（运动人体科学专业论文）刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响.pdf

北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 7 主要缩略语中英文对照 主要缩略语中英文对照 缩略语 英文全称 中文全称 acth adrenocorticotropic hormone 促肾上腺皮质激素 ad adrenaline 肾上腺素 akt actived-kinase by serine/threonine 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 as acanthopanax senticosus 刺五加皂甙 atp adenosine triphosphate 三磷酸腺苷 erk1/2 extracellular signal-regulated kinase 1/2细胞外调节信号蛋白激酶1/2 ffa free fatty acid 游离脂肪酸 gl glucagon 胰高血糖素 glp-1 glucagon-like peptide-1 胰高血糖素样肽 glut glucose transporter 葡萄糖转运体 gh growth hormone 生长激素 gn glycogenin 糖原生成素 gs glycogen synthase 糖原合成酶 g-6-p glucose-6-phosphate 葡萄糖-6-磷酸 hk hexokinase 己糖激酶 i insulin 胰岛素 igf-1 insulin-like growth factor-1 胰岛素样生长因子 jnk c-jun nh2-terminal kinase 应激激活蛋白激酶jnk lsd least-significant difference 最小显著差别 mg macroglycogen 大糖原 mapk mitogen-activated protein kinase 丝裂素活化蛋白激酶 pi3-k phosphatidylinositol 3-kinase 磷脂酰肌醇3-激酶 p38 mitogen-activated protein kinase p38 丝裂素活化蛋白激酶p38 pg proglycogen 前糖原 ss somatostatin 生长抑素 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 3 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 中文摘要 目的 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 中文摘要 目的 通过观察刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢和相关激素的影响， 初步探讨 刺五加皂甙促进大鼠体内糖储备的机制。方法 方法 136 只雄性 sd 大鼠分为 5 组。第一 至四组各 32 只，每日负重递增的间歇高强度游泳训练和时间递增的耐力游泳训练后 分别补充蒸馏水等量（训练对照组） 、补蔗糖 6g/kg/d（补糖对照组） 、刺五加皂甙 500mg/kg/d（刺五加组） 、同时补蔗糖 6g/kg/d 和刺五加皂甙 500mg/kg/d（糖+刺五 加组） 。第五组 8 只为安静对照组。训练 7 天后第 8 天进行一次消耗糖原运动，分别 在运动前安静状态、运动后 1 小时、4 小时、12 小时测量血糖、肌糖原、肝糖原、 血清胰岛素、血清胰高血糖素（gl） 。结果结果（1）运动前、运动后 1 小时和 4 小时 的血糖组间无显著性差异(p0.05)。运动后 12 小时，补糖+刺五加组显著高于补糖 对照组和训练对照 （p0.05)； （2） 刺五加组的肌糖原在运动前和运动后 12 小时显著高于训练对照组（p0.05） 。补糖+ 刺五加组在运动前和运动后 4 小时显著高于补糖组（p0.05） ，运动后 12 小时比补 糖对照组仅有升高趋势（p=0.066） ； （3）刺五加组的肝糖原在运动前显著低于训练 对照组（p0.05） ，而运动后各时刻均显著高于训练对照组（p0.05） 。补糖+刺五加 组在运动前后各时刻都显著高于补糖对照组（p0.05)。运动后 1 小时补糖+刺五加组显著低于补糖组（p0.05） ，刺 五加组显著低于训练对照组（p0.05） 。运动后 4 小时组间无显著性差异，12 小时组 间再次出现显著性差异，表现同运动后 1 小时。