梁俊荣,张西臣 ,柳增善,刘庆双

(大学兽医系,长春 130062)

1982年在第五次国际运动生化学术会议上,将疲劳定义为:机体生理过程不能持续其机能在某一特定的水平和(或)不能维持特定的运动强度。疲劳的宏观表现是工作效率下降,它是机体内许多生理生化变化的综合反应。能源物质消耗、代谢产物积累、自由基增多、系统失衡等在疲劳发生过程中起重要作用。功能试验表明,笔者以香菇等物质为原料自行设计的抗疲劳功能性食品添加剂具有明显的抗疲劳效果。本实验对其抗疲劳机理进行初步研究,以其为应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 药品

抗疲劳功能性食品复方添加剂自行设计,每100ｇ添加剂中各种成分的含量分别为:香菇98.847ｇ、二十八醇33ｍｇ、维生素ｅ30ｍｇ、ｌ-肉碱412ｍｇ、牛磺酸659ｍｇ。

1.2 实验动物

18-22ｇ雄性小鼠80只随机分为两组,每组40只。常规饲养,将添加剂混入饲料中(添加量为60.681ｇ/ｋｇ)以混饲法给药。给药14ｄ后,将小鼠放在(30±2)℃的游泳箱中游泳90ｍｉｎ造成疲劳。游泳时室温控制在(30±2)℃。

1.3 脏器指数

测定实验结束时,称取小鼠体重、胸腺重和脾重,计算脏器指数[脏器重量(ｍｇ)/体重(ｇ)]。

1.4 糖原和血液生化指标测定

于游泳前安静时、游泳后10ｍｉｎ、90ｍｉｎ、150ｍｉｎ,各组分别取10只小鼠眼眶采血,用金氏法测定血清乳酸脱氢酶(ｌｄｈ),ｄｔｎｂ法测定全血谷胱甘肽过氧化物酶(ｇｓｈ-ｐｘ)活性,黄嘌呤氧化酶法测定全血超氧化物歧化酶(ｓｏｄ)活性,ｔｂａ比色法测定血清丙二醛(ｍｄａ)含量。小鼠采血后立即处死称取肝脏200ｍｇ、后肢肌肉400ｍｇ,用蒽酮法测定肝糖原、肌糖原含量。

2 结果

2.1 脏器指数

由表1可知,实验组胸腺重、脾重、胸腺指数与对照组相比差异显著,脾指数与对照组相比差异极显著。

2.2 糖原

由表2可知,静息时,两组间肝糖原、肌糖原含量差异不显著,但实验组两种糖原分别比对照组增加了35%和28%。游泳后90ｍｉｎ,实验组两种糖原显著高于对照组。游泳后150ｍｉｎ,实验组两种糖原显著高于对照组;与本组静息时相比,实验组肝糖原和肌糖原、对照组肌糖原差异不显著,但对照组肝糖原仍有显著性差异。

2.3 血液生化指标

由表3、表4可知。静息时,实验组ｍｄａ含量显著低于对照组,ｌｄｈ活性显著高于对照组,另两个指标差异不显著。游泳后10ｍｉｎ,实验组ｌｄｈ活性显著高于对照组。游泳后90ｍｉｎ,实验组ｍｄａ显著低于对照组,ｌｄｈ、ｓｏｄ、ｇｓｈ-ｐｘ三种酶活性显著高于对照组;与本组静息时相比,对照组ｍｄａ含量显著增加,ｇｓｈ-ｐｘ活性显著升高,另两个指标的变化差异不显著,实验组除ｌｄｈ外,另三个指标均有明显差异。游泳后150ｍｉｎ,实验组ｍｄａ显著低于对照组,ｇｓｈ-ｐｘ和ｓｏｄ两组间差异不显著;与本组静息时相比,对照组ｍｄａ差异极显著,ｇｓｈ-ｐｘ差异显著,实验组ｍｄａ、ｓｏｄ、ｇｓｈ-ｐｘ差异均不显著。

