 min。練習(xí)后,將大鼠按體重隨機(jī)分為5組,即正常組、模型組、正常刺激組、治療1組、治療2組,每組8只。

1.2 運(yùn)動(dòng)方案

訓(xùn)練強(qiáng)度參照Bedford的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)[6],大鼠以15 m·min－1×15 min的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷訓(xùn)練,速度隔日增加2 m·min－1,時(shí)間增加5 min,當(dāng)強(qiáng)度遞增至38 m·min－1×60 min時(shí),維持此負(fù)荷訓(xùn)練至8星期結(jié)束,每星期訓(xùn)練6 d。訓(xùn)練中使用小木棍或毛刷刺激動(dòng)物尾部,使動(dòng)物保持在跑道前1/3處,以保證運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。運(yùn)動(dòng)過程中未使用聲、光、電刺激,以避免大鼠的應(yīng)激反應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

1.3 干預(yù)方法

各種大鼠分別于足(后)三里、環(huán)跳穴位用電動(dòng)剃毛器備皮,用75%乙醇局部消毒,注意避免皮膚損傷。環(huán)跳穴在后肢髖關(guān)節(jié)后上緣;足(后)三里穴在后肢后外側(cè),當(dāng)腓骨小頭下約5 mm處[7]。

正常組采用常規(guī)飼養(yǎng),每天將大鼠俯臥于自制大鼠固定器上15 min,不加任何干預(yù)措施。模型組進(jìn)行共8星期大運(yùn)動(dòng)量跑臺(tái)運(yùn)動(dòng),同樣方法固定,不加任何干預(yù)措施。正常刺激組不進(jìn)行8星期大運(yùn)動(dòng)量跑臺(tái)運(yùn)動(dòng),每天將大鼠俯臥于自制大鼠固定器上,分別于足三里、環(huán)跳穴放一直徑約0.5 cm長的電極片,再將電極片與韓氏HANS-200E穴位神經(jīng)刺激儀相連,選用疏密波模式,刺激頻率為2～15 Hz,強(qiáng)度為2.5 mA,時(shí)間15 min。治療1組在大鼠跑臺(tái)訓(xùn)練前進(jìn)行經(jīng)皮穴位電刺激干預(yù),干預(yù)結(jié)束后1 h再進(jìn)行跑臺(tái)運(yùn)動(dòng),干預(yù)方法同正常刺激組,共8星期。治療2組在大鼠跑臺(tái)訓(xùn)練第2個(gè)星期起,每次訓(xùn)練后1 h進(jìn)行經(jīng)皮穴位電刺激干預(yù),干預(yù)方法同正常刺激組,共7星期。

1.4 取材及處理

末次訓(xùn)練治療后各組大鼠禁食不禁水,24 h后各組稱重,用2%戊比巴妥鈉30 mL/kg腹腔注射麻醉后,迅速取右后肢腓腸肌(盡可能去除脂肪組織和結(jié)締組織),稱取適量的腓腸肌加0.9%生理鹽水,按W(g):v(m)=1:10制成勻漿,分離上清液,4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.5 指標(biāo)檢測(cè)

大鼠骨骼肌糖原含量、乳酸(LA)、乳酸脫氫酶(LDH)、Na＋-K＋-ATP酶、Ca2＋-ATP酶。實(shí)驗(yàn)試劑由南京建成生物工程研究所提供,具體檢測(cè)過程嚴(yán)格按照說明書進(jìn)行。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 各組大鼠骨骼肌糖原、LA、LDH的比較

由表1可見,模型組大鼠骨骼肌糖原、LDH含量明顯降低,與正常組和正常刺激組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05);治療1組和治療2組均能減少糖原和LDH含量,與模型組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。此外,模型組LA明顯升高,與正常組和正常刺激組比較,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05);治療1組和治療2組均能降低LA的堆積,與模型組比較,差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＜0.05)。

表1 各組大鼠骨骼肌糖原、LA、LDH的比較 (±s)

