李 爽，李燕舞，王 蕾，阿拉木斯

(1.廣州大學(xué)體育學(xué)院，廣東 廣州 510006;2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣東 廣州 510405)

運動中的能量供應(yīng)、運動能力的保持以及運動訓(xùn)練引起人體機能水平的提高等均與線粒體功能變化密切相關(guān)［1］。關(guān)于線粒體功能的研究已成為運動科學(xué)領(lǐng)域中的重要方面。在不同運動狀態(tài)下，骨骼肌線粒體功能改變已有大量研究，多集中在線粒體鈣代謝、膜脂質(zhì)過氧化、膜流動性、氧化磷酸化功能改變等方面，提示急性運動力竭狀態(tài)的產(chǎn)生與線粒體呼吸鏈損害有關(guān)［2］。線粒體內(nèi)膜呼吸鏈是由四個跨膜蛋白復(fù)合體(線粒體呼吸鏈膜蛋白復(fù)合體 I、II、III、和 IV)、介于 I、II與III之間的泛醌(Q)以及介于III與IV之間的細胞色素C(Cyt－C)共同組成，它們共同完成了線粒體氧化磷酸化過程［3，4］。線粒體呼吸鏈復(fù)合體的功能變化能直接或間接地反映線粒體的呼吸功能變化。提高線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性可起到保護線粒體膜結(jié)構(gòu)的作用，維持呼吸鏈的完整性，改善其氧化磷酸化功能，對促進有氧供能和提高運動能力具有較大的實用價值。因此，本研究在中醫(yī)“脾主肌肉”的理論指導(dǎo)下，采用健脾中藥補中益氣丸對急性大強度運動大鼠進行預(yù)防性干預(yù)，觀察其骨骼肌、肝臟線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性的變化，進一步探討“健脾”中藥補劑對急性大強度運動大鼠線粒體功能的干預(yù)作用，以期能有效提高運動員技能水平，延緩運動疲勞的發(fā)生。

1 對象與方法

1.1 實驗材料與儀器

中藥補劑選用北京同仁堂科技發(fā)展股份有限公司制藥廠生產(chǎn)的補中益氣丸，藥物組成為:黃芪(蜜炙)、黨參、白術(shù)(炒)、柴胡、當歸、升麻、陳皮和甘草(蜜炙)，藥品批號為國藥準字:Z11020244。線粒體呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ活性濃度檢測試劑盒(ELISA)購于廣州有田生物科技有限公司(RB分裝)。大鼠跑臺，恒溫水浴振蕩器，酶標儀(Biorad)。

1.2 動物與分組

SPF級SD大鼠27只，3月齡，180g－220g，適應(yīng)性喂養(yǎng)1周，隨機分成正常對照組、急性運動組，中藥補劑組，每組雌鼠5只，雄鼠4只，各組動物體重?zé)o顯著性差異。動物常規(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。

1.3 實驗方法

中藥補劑組大鼠預(yù)先給予補中益氣丸3g/Kg灌胃，每天一次，連續(xù)1周，其余大鼠給予等劑量蒸餾水進行平行對照。正式實驗前兩天，急性運動組和中藥補劑組大鼠進行適應(yīng)性跑臺訓(xùn)練，速度為(5－10)m/min，使大鼠熟悉跑臺。正式實驗時進行大強度間歇性跑臺運動，速度為27m/min，坡度為0°，總運動時間90min，每運動10min，間歇1min［5］。所有大鼠在實驗結(jié)束后即刻處死，取股四頭肌、肝臟樣本，放入－80℃超低溫冰箱迅速冷凍保存?zhèn)溆?。采用雙抗體夾心法酶聯(lián)免疫分析(ELISA)測定大鼠肌肉和肝臟組織中線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性濃度。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理

實驗數(shù)據(jù)均用mean±SD表示，組間用SPSS13.0軟件進行單因素分析，P＜0.05，表示差異具有顯著性。

2 結(jié)果

(1)急性運動組大鼠肌肉組織呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ活性高于正常對照組，而呼吸鏈復(fù)合體Ⅳ活性則低于正常對照組，但組間比較無統(tǒng)計學(xué)差異。中藥補劑組大鼠肌肉組織呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ活性明顯高于正常對照組(P ＜0.05)，見表1。