3 讨论

3.1 抗疲劳功能性食品复方添加剂对机体抗氧化能力的影响

该添加剂显著增强运动后ｓｏｄ和ｇｓｈ-ｐｘ活性,降低小鼠静息时及运动后ｍｄａ含量,表明其具有增强机体抗氧化能力的作用。长时间运动中,由于能量需求增加而使机体分解代谢加强,生物氧化加快,内源性自由基增多。自由基反应失控,可使线粒体膜脂质过氧化,影响三羧酸循环和细胞色素体系的电子传递,阻碍氧化磷酸化,ａｔｐ生成减少,导致细胞活动能量供应不足。自由基还可使蛋白质分子聚合交联,引起细胞结构和功能的破坏。增强机体抗氧化能力可以运动过程中产生的过多的自由基,减轻自由基对细胞和线粒体的破坏作用,延缓疲劳的发生。

ｓｏｄ和ｇｓｈ-ｐｘ是抗氧化系统中两种重要的抗氧化酶,ｓｏｄ催化生物氧化中产生的ｏ-2转化为ｈ2ｏ2和ｏ2,ｇｓｈ-ｐｘ在谷胱甘肽(ｇｓｈ)存在时可将有机过氧化物和ｈ2ｏ2还原,生成水和无毒物质。因此,二者可减少细胞内ｏ-2和ｈ2ｏ2的含量,防止细胞和线粒体的过氧化损伤,降低ｍｄａ含量。该添加剂增强抗氧化能力的作用与牛磺酸和ｖｅ有关。已知抗氧化剂的抗氧化性取决于它们捕捉自由基时产生的抗氧化源性自由基的稳定性,ｖｅ自由基比较稳定,可阻断自由基对线粒体的破坏作用,是一种重要的自由基剂;牛磺酸是一种条件性必须氨基酸[5],可维持大鼠力竭运动后心肌线粒体ｇｓｈ含量和游离钙浓度,增强ｓｏｄ活性,降低ｍｄａ含量。ｇｓｈ是ｇｓｈ-ｐｘ的底物,是ｇｓｈ-ｐｘ催化过氧化反应、过氧化物必不可少的物质;它还可维持生物膜巯基蛋白巯基还原状态,防止膜的损伤破坏。

3.2 抗疲劳功能性食品复方添加剂对糖原的影响

该添加剂显著提高了运动后90ｍｉｎ和150ｍｉｎ时的糖原含量,且实验组运动后150ｍｉｎ时糖原含量与静息时相比无显著性差异,表明它能减少运动中糖原的消耗和加速运动后糖原的恢复;静息时两组间糖原含量差异虽不显著,但实验组两种糖原分别提高了35%和28%,提示该添加剂有增加糖原储备的趋势。糖原含量可直接影响机体运动能力,长时间紧张运动中体力的衰竭总是和肌糖原的耗竭同时发生。肌糖原耗竭的同时,为维持血糖相对恒定,肝糖原动员加快,储备减少。增加糖原储备或在运动过程中节约糖原,对于长时间维持血糖恒定,推迟疲劳的发生具有重要意义;加速运动后糖原的恢复可为迅速消除疲劳提供物质基础。因此,减少糖原消耗、加速糖原恢复、增加糖原储备是该添加剂起作用的又一机制。该添加剂对糖原的上述影响与其组成成分香菇、ｌ-肉碱和二十八醇有关。香菇中所含的香菇多糖能增加糖原储备,促进运动后糖原的恢复。脂肪酸的氧化是机体长时间运动状态下获取能量的重要途径,ｌ-肉碱是脂肪酸穿过线粒体内膜进入基质进行β-氧化的载体。长时间运动时,脂肪酸分解加快,对肉碱的需要量增加,外源补充肉碱可使脂肪酸的β-氧化顺利进行,使机体有效地利用脂肪酸获取能量。该途径产物乙酰ｃｏａ是糖分解代谢途径中两种关键酶,即丙酮酸激酶和丙酮酸脱氢酶复合体的变构抑制剂;同时也是糖异生途径的一种关键酶,即丙酮酸羧化酶的变构激活剂。故此,补充肉碱可减慢糖的酵解和糖的有氧分解,促进糖的异生,有利于较长时间维持血糖恒定和运动后糖原恢复,提高机体耐力。二十八醇可增加小鼠肝糖原和肌糖原含量,提高机体糖原蓄积能力,还可强化心脏机能,增加运动过程中氧的供应。由于脂肪酸的氧化分解必须在有氧条件下进行,氧供应增加可为脂肪酸的顺利氧化提供条件。本实验中,由于肉碱和二十八醇的协同作用,使机体能更有效地动员脂肪,利用脂肪酸氧化供能,从而大大减少运动过程中的糖原消耗。

