柏海平

（石家莊學院體育系，河北石家莊050035）

小麥肽對模擬高原訓練大鼠骨骼肌蛋白代謝影響及機制研究

柏海平

（石家莊學院體育系，河北石家莊050035）

目的：探討小麥肽對模擬高原訓練大鼠骨骼肌代謝的影響，以及可能的機制。方法：75只雄性SD大鼠隨機分為正常對照組（A組）、低氧對照組（B組）、運動訓練組（C組）、低氧+運動訓練組（D組）、低氧+運動訓練+補充小麥肽組（E組），每組15只，C組、D組和E組進行無負重游泳9周，E組大鼠于每次訓練后灌服小麥肽溶液。實驗結(jié)束后，檢測骨骼肌總蛋白（Pro）、肌球蛋白（Myo）、胰島素樣生長因子-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：補充小麥肽可有效降低模擬高原訓練對大鼠骨骼肌蛋白的影響，可能通過促進IGF-1分泌而加速骨骼肌蛋白的合成代謝。

小麥肽，大鼠，模擬高原訓練，骨骼肌蛋白，機制

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

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，不僅可為人體生長發(fā)育提供所需的能量和營養(yǎng)物質(zhì)，而且具有抗氧化、改善人體生理機能的作用［3］。

本研究通過動物實驗，對模擬高原低氧運動的大鼠補充小麥肽，探討其對大鼠骨骼肌蛋白代謝的影響，并對可能的機制進行探討，以期為實際工作提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗鼠 SF級6周齡雄性SD大鼠75只，體重260～280g，購自河南省實驗動物中心，合格證號SCXK（豫）2011-0003；標準大鼠飼料 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Hypoxico公司；EOXIBLAEPGM-36型氧氣監(jiān)測儀 美國華瑞公司；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電動離心機 金壇市富華儀器有限公司；Dounce勻漿器 美國ProScientific公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 SD大鼠分組 隨機分為正常對照組（A組）、低氧對照組（B組）、運動訓練組（C組）、低氧+運動訓練組（D組）、低氧+運動訓練+補充小麥肽組（E組），每組15只。所有大鼠按照組別編號進行分籠飼養(yǎng)，每籠飼養(yǎng)5只，自然光照，溫度保持在20℃，上下不超過2℃，墊料每天更換一次，使籠內(nèi)保持干燥。每晚9點用標準大鼠飼料喂養(yǎng)。

1.2.2 大鼠游泳訓練 訓練方法采取無負重游泳，一周連續(xù)訓練6d，休息1d，首先進行適應性訓練2周，前3d運動時間30m in，1周后達到60m in，2周內(nèi)將運動時間逐漸提高到90m in，共進行9周。游泳池水深50cm，水溫保持在32℃，上下波動不超過1℃，2d更換一次池水。游泳時間安排在下午，游泳過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)測儀對低氧艙中氧分壓的進行監(jiān)測，在適應性2周時間內(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，用蒸餾水溶解后進行灌服，以相同劑量的蒸餾水作為對照組；實驗過程中五組大鼠均未出現(xiàn)死亡。

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

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

所有實驗數(shù)據(jù)利用SPSS13.0統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計學處理，數(shù)據(jù)采用平均值±標準差（Mean±S.E）表示，同組大鼠實驗前后比較采用配對t檢驗，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，p＜0.05代表具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 五組大鼠實驗前后體重變化情況

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

五組大鼠實驗前后體重變化見表1。實驗前，五組大鼠體重差異無統(tǒng)計學意義；實驗后，五組大鼠體重均較實驗前顯著增加（p＜0.05）。實驗后，B組和C組均較正常對照組（A組）大鼠體重降低（p＜0.05）。長期處于低氧環(huán)境會使機體各項代謝能力下降，有研究指出［4］，動物長期暴露在低氧環(huán)境生長速率下降，體重減輕。登山愛好者在海拔4km呆1周后，體重會下降3%，而在海拔6～8km高原呆3個月體重則會下降15%［5］。本研究顯示，B組實驗后大鼠體重較正常對照組下降顯著（p＜0.05），說明低氧暴露會使大鼠體重減輕；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），進一步說明暴露于低氧環(huán)境會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）

不同處理方式對大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量影響見表2。有研究指出［6-7］，抗阻力運動會使骨骼肌蛋白含量增加，耐力運動及耐力組合抗阻運動亦可使骨骼肌蛋白增加，而缺乏體力活動則可引起骨骼肌蛋白大量分解。然而，高原訓練過程中，由于涉及低氧環(huán)境、運動形式及低氧和運動的組合形式等多種因素的影響，其對機體的影響遠比常態(tài)下運動更為復雜。有研究表明［8］，游泳運動員在模擬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，說明低氧運動能夠促進蛋白質(zhì)分解加速從而使體重降低。本研究顯示，與A組相比，C組大鼠骨骼肌蛋白含量無差異（p＞0.05），而肌球蛋白含量則顯著降低（p＜0.05），說明在正常狀態(tài)下進行運動訓練亦可對骨骼肌蛋白代謝產(chǎn)生抑制作用，可能是由于大量運動導致疲勞不能及時消除，逐漸形成過度訓練而影響骨骼肌蛋白的合成［9］。同時，D組大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均低于C組（p＜0.05），進一步說明低氧和大量運動（高原訓練）可對大鼠產(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。提示高原訓練可對大鼠骨骼肌蛋白合成產(chǎn)生抑制作用，從而導致骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量降低，直接對高原訓練效果產(chǎn)生影響。