结论结论（1）刺五加单独作用可增加 安静时肌糖原储备，同时未观察到刺五加对安静时血清胰岛素和 gl 水平的影响，其 促进肌糖原储备的作用无法用这两种激素的血清水平解释； （2）刺五加单独作用可 促进运动后肌、肝糖原再合成。同时不影响运动后胰岛素的分泌，但可通过先促进 运动后 1 至 4 小时间的 gl 分泌而后抑制其运动后 4 至 12 小时间的分泌，来促进运 动后糖原合成； （3）补糖和刺五加同时作用于大鼠，可发生多种有利变化：升高胰 岛素安静时水平，促进运动后胰岛素的分泌，继续保持对胰高血糖素的分阶段双向 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 4 影响，减缓运动后血糖水平下降。故促进糖原储备和运动后再合成的效果更好，总 效应不是简单的叠加。 关键词关键词：刺五加皂甙；糖原；胰岛素；胰高血糖素；血糖 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 5 effects of acanthopanax senticosus use on carbohydrate matoblism and serum levels of related hormones after exercise in rats effects of acanthopanax senticosus use on carbohydrate matoblism and serum levels of related hormones after exercise in rats abstract objective abstract objective: to preliminarily explore the mechanism of glycogen synthesis improved by acanthopanax senticosus through investigating its effects on the glycogen content in skeletal muscle and liver and serum levels of related hormones after a glycogen-depletion exercise in rats. methods: methods: 136 male sd rats were divided into 5 groups,including a rest control group (rcg) of 8 rats,a training control group (tcg) of 32 rats,three groups which were respectively supplied with sucrose 6g/kg/d (sg),acanthopanax senticosus 500mg/kg/d (ag) and both supplies (sag) within 30 minutes after a high-intensity intermittent swim training and an endurance swim training every day. after 7 days of training and supplement,rats except rcg were made to perform a glycogen-depletion exercise on the 8th day. muscle glycogen, liver glycogen, serum glucose, serum insulin and serum glucagon were tested at four different time points before and after the glycogen-depletion exercise (before exercise,1 hour,4 hour and 12 hour after exercise). resultsresults: serum glucose of sag was significantly higher than that of tcg or sg at 12 hour after exercise（p0.05）. there were no significant difference between other this time and between all at the other three time points. for the content of muscle glycogen, ag was significantly higher than tcg