3.3 抗疲劳功能性食品复方添加剂对代谢产物积累的影响

抗疲劳功能试验观察到,该添加剂能显著降低小鼠游泳后血乳酸和ｂｕｎ含量,表明它能通过减少代谢产物积累和体蛋白动员增强机体的抗疲劳能力。

长时间剧烈运动使乳酸增加、细胞ｐｈ值下降,是导致疲劳的重要原因之一。ｐｈ值下降会阻碍神经-肌肉接头的兴奋传递,损害内质网功能,抑制血红蛋白与氧的结合,抑制敏感酯酶活性[8],进而对多种生化过程产生影响,使机体发生疲劳。减少运动中乳酸的生成和加快运动后乳酸的均可提高机体的抗疲劳能力。乳酸是糖酵解的产物,血乳酸含量取决于运动过程中糖酵解供能所占比例和糖异生途径进行的速度。乳酸异生为葡萄糖是运动过程中乳酸的主要途径。尿素是蛋白质分解代谢的产物,运动时蛋白质分解越多,血尿素氮(ｂｕｎ)水平越高,说明机体对运动负荷的适应能力越差。ｂｕｎ可反映运动中体蛋白的动员程度。该添加剂对乳酸和ｂｕｎ含量的影响与其组成成分香菇、二十八醇和ｌ-肉碱有关。香菇多糖能降低小鼠游泳后ｂｕｎ含量,增强静息时及游泳后ｌｄｈ活性。二十八醇通过增加氧的供应减小运动中糖酵解供能所占比例,使乳酸生成减少;因为糖异生作用必须在有氧条件下进行,因而也可加速乳酸异生为葡萄糖的过程,减少乳酸堆积。运动过程中,ｌ-肉碱由于促进脂肪酸(β-氧化对糖酵解和糖异生作用所产生的影响已在上述讨论中论及。因此,二十八醇和ｌ-肉碱可通过不同途径减少乳酸生成、加速乳酸。由于乙酰ｃｏａ抑制丙酮酸脱氢酶复合体的活性,因此,ｌ-肉碱促进脂肪酸氧化的结果,不仅抑制了糖的分解代谢,也由此抑制了氨基酸的分解(绝大多数氨基酸的氧化分解都必须通过丙酮酸的氧化脱羧作用才能继续进行),使丙酮酸及其它(α-酮酸增多,氨基酸的联合脱氨基作用减慢,进而减少体蛋白的分解,降低ｂｕｎ含量。

3.4 抗疲劳功能性食品复方添加剂对机体机能的影响

胸腺和脾脏是重要的器官,其脏器指数可在一定程度上反映机体功能的强弱。胸腺的主要功能是产生ｔ细胞和分泌胸腺素,主要参与细胞;脾脏中有丰富的细胞和巨噬细胞,但ｂ细胞比例较大,因此与体液关系更为密切。该添加剂显著提高胸腺指数和脾脏指数,对细胞和体液可能均有增强作用,但本实验只进行了脏器指数测定,关于其对机能的影响值得进一步探讨。该添加剂的主要成分香菇对机能有调节作用,其所含香菇多糖是一种促进剂;另一种成分牛磺酸可维持细胞活力,具有增强作用。系统的协调平衡被打破是疲劳发生的重要原因之一,该添加剂可能通过增强机能发挥作用。

综上所述,该添加剂能通过增强机体抗氧化能力,促进脂肪酸氧化供能,减少糖原消耗、体蛋白动员和乳酸积累等几个途径的共同作用增强机体的抗疲劳能力;它还可能通过增强机体机能发挥作用。

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