注:與模型組比較1)＜0.05

2.2 各組大鼠骨骼肌ATP酶含量的變化比較

由表2可見,模型組大鼠Na＋-K＋-ATP酶、Ca2＋ATP酶含量明顯低于正常組、正常刺激組和治療1組(＜0.05);治療2組大鼠的Na＋-K＋-ATP酶、Ca2＋ATP酶含量明顯高于模型組(＜0.05),與正常組比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(＞0.05)。

表2 各組大鼠骨骼肌ATP酶含量的變化比較 (±s)

注:與模型組比較1)＜0.05

3 討論

足三里為足陽明胃經(jīng)合穴和胃之下合穴,為補(bǔ)虛要穴,能促進(jìn)或增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能。環(huán)跳穴為足少陽、太陽經(jīng)之交會(huì)穴。此兩經(jīng)與腰腿部關(guān)系最密切,從解剖部位看,刺激環(huán)跳穴可刺激臀大肌、股方肌、股上皮神經(jīng)、坐骨神經(jīng)、臀下神經(jīng)。故刺激環(huán)跳可使下肢運(yùn)動(dòng)和感覺功能得到改善,具有利腰腿、通經(jīng)絡(luò)之功效。《針灸甲乙經(jīng)》:“利腰脅相引痛急,髀筋瘈,脛痛不可屈伸,痹不仁,環(huán)跳主之。”因此,本實(shí)驗(yàn)選擇足三里和環(huán)跳穴作為防治運(yùn)動(dòng)性骨骼肌疲勞的穴位。

糖原是機(jī)體運(yùn)動(dòng)能量的重要來源,有實(shí)驗(yàn)表明[8], 糖原大量消耗可能是導(dǎo)致肌肉疲勞的重要原因,提高肌糖原水平則可延緩長時(shí)間運(yùn)動(dòng)中疲勞的發(fā)生。乳酸是體內(nèi)糖原(或葡萄糖)無氧代謝的產(chǎn)物,隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加,不斷增多的乳酸在機(jī)體內(nèi)可解離生成H＋,使肌肉pH值下降,抑制糖酵解關(guān)鍵酶,從而抑制糖無氧氧化供能,減少運(yùn)動(dòng)時(shí)ATP再合成,造成能量供應(yīng)障礙;另外H＋可與Ca2＋競(jìng)爭(zhēng)骨骼肌肌鈣蛋白的結(jié)合位點(diǎn),使興奮-收縮脫偶聯(lián)阻礙肌肉收縮,導(dǎo)致收縮機(jī)能下降。因此減少乳酸堆積是防治運(yùn)動(dòng)性疲勞的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,TEAS大鼠足三里、環(huán)跳穴可以減緩骨骼肌糖原的消耗,降低乳酸的堆積,防止運(yùn)動(dòng)骨骼肌疲勞的發(fā)生,這與一些文獻(xiàn)報(bào)道相符[9,10]。