before exercise and at 12 hour after exercise（p0.05）. sag increased significantly as compared with sg before exercise and at 4 hour after exercise（p0.05）, but at 12 hour after exercise there was a rising trend between these two(p=0.066). for the content of liver glycogen, interestingly ag was lower significantly than tcg before exercise（p0.05）, but higher during recovery after exercise (p0.05). sag increased significantly as compared with sg before and after exercise（p0.05).but before exercise and at 4hr,12hr after exercise sag was higher significantly than sg（p0.05）. for serum glucagon, two groups supplied with acanthopanax senticosus decreased significantly as compared with two without supply at 1hr,12hr after exercise（p0.05).conclusions:conclusions: the supplement of acanthopanax senticosus alone can significantly increases the content of muscle glycogen at rest and promotes glycogen synthesis in both skeletal muscle and liver during recovery after exercise. promoted secretion of glucagon from 1 hour to 4 hour after exercise and its inhibited secretion from 4 hour to 12 hour after exercise by acanthopanax senticosus seem to have contributed to improving glycogen replenishment in recovery. no effect of acanthopanax senticosus on serum insulin and glucagon at rest has nothing to do with increased content of skeletal muscle glycogen before exercise by acanthopanax senticosus. the supplement of acanthopanax senticosus together with sucrose can provide such a further advantaged circumstance for glycogen synthesis(increased serum level of insulin at rest and its improved secretion after exercise; the same bidirectional effect on glucagon after exercise as it alone;slower decline of serum glucose to offer enough material)that glycogen synthesis in both skeletal muscle and liver before and after exercise is dramatically enhanced.the supplement of both acanthopanax senticosus and sucrose may play a significant role on strengthening sport capability. key words:key words: acanthopanax senticosus; glycogen; glucose; insulin; glucagon 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 8 1 前言 11 文献综述 1 前言 11 文献综述 运动、糖代谢和激素调节运动、糖代谢和激素调节 激素是参与调节机体代谢和生理功能的化学信号。