表1 大鼠肌肉組織呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ活性濃度的變化

(2)急性運動組與正常對照組的大鼠肝臟組織呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ活性濃度，組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，而中藥補劑能顯著提高大鼠肝臟組織呼吸鏈復(fù)合體Ⅱ、Ⅲ的活性，與正常對照組比較，組間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表2。

表2 大鼠肝臟組織呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ活性濃度的變化

3 討論

機體在正常的生理狀態(tài)下，線粒體氧化磷酸化供能提供了80%以上的能量，線粒體氧化磷酸化由線粒體內(nèi)膜呼吸鏈(電子傳遞鏈)完成［3］。線粒體內(nèi)膜呼吸鏈是位于線粒體內(nèi)膜的一個酶體系，主要由復(fù)合體Ⅰ(NADH泛醌氧化還原酶)、Ⅱ(琥珀酸泛醌氧化還原酶)、Ⅲ(細胞色素c還原酶)、Ⅳ(細胞色素c氧化酶)、Ⅴ(ATP合成酶)及一系列輔酶組成，它們活性濃度的變化直接或間接地反映著線粒體的呼吸功能變化［6］。線粒體呼吸鏈的作用使需氧細胞內(nèi)糖、脂肪、氨基酸等通過各自的分解途徑，形成還原型輔酶，在復(fù)合體I或復(fù)合體Ⅱ的作用下，將其電子通過Q給復(fù)合體Ⅲ，再經(jīng)細胞色素c傳給復(fù)合體Ⅳ，最終還原氧生成水。在電子傳遞的同時，底物(NADH或琥珀酸)的氧化勢能(△Eh)通過復(fù)合體I，復(fù)合體Ⅲ和復(fù)合體Ⅳ的質(zhì)子泵作用轉(zhuǎn)化為質(zhì)子電化學(xué)梯度勢能(△H)，后者再通過復(fù)合體V(H一ATP)轉(zhuǎn)化為ATP的高級磷酸鍵能(△Gp)。在以Q為輔酶的電子傳遞過程中復(fù)合體I、Ⅱ和Ⅲ作用重大，如果它們的活性發(fā)生改變，必將影響電子傳遞過程，從而影響組織的能量代謝［7］。研究顯示，呼吸鏈復(fù)合體是線粒體活性氧的主要來源部位［8］，呼吸鏈復(fù)合體對維持組織正常的功能起著重要作用。從能量代謝的角度看，線粒體內(nèi)膜氧化磷酸化能力直接影響著機體的運動能力［9］。大量實驗研究表明［10－14］不同運動方式或同種運動方式不同運動時間對大鼠線粒體呼吸鏈復(fù)合體有不同的影響:中長期有規(guī)律的有氧運動可有效提高大鼠線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性，提高其骨骼肌的工作效率和運動持久能力，一次性無氧運動可以短時間提高上述酶活性，而長時間無氧運動則可能導(dǎo)致機體疲勞，造成對線粒體呼吸鏈復(fù)合體酶的損傷，影響骨骼肌工作效率。

本研究結(jié)果顯示在急性大強度運動后即刻大鼠肌肉和肝臟組織的呼吸鏈復(fù)合體活性濃度普遍有輕微上升，但與正常對照組無顯著性差異。急性運動過程中骨骼肌的收縮活動增加可導(dǎo)致線粒體功能代償性提高，組織中參與氧化的物和終端氧化的酶含量及活性也會有所增長，以滿足運動過程中的高能量需求，隨著運動時間的延長，線粒體代償功能會逐漸減弱。此研究結(jié)果與李潔等的報道［5，11，15］不盡完全統(tǒng)一，可能主要由于實驗大鼠的月齡、鼠種、性別不同，造成大鼠對同一運動強度的耐受性不同。同時同一運動狀態(tài)下，檢測的組織不同及同一檢測組織在不同的氧含量外環(huán)境下運動，也是結(jié)果差異出現(xiàn)的原因之一。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)提示:大鼠組織線粒體功能對運動的耐受性有較大的個體差異，機體的能量代謝系統(tǒng)在運動過程中呈現(xiàn)出不同的階段性表現(xiàn);運動會引起線粒體呼吸鏈復(fù)合體的活性發(fā)生改變，這種變化在不同組織器官中的表現(xiàn)是不同的，可能在急性大強度運動過程中心肌組織和腦組織先于骨骼肌和肝臟出現(xiàn)疲勞征象，我們的同期實驗中腦組織呼吸鏈的變化也證實這一推測;不同運動方式和時間對組織呼吸鏈復(fù)合體的影響也是不同的［12］，低氧訓(xùn)練會加大運動負荷對機體的刺激效應(yīng)，誘導(dǎo)運動疲勞提前出現(xiàn)。急性運動過程中機體組織線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性的變化規(guī)律及機制，有待通過進一步的相關(guān)實驗加以證實。