乳酸脫氫酶(LDH)廣泛存在于各組織中,是無氧糖酵解中的一種標(biāo)志酶,它可以使細(xì)胞在氧氣暫時(shí)供應(yīng)不足時(shí)通過糖酵解提供能量,保證細(xì)胞活動(dòng)。LDH活性增強(qiáng),既可使骨骼肌糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸還原成乳酸以提供能量,又可在肝臟將糖酵解產(chǎn)生的乳酸氧化成丙酮酸并經(jīng)線粒體進(jìn)入三羧酸循環(huán),從而加快乳酸的清除[11]。LDH活性降低,將影響能量的代謝,導(dǎo)致乳酸的堆積,進(jìn)而導(dǎo)致骨骼肌的疲勞。肌細(xì)胞膜上的Na＋-K＋- ATP酶與骨骼肌興奮收縮中離子跨膜運(yùn)動(dòng)有密切關(guān)系,通過水解ATP提供能量完成對(duì)Na＋和K＋的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn),對(duì)維持細(xì)胞正常的容積及跨膜靜息電位有重要作用。Na＋-K＋-ATP酶活性下降,可致胞內(nèi)外Na＋、K＋分布失常,胞外K＋濃度顯著升高,使動(dòng)作電位降低,從而影響骨骼肌的興奮收縮。細(xì)胞內(nèi)Ca2＋-ATP酶可通過對(duì)胞質(zhì)Ca2＋濃度的調(diào)節(jié),影響肌肉興奮收縮。此外Ca2＋-ATP酶還控制肌動(dòng)蛋白橫橋ATP的分解,從而決定肌肉收縮的速度和收縮的張力,因此,Ca2＋-ATP酶活性是肌肉收縮能力的重要生化指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)表明大鼠長時(shí)間耐力性運(yùn)動(dòng)或急性運(yùn)動(dòng)所致疲勞,與肌漿網(wǎng)Ca2＋-ATP酶活性下降及Ca2＋轉(zhuǎn)運(yùn)能力下降有密切關(guān)系[12,13]。高明等[14]發(fā)現(xiàn)大鼠急性游泳運(yùn)動(dòng)后骨骼肌線粒體Ca2＋-ATP酶活性顯著下降, Ca2＋含量明顯上升,手針組可以明顯提高大鼠骨骼肌線粒體Ca2＋-ATP酶活性。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示,TEAS能顯著增加大運(yùn)動(dòng)量耐力訓(xùn)練大鼠骨骼肌LDH、Na＋-K＋-ATP酶、Ca2＋-ATP酶的含量,加快乳酸的代謝,緩解肌肉酸中毒,防止因過度訓(xùn)練導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)酶的降低,從而穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)離子的正常分布,保證骨骼肌正常興奮收縮,延緩骨骼肌疲勞的發(fā)生。

綜上所述,TEAS大運(yùn)動(dòng)量耐力訓(xùn)練大鼠足三里、環(huán)跳穴可以減緩骨骼肌糖原的消耗,減輕乳酸的堆積,提高LDH、Na＋-K＋-ATP酶、Ca2＋-ATP酶的含量,穩(wěn)定骨骼肌細(xì)胞能量代謝,延長肌肉工作的時(shí)間,延緩骨骼肌疲勞的發(fā)生,但具體的抗骨骼肌疲勞作用還有待于進(jìn)一步的研究。

(衷心感謝上海中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)工程研究室楊華元教授在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的指導(dǎo)和建議。)

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Effect of Transcutaneous Electrical Acupoint Stimulation on Skeletal Muscle Energy Metabolism in Strenuous Endurance Training Rats

-,,,-,-.

-,201203,

To investigate the effect of transcutaneous electrical acupoint stimulation (TEAS) on skeletal muscle energy metabolism in strenuous endurance training rats.Forty male SD rats were randomly allocated to normal, model, normal stimulation, treatment 1 and treatment 2 groups, 8 rats each. TEAS was used as an intervention. Rat points Zusanli and Huantiao were stimulated. Rat gastrocnemius hepatin, lactic acid (LA), lactic acid dehydrogenase (LDH), Na＋-K＋-ATPase and Ca2＋-ATPase contents were measured after 8 weeks of platform exercises.TEAS could significantly decrease gastrocnemius hepatin consumption, reduce lactic acid accumulation and increase Na＋-K＋-ATPase and Ca2＋-ATPase contents. There were statistically significant differences between the model group and each of the other 4 groups (＜0.05).Transcutaneous electrical stimulation of points Zusanli and Huantiao can stabilize skeletal muscle cell energy metabolism, prolong muscular work and delay skeletal muscle fatigue.

Transcutaneous electrical acupoint stimulation; Skeletal muscle; Endurance training; Energy; Rat

R2-03

A

10.3969/j.issn.1005-0957.2011.03.192

1005-0957(2011)03-0192-03

游世晶(1979 - ),男,2008級(jí)博士生,研究方向?yàn)獒槾痰恼{(diào)節(jié)作用,E-mail:yixiao4211@yahoo.com.cn

何金森(1952 - ),男,教授,E-mail:hejinsen@citiz.net

2010-09-27