无论是运动时能量供应或是 运动后的能源储备，激素都将积极参与调节活动。长期训练使人体产生的一系列生 物学适应，例如糖原储存量的增加，也需激素参与。 糖是人体运动时的重要能源物质。无论是无氧还是有氧，肌细胞都可以利用糖 的分解代谢合成atp。血糖是体内很多组织尤其是中枢神经系统的重要供能物质，还 参与肌肉收缩的能量供应。肌糖原作为肌肉活动随时可动用的基本能源物质，通过 糖酵解或有氧代谢为运动提供能量。而肝糖原的主要功能是当机体葡萄糖缺乏和肌 糖原耗竭时可分解成葡萄糖，进入血液维持血糖浓度恒定，还可进入肌肉合成肌糖 原，供机体利用。运动过程中，肌糖原和肝糖原的耗竭，血糖浓度的降低是导致运 动性疲劳的原因之一。 运动时血糖水平保持相对恒定和运动后肌糖原和肝糖原储备恢复是糖、脂肪、 氨基酸代谢协调的结果，也是肝脏、肌肉、脂肪组织等组织器官代谢协调的结果。 而机体的各种能源物质代谢和各种组织器官之间能如此精确协调以适应机体在不同 状态下能量需求的变化，主要依靠激素的精细调节。 神经和激素的调节使血糖的来源和去路维持动态平衡，控制了血糖的恒定。总结 如图1 1。参与调节血糖和糖原储备的激素较多，具体见表11。胰岛素和胰高血糖素 是血糖浓度的直接控制者，是调节血糖实际上也是调节三大营养物质代谢的最主要 两种激素。目前认为机体糖、脂肪、氨基酸代谢的变化主要取决于这两种激素的比 例 2。 viru 3根据肌肉运动中血清激素浓度出现变化的时间， 将运动时激素反应分为快、 中、慢三种类型。生长激素、胰高血糖素和胰岛素均属于慢反应型，它们在运动开 始后并不立即出现变化，当运动进行到一定时间后缓慢变化，在较晚时间达到峰值。 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 9 1 胰岛素 1 胰岛素 由胰岛细胞分泌，含有51个氨基酸，分子量为5743的2条多肽链，链之间由二 硫键连接，其分泌需ca离子的参与，副交感神经刺激剂促进胰岛素的生成，儿茶酚 胺的分泌则抑制胰岛素的生成 4。 acthacth ad ad 血糖 i i i gl i i gl i i i ad ad 分解 肝糖原 肌糖原 分解 gh gh 乳酸 ghgh 图 1：激素对糖代谢的调节 图 1：激素对糖代谢的调节（黑色实线者为促进，红色虚线者为抑制） 表 1：与糖代谢有关的激素 表 1：与糖代谢有关的激素 激素名称 产生部位 缩写符号主要功能 胰岛素 胰腺 细胞 insulin 促进葡萄糖进入细胞并氧化，增加糖原合成 胰高血糖素 胰腺 细胞 glucagon促进肝糖元分解，促进糖异生，增加心输量 皮质醇 肾上腺皮质 cortisol促进利用脂肪，储存葡萄糖 肾上腺素 肾上腺髓质 ad 促进肝糖原分解，血糖升高 睾酮 睾丸 t 增加瘦体重和肌糖原，减少体脂，促进红细胞生成 生长激素 垂体前叶 gh 促进骨生长，促进脂肪动员，抗胰岛素 甲状腺素 甲状腺 t3，t4 刺激线粒体功能、细胞生长 可的松 肾上腺皮质 促进利用脂肪，储存葡萄糖 1.1 胰岛素的生理作用 胰岛素是体内唯一降血糖的激素，也是唯一同时促进糖、脂肪、蛋白质合成的 激素。骨骼肌是胰岛素刺激葡萄糖摄取的最主要的部位，人体80%的葡萄糖是通过胰 岛素的刺激在骨骼肌被利用的。 其主要作用为： （1） 通过促使肌细胞、脂肪细胞的膜上葡萄糖转运载体的活性上调 ( up-regulation) 5，主要是转糖蛋白4（glut4）从胞浆转移之胞膜的数量增多及 其内在活性增强，增加葡萄糖的跨膜转运； 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 10 （2）胰岛素与肝、肌肉等细胞膜上受体结合后，通过第二信使camp，使糖原合 成酶活性增加，而磷酸化酶活性降低，加速葡萄糖在肝、肌肉内合成糖原，并促进 糖原转变为脂肪酸转运到脂肪组织储存； （3）通过第二信使激活丙酮酸脱氢酶，加速丙酮酸氧化为乙酰辅酶a，从而加 速糖有氧氧化； （4）抑制肝内糖的异生； （5） 抑制脂肪组织对激素敏感的脂肪酶， 减少脂肪动员， 促进组织利用葡萄糖， 从而使血糖降低； （6） 胰岛素能增加上述作用相关基因的表达 6， 如glut4表达可被胰岛素增加7； （7）胰岛素还是一种骨骼肌生长代谢的调节因子，作用于同类的酪氨酸受体诱 导许多生物学反应，增加蛋白、脂肪和糖原的合成，葡萄糖的摄取以及脂肪分解代 谢，这些生物学作用是通过对苏氨酸和酪氨酸的双位点磷酸化/ 脱磷酸化的调节来 实现的 6； （8）胰岛素还可为免疫细胞提供所需能量及利于淋巴细胞摄取氨基酸及蛋白代 谢 8。 12 胰岛素调节糖代谢的细胞信号通道 在调节骨骼肌糖代谢方面，胰岛素可以产生和肌肉收缩运动相类似的代谢效应。 运动和胰岛素均能促使胞浆内转糖蛋白葡萄糖转载体4(glut4)移位至细胞膜，增加 葡萄糖的跨膜转运，增加糖原合成酶的活性和糖原的合成，提高丙酮酸脱氢酶的活 性，促进葡萄糖的氧化，提高人体对葡萄糖的利用度，还能改变相关基因的表达 6。 由于胰岛素和运动对糖代谢的调节作用相类似，理论上推测在对刺激起反应的 细胞信号通道中具有共同的作用成分。goodyear 等给正常血糖大鼠采用主动运动和 注射胰岛素20u的方式研究对细胞信号传导系统的影响，发现运动可以增加jnk的活 性，而胰岛素并不激活jnk的活性 9。汪钟立等人的研究也发现胰岛素并不刺激高血 糖大鼠的骨骼肌jn k的活性增高 6。moxham在用胰岛素培养的细胞实验中，发现胰岛 素可以激活jnk和p38磷酸化 10，前者活性的增高通常与肌糖原的合成增加有关，而 后者与葡萄糖的摄取呈正相关。 目前多认为胰岛素对葡萄糖代谢的调节主要是通过pi-3途径和p38mapk两条信 号传导途径进行的 5,11-13。胰岛素刺激pi-3信号后，通过激活akt致使大量的glut4移 位至细胞膜，增加葡萄糖的吸收 5,11。胰岛素对骨骼肌p38的磷酸化有显著的促进作 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 11 用，p38的活性化参与了葡萄糖转载体的内在活性的上调作用，增加葡萄糖的吸收 11,12。葡萄糖的转载体的活性上调，主要表现为glut4从胞浆转移之胞膜的数量增多 及其内在活性增强。此外，胰岛素还可以通过jnk激酶信号途径的激活与pi-3途径和 p38激酶信号途径共同促进肌糖原的合成，降低血糖浓度 10。 2 胰高血糖素 2 胰高血糖素 由胰岛细胞分泌， 含有29个氨基酸残基的分子量为3485的直链多肽。 胰高血糖 素浓度的升高受低血糖、肾上腺素、去甲肾上腺素、多巴胺及服用速尿药物等影响， 应激状态也可使其升高 4。 体外研究发现胰岛素可以在基因转录水平上抑制胰高血糖 素的合成和释放 14。 胰高血糖素的生理作用： （1） 可通过肝细胞膜受体抑制糖原合成酶和激活磷酸化酶，10分钟左右可使 肝糖原分解为葡萄糖并释放入血； （2） 可抑制6-磷酸果糖-2-激酶，减少2,6-二磷酸果糖的生成，从而加速糖异 生，抑制糖分解； （3） 可激活磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶，加速肝摄取血中的氨基酸，使糖异生 增加； （4） 激活脂肪组织内的激素敏感脂肪酶，加速脂肪水解释放ffa，从而进一步 有利于运动中脂肪供能，同时脂肪酸可抑制周围组织摄取葡萄糖从而间接升高血糖。 3 生长激素(gh) 3 生长激素(gh) gh是由脑垂体前叶嗜酸性细胞分泌的一种单一肽链的蛋白质激素，由191个氨基 酸组成，是一种具有广泛生理功能的生长调节素。 31 gh生理作用 gh的靶组织广泛，膜受体遍布全身，能影响几乎所有的组织类型和细胞，包括 内脏、骨骼肌、骨骼、脑细胞及造血系统，甚至包括免疫组织，能全面促进机体生 长。 其主要作用是刺激骨、软骨细胞的生长和分化，调理蛋白质、糖及脂肪的代谢。 近年来发现它对所有免疫细胞包括淋巴细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、中性粒细 胞、胸腺细胞等都有促进分化和增强免疫功能的作用 15。 32 gh对糖代谢的影响 其作用由于剂量和使用时间不同而不同。生理水平的生长激素可刺激胰岛细 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 12 胞，引起胰岛素分泌，加强葡萄糖的利用，增强葡萄糖异生作用，减少糖消耗，增 加糖原的贮存并加速脂肪氧化分解，动员脂肪供能 16。过量生长激素则抑制葡萄糖 利用，原因为（1）生长激素使胰岛细胞过度刺激而衰竭，胰岛素反而减少； （2） 生长激素使脂肪酸增多，对葡萄糖氧化产生抑制作用，故使血糖升高，出现所谓生 长激素生糖作用，严重时尿糖阳性，类似糖尿病 14。 33 gh 分泌的调控 gh 水平是受神经内分泌系统的精确调控。gh 的释放受下丘脑生长激素释放激素 （ghrh）和生长抑素（ss）的双重调节和 gh 与 igf-1 的反馈调节 17。健康大鼠垂体 的 gh 产生和释放还受血清睾酮（t）和雌二醇（e2）水平的影响 18。