中醫(yī)學(xué)認為，脾的主要生理功能為主運化、主升舉和主統(tǒng)血，其中以運化為核心?！端貑柤?五臟生成》中說“脾主運化水谷之精，以生養(yǎng)肌肉.故主肉”。這說明脾胃為后天之本、氣血生化之源，全身的肌肉都需要脾胃所運化的水谷精微來營養(yǎng)，肌肉才能發(fā)達豐滿，臻于健壯。多數(shù)學(xué)者認為［16－17］脾主運化的生物學(xué)基礎(chǔ)與線粒體的功能關(guān)系密切，線粒體的氧化磷酸化產(chǎn)能過程與脾主運化功能相吻合，提出了“脾——線粒體相關(guān)”的理論，故中醫(yī)脾功能正常與否與細胞線粒體結(jié)構(gòu)與功能的完整有著極密切的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)［17－19］:脾虛大鼠、小鼠骨骼肌線粒體的形態(tài)、數(shù)量、功能均會發(fā)生異常改變，表現(xiàn)為:數(shù)目減少，腫脹、基質(zhì)透明、嵴減少、呼吸鏈酶活性降低等，經(jīng)過健脾方藥和艾灸治療［17，20］，上述線粒體的損傷均有所改善?？梢姡敖∑ⅰ笨捎行Ъm正細胞線粒體形態(tài)和功能的異常改變，促進損傷的恢復(fù)。補中益氣丸由黃芪、黨參、白術(shù)、柴胡、當歸、升麻、陳皮和甘草8味藥材組成，其具有補中益氣，升陽舉陷的功效，可用于治療脾胃虛弱所致的體倦乏力，為“補脾”常藥。補中益氣丸當中的黃芪是主藥，黃芪是一味具有益氣健脾作用的中藥，主要包括黃芪多糖、黃芪皂苷、黃芪黃酮類化合物等幾十種有效化學(xué)成分，具有提高運動能力、延緩運動疲勞等作用，是一味常用的運動補劑。有研究顯示［21－22］黃芪總苷能明顯增強運動性疲勞大鼠骨骼肌抗氧化能力，減少其乳酸含量，黃芪總苷還能有效提高運動大鼠骨骼肌和腦組織的ATP酶活性。補中益氣丸中其它7味中藥也都具有補益脾胃之氣的功效:黨參能平補中焦脾胃之氣，白術(shù)能夠補氣健脾，柴胡和升麻具有升陽舉陷功效，多用于脾胃陽氣下陷的病癥，當歸能補血活血，歸心、脾經(jīng)，陳皮具有理氣健脾，燥濕化痰之功效，甘草可起到清熱解毒、補中益氣的作用。本研究以大鼠一次性大強度急性運動為模型，觀察“補中益氣丸”對急性大強度運動大鼠肌肉、肝臟線粒體電子傳遞鏈酶復(fù)合體(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)活性濃度的影響，為健脾中藥在對抗運動性疲勞領(lǐng)域中的應(yīng)用提供客觀評價依據(jù)。

本實驗結(jié)果顯示，中藥補劑組大鼠的肌肉組織的呼吸鏈復(fù)合體Ⅰ、Ⅲ及肝臟組織的呼吸鏈復(fù)合體Ⅱ、Ⅲ活性明顯高于正常對照組，由此說明補充“健脾”中藥在維護骨骼肌和肝臟線粒體呼吸鏈復(fù)合體活性的作用明顯，補中益氣丸通過維持機體組織線粒體呼吸鏈酶活性，保持呼吸鏈的完整性，改善了線粒體氧化磷酸化功能，以滿足急性運動中能量增加的需求。研究結(jié)果提示補充“健脾”中藥能通過調(diào)節(jié)呼吸鏈復(fù)合體活性濃度，提高線粒體氧利用能力，改善急性大強度運動大鼠能量代謝，呼吸鏈復(fù)合體活性的增加有利于運動中細胞穩(wěn)態(tài)的維持，可提高其組織的工作效率和運動持久能力，對運動疲勞具有較好的干預(yù)效果，有利于運動成績的提高。

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