小麥肽是一種寡肽，分子量相對較小，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特性和營養(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），補充小麥肽可明顯提高低氧訓練大鼠蛋白和肌球蛋白含量，說明補充小麥肽對于模擬高原訓練的大鼠骨骼肌蛋白代謝具有積極的促進作用，減縮了低氧和運動訓練對骨骼肌蛋白的影響，提高了機體運動能力。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行，同時，小麥肽具有抗氧化作用［11］，能夠?qū)⑦\動中產(chǎn)生的自由基清除，從而有助于保護骨骼??；另一方面小麥肽可能會通過促進某些生物活性物質(zhì)分泌而達到調(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）

不同處理方式對大鼠血清和骨骼肌中IGF-1含量影響見表3。IGF-1主要是由肝臟合成的一種生長因子，在骨骼肌生長、分化及修復過程中發(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），說明低氧環(huán)境和運動訓練均可對骨骼肌和血清中IGF-1含量產(chǎn)生影響。同時，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），說明在模擬高原訓練條件下，同時受到低氧和運動雙重負荷，會使IGF-1分泌進一步降低［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），說明對模擬高原訓練的大鼠補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促進IGF-1的分泌，從而促進模擬高原訓練大鼠骨骼肌蛋白合成，從而減少了由于低氧和運動對骨骼肌蛋白和肌球蛋白的影響。

3 結(jié)論

將小麥肽作為補充，對每天模擬高原訓練的大鼠進行定量補充，結(jié)果顯示：補充小麥肽可減輕低氧和運動訓練對大鼠體重的影響，對大鼠骨骼肌蛋白代謝具有積極的促進作用，減少了低氧和運動訓練對骨骼肌蛋白的影響，同時，可增加骨骼肌和血清中IGF-1含量，提示小麥肽可能是通過促進大鼠體內(nèi)IGF-1的分泌，提高血清和骨骼肌中的水平，從而有效促進了骨骼肌蛋白的合成代謝。

［1］Lundby C，MilletGP，Calbet JA，etal.Does‘a(chǎn)ltitude training' increase exercise performance in elite athletes？［J］.Br J Sports Med，2012，46（11）：792-795.

［2］Billaut F，Gore CJ，Aughey RJ.Enhancing team-sport athlete performance：is altitude training relevant？［J］.Sports Med，2012，42（9）：751-767.

［3］Zhao S，Huang Q，Yang P，et al.Effects of ion beams pretreatment on damage of UV-B radiation on seedlings of winter wheat（Triticum aestivum L.）［J］.Appl Biochem Biotechnol，2012，168（8）：2123-2135.

［4］Ritenour AE，Christy RJ，Roe JL，et al.The effect of a hypobaric，hypoxic environment on acute skeletal muscle edema after ischemia-reperfusion injury in rats［J］.JSurg Res，2010，160（2）：253-259.

［5］Palmer BF，Clegg DJ.Ascent to altitude as a weight loss method：the good and bad of hypoxia inducible factor activation［J］.Obesity（Silver Spring），2014，22（2）：311-317.

［6］Suetta C，F(xiàn)randsen U，Mackey AL，et al.Ageing is associated with diminished muscle re-growth and myogenic precursor cell expansion early after immobility-induced atrophy in human skeletal muscle［J］.JPhysiol，2013，591（Pt15）：3789-3804.

［7］葉鳴，賀道遠，劉霞，等.低氧運動應激和適應對骨骼肌蛋白質(zhì)合成的作用［J］.北京體育大學學報，2010，33（4）：39-43.

［8］Chia M，Liao CA，Huang CY，et al.Reducing body fat with altitude hypoxia training in swimmers：role of blood perfusion to skeletal muscles［J］.Chin JPhysiol，2013，56（1）：18-25.

［9］de Souza EO，Tricoli V，Bueno Junior C，et al.The acute effects of strength，endurance and concurrent exercises on theAkt/mTOR/p70（S6K1）and AMPK signaling pathway responses in rat skeletal muscle［J］.Braz JMed Biol Res，2013，46（4）：343-347.

［10］Morón B，Cebolla A，Manyani H，etal.Sensitive detection of cereal fractions that are toxic to celiac disease patients by using monoclonal antibodies to amain immunogenic wheat peptide［J］. Am JClin Nutr，2008，87（2）：405-414.

［11］Niu LY，Jiang ST，Pan LJ.Characterization of phospholipid molecular species and peptide molecules in wheat sprout hydroalcoholic extract［J］.J Agric Food Chem，2013，61（47）：11453-11459.

［12］金振濤，馬永慶，劉艷，等.小麥低聚肽粉中谷氨酰胺含量測定方法及其臨床應用前景［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，201l，37（11）：189-193.

［13］Faienza MF，Acquafredda A，D'Aniello M，et al.Effect of recombinant insulin-like growth factor-1 treatment on short term linear growth in a child with Majewski osteodysplastic primordial dwarfism type II and hepatic insufficiency［J］.JPediatr Endocrinol Metab，2013，26（7-8）：771-774.

［14］賀道遠，葉鳴，曾凡星.耐力運動和低氧暴露對骨骼肌IGF-lmRNA和蛋白表達的影響［J］.沈陽體育學院學報，2009，28（1）：59-61.

［15］Wahl P，Schmidt A，Demarees M，et al.Responses of angiogenic growth factors to exercise，to hypoxia and to exercise under hypoxic conditions［J］.Int JSports Med，2013，34（2）：95-100.

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：運動生理學。