它们可增强下 丘脑对引起 gh 分泌的各种刺激因素的敏感性，来提高 gh 释放峰的振幅而不是增加 释放的频率。 sutton 认为高原缺氧使运动产生的乳酸增加是促进 gh 分泌的强烈刺激物 19。 他 发现，在高原缺氧条件下运动，血清中 gh 含量比在平原地区进行同样运动时增加地 高许多。但 hartley 的实验中未发现训练前后的运动测验中乳酸含量有明显的改变， 故他确认血清中 gh 含量的变化不是由乳酸引起的 20。 4 胰岛素、胰高血糖素和 gh 对急性运动的反应 4 胰岛素、胰高血糖素和 gh 对急性运动的反应 很多研究证明急性运动后，血清胰高血糖素、生长激素的含量升高而血糖、血清 胰岛素含量则减低 21-23。正是依靠这种激素反应，才保证机体在运动时能量供应保持 平衡。 此种激素反应的生物学意义在于 23,24:一方面可以抑制不运动的组织对葡萄糖的 摄取和利用，从而节省血糖优先供应运动肌和脑组织，同时由于肌肉运动促进局部 血流增加，强化胰岛素与肌细胞膜上受体的结合力，促进葡萄糖进入肌细胞；另一 方面可加速脂肪分解，使运动中逐渐依靠脂肪供能，组织利用脂肪酸，节省血糖和 肌糖原。同时还可代偿性增加肝脏中葡萄糖的生成，间接加速糖原分解和增强糖原 异生作用，以维持一定的血糖浓度。由此可看出运动能使肌肉在胰岛素减少的情况 下加强对葡萄糖和脂肪酸的摄取和利用，这也正是运动治疗糖尿病的机理 14。 许多研究证明的运动后恢复期肌糖原合成比肝糖原更占优势也可用此种激素反 应解释。 krzentowski等1982年提出 25，在运动后的恢复期，胰高血糖素升高和胰 岛素的下降，使肝糖原合成受到抑制；运动引起肌肉吸收葡萄糖和糖原合成酶i活性 保持较高水平，所以骨骼肌能摄取血糖合成肌糖原，导致肌糖原先合成。 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 13 41 运动对 gh 分泌的影响还有以下特点 （1）运动引起血清中 gh 含量升高取决于运动的的持续时间、运动强度、运动者 的训练水平以及许多内外环境因素的影响，但运动强度为影响 gh 释放更为敏感的因 素 26，27。 （2）引起血清 gh 含量升高的运动强度阈随个体的体能而异。乔奇.a 认为体能差 的人从事 40%vo2max 的运动即可引起血清生长素含量升高， 而体能水平较高的人只需 从事 50%vo2max 的运动 24。felsing 等证明循环 gh 升高只在高于无氧阈运动时才会 出现 28。 （3）长时间运动处于疲劳状态时，血清 gh 含量又将趋于减少。曾凡星观察到， 摔跤运动员进行 150 分钟专项训练之后 30 分钟时，血清 gh 浓度明显下降 29。由此 推测，大运动量训练使运动员处于长时间的运动应激状态，机体由兴奋转为抑制， 产生保护性抑制反应，引起 gh 分泌活动由强渐弱致浓度下降。 （4）运动对垂体分泌 gh 的影响有物种特异性。长时间运动或短时间高强度运 动都可促发人类 gh 释放，而对大鼠则抑制 gh 分泌 27。 （5）高脂肪饮食可刺激胃肠组织分泌 ss 而抑制运动促进 gh 分泌的作用 30。 （6）运动员安静时血清gh存在项目差异性。曾凡星观察到，男子田径、足球运 动员血清gh安静值均显著低于摔跤运动员、男子对照组；摔跤运动员与男子对照组 则无显著性差异，他认为一些项目运动员血清gh浓度偏低可能与长期运动应激有关 31。 （7）垂体分泌gh存在不应期。cappon等证明运动诱导gh升高之后至少有1小时 的不应期 32。eliakim等发现清晨gh脉冲分泌后1小时内gh对运动刺激不应33。虽各 自解释不同，但至少提示以运动刺激gh分泌应恰当选择运动开始时间。 42 运动时激素反应的发生机制 关于运动使胰岛素水平下降的机制早有研究。bjorntrop用125i标记的胰岛素注 入动物静脉并观察其消失过程，结果表明训练导致血清胰岛素含量降低的机制，1/3 归于胰岛细胞分泌减少，2/3归于外周清除率增高 34。bisger等发现，运动时血液 中单核细胞的膜上胰岛素受体结合的胰岛素数量增多，这可能也是一个原因 35。另 外运动时机体交感-肾上腺系统机能增强，兴奋细胞膜上的受体，也会抑制胰岛 素分泌 36。 运动引起血清胰高血糖素含量增加的机制也有不少研究。 luyckx用免疫切除白 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 14 鼠交感神经，则运动不再引起血清胰高血糖素的增加，用受体阻断剂处理也可废 除此变化 23。目前看法为运动时进入胰岛细胞的葡萄糖减少是引起胰岛细胞分 泌胰高血糖素的主要刺激 36。如果运动前口服200克葡萄糖则可完全抑制运动中血清 胰高血糖素含量的升高。运动中儿茶酚胺增加也能刺激胰岛细胞分泌胰高血糖素。 另外血清ffa的浓度能显著影响胰高血糖素的分泌。 运动后血中生长激素含量增加可能由于运动刺激中枢神经系统，通过神经冲动 作用于下丘脑，使生长激素释放因子增多；同时运动中血糖浓度的降低和游离脂肪 酸的增多也可能是刺激生长激素分泌的一个原因 23,36。 5 长期训练运动对胰岛素、胰高血糖素和gh变化幅度的影响 5 长期训练运动对胰岛素、胰高血糖素和gh变化幅度的影响 系统训练对激素分泌总的效应是使激素在运动时对运动反应降低。许多研究证 实长期训练可使运动时胰岛素、胰高血糖素变化幅度变小，而对生长素变化幅度无 影响 21-23,27。 这可能是由于有训练者运动时利用释放游离脂肪酸的能力强，能有效地进行糖 原异生，所以血糖浓度比无训练者容易控制。有实验证明经过10周训练后再从事同 样的运动试验，血糖非但降低不明显，似乎还有升高的趋向 23。同时经过训练后， 运动引起其他激素如儿茶酚胺的分泌增加幅度也减少，而儿茶酚胺有强烈的刺激胰 岛细胞分泌胰高血糖素的作用，且此促进作用的强弱与儿茶酚胺增加程度有关 37。 训练导致运动时激素反应变弱，其生物学意义在于使糖利用快速节省，保持血 糖的恒定，利于糖储备恢复，以使长时间运动中的运动肌和中枢神经系统（特别是 大脑）的能量供应得以保证。 6 长期训练运动时对静息胰岛素、胰高血糖素和gh的影响 6 长期训练运动时对静息胰岛素、胰高血糖素和gh的影响 系统训练对静息胰岛素分泌的影响报道结果不一致。有人观察到在基础状态, 训练组和对照组基础状态下血清胰岛素含量差异虽无显著性，但训练组比对照组略 高 21,22。他们认为这可能是由于长期的体育锻炼增加安静时迷走神经的紧张性，从而 使胰岛素分泌增多，促进糖原合成。有的学者提示，训练可导致胰岛素基础水平降 低 21-23,38。 许多研究表明长期运动训练对gh的日常分泌无显著影响。nicklas等观察55-70 岁男性抗阻训练16周，证实了力量训练未改变血清gh浓度的安静值 39。曾凡星等观 察到1周大运动量训练前后血清gh浓度无显著性变化 29。eubank等研究表明，8名有 经验的男性运动员gh昼夜分泌节律未因举重训练而改变 40。如果运动训练未明显影 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 15 响gh分泌节律，安静时血清gh浓度也不会发生显著性变化。一项双盲实验研究了女 性24小时血清gh水平，不训练组、无氧阈训练组和高于无氧阈组在一年训练前后， 白天安静时gh的分泌无显著性差异 41。 而长期训练运动对胰高血糖素的影响，有关文献甚少。 7 运动后糖代谢的调节 7 运动后糖代谢的调节 长时间大强度运动后糖代谢非常复杂。因为肌肉运动后糖原合成酶活性和葡萄 糖转运相应地增加，运动后的糖代谢主要是糖原的合成恢复。肌糖原恢复要求肝糖 原的分解和糖异生的加强，故糖原合成在运动肌肉中处于优先地位，首先是心肌糖 原恢复，其次是骨骼肌，最后是肝糖原的恢复 42。 糖原合成和分解的协调控制是依赖于磷酸化酶和糖原合成酶的磷酸化和去磷酸 化。激素通过靶细胞内camp调节糖原磷酸化酶及糖原合成酶活性与非活性的比例， 来协调糖原分解和合成。胰岛素和生长素使糖原合成增加，胰高血糖素则刺激肌和 肝糖原降解。但同时胰高血糖素也加速糖异生和脂肪供能，似乎从理论上可使糖原 分解减慢。故有人认为肝糖原含量的最终变化平行于胰岛素和胰高血糖素的比例 43。 71 运动后糖原合成的时相性 运动后糖原合成不是一个匀速过程，分为两个时相 44,45。第一个时相为快速的非 胰岛素依赖性的。在糖原消耗性运动后一般持续大约3060分钟，糖原合成的速率 为1230微摩尔/克湿肌/小时，但仅在肌糖原含量低于40微摩尔/克湿肌时出现。主 要是由于肌肉收缩诱导骨骼肌细胞葡萄糖转运增加，产生类似于胰岛素的作用，但 此作用维持时间较短，在运动后很快消失。肌肉收缩诱导的葡萄糖转运在很大程度 上是由glut4从胞内位点向浆膜转位介导。与浆膜相连的glut4蛋白增加，使肌细胞 膜对葡萄糖的通透性增加，同时使细胞内6-磷酸葡萄糖的浓度升高，激活了糖原合 成酶。 随后，肌细胞的葡萄糖跨膜转运和糖原合成酶对胰岛素的敏感性提高，进入一 个缓慢的胰岛素依赖的时相。如果运动后不补充碳水化合物，其速率仅为快速时相 的1030%，如果运动后立即补充碳水化合物，此阶段的糖原合成速率则提高7倍。 因为胰岛素刺激的葡萄糖转运和糖原合成酶的活性受肌糖原含量的影响，所以第二 时相的持续时间长短可能取决于肌糖原填充的速度。 72 糖原合成的基本过程 最初人们认为糖原的生物合成是由糖原合成酶（glycogen synthase,gs）和分 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 16 枝酶催化完成的 46。随着 1985 年对糖原合成引物的最终确定并命名为糖原生成素 （glycogenin,gn） ， 以及 1990 年 whelan 等人发现 gn 是以前糖原(proglycogen, pg) 和大糖原(macroglycogen, mg)的两种形式存在于骨骼肌中，逐渐形成了目前的糖原 合成新理论 47。 目前认为糖原合成基本包括三个阶段：起始阶段-gn 自身糖基化形成由 8-11 个葡萄糖残基组成的寡糖链； 前糖原形成阶段-以 gn-寡糖链为引物在前糖原合成 酶和分枝酶的催化下合成前糖原；大糖原形成阶段-以前糖原为引物在糖原合成 酶和分枝酶的作用下合成大糖原。 73 糖原合成过程中的影响因素 最初曾认为 gs 是糖原合成的限速步骤 46。糖原合成酶以两种形式存在于体内： i 型-gs 有活性，且不依赖于 g-6-p；d 型-gs 无活性，当 g-6-p 浓度较高时转化为 i 型。两种形式的 gs 相互转化依赖于磷酸化或去磷酸化，通常用 i/i+d 来表示 gs 的 活性。但现在多认为：在正常人和大鼠骨骼肌中，葡萄糖转运体 4/己糖激酶 （glut4/hk）步骤是肌糖原合成的限速步骤；gs 的磷酸化作用只是为了适应糖原合 成的需要和控制代谢水平 48。 大量研究证明，运动过程中 pg 和 mg 均参与供能，运动后糖原合成先从较早出 现速度较快的 pg 合成开始，然后是较晚出现的速率较慢的 mg 合成，补糖可加快两 者的合成速率，糖原的最终恢复决定于 mg 45,49。 补糖可促进运动后糖原合成， 其作用受补糖种类、 时间和数量的影响。 nilson 等 1974 年研究果糖和葡萄糖对肝糖原合成影响时发现，采用口服和输液补充葡萄糖， 肝糖原合成速度相近；以输液的方式补给果糖时，肝糖原合成速度比补充葡萄糖可 提高 3.7 倍， 认为可能是因为肝中果糖激酶活性大于葡萄糖激酶活性的缘故 50。 blom 等人让运动员以 0.7g/kg 体重的标准补充蔗糖或果糖，发现蔗糖使糖原合成速度为 6.3mmol/kg/h，而果糖只有 3.3mmol/kg/h 51。肌肉纤维类型不同并不影响糖原合成， vollestad等1989年发现在运动后090min内慢肌纤维与快肌纤维糖原合成无明显 差别 52。 现在关于如何补糖，国内外研究结果较一致：(1)葡萄糖吸收最快，对于补充肌 糖原最有效；(2)果糖有利于合成肝糖原，但容易引起胃肠不适，故用量不应超过 35g/l，并应与葡萄糖联合使用；(3)淀粉与葡萄糖相比，可引起较明显的胰岛素效 应，补充淀粉的糖原合成速度大于葡萄糖；(4)运动后开始补糖的时间越早越好，理 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 17 想的时间是在运动后即刻，因为运动后的 6h 之内肌肉中糖原合成酶含量高活性强； (5)运动后 2h 之内及其后每隔 12h 连续补糖，糖原恢复效果最佳；(6)运动后补糖 量为每次 0.751.0g/kg 体重，24h 内补糖达到 916g/kg 体重 53-55。 长期的运动训练可使机体糖原适应性的增加。hickner报道经过耐力训练的人， 在糖原耗竭运动后恢复期，其肌糖原再合成累积的速度和程度均增加 56。魏守刚等 人进一步证实：耐力训练大鼠在耗竭运动后24小时，骨骼肌、和累积 量均显著升高；间歇运动训练的大鼠安静状态下肌糖原储量增加，在糖原耗竭运动 后1小时即可出现和升高 57。从而说明无论耐力训练或间歇高强度训练,都 能产生肌糖原生物合成速率和/或量上的适应性变化。 chibalin等人认为，这种适应性变化是由于训练使glut4数目增加和关键胰岛素 信号分子的表达和功能适应所介导 58。后来大量研究发现，不管血糖水平高低，肌 肉收缩可使erk1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2)、p38mapk和 jnk(c-jun nh2 terminal kinase )的活性升高 6,59,60。因此他们认为丝裂素激活蛋白 激酶(mitogen-activated protein kinase, mapk) 信号瀑布可能参与了此种运动适 应的细胞内信号机制。这也是运动疗法治疗糖尿病的分子理论基础 目前的研究还发现，糖原含量和可利用的葡萄糖数目在运动后糖原再合成中具 有重要的调节作用。肌糖原含量影响糖原合成酶在骨骼肌中的亚细胞定位和活性， 它还是收缩和胰岛素诱导的葡萄糖转运的重要调节因子。wojtaszewski从2000年相 继发现，运动后胰岛素刺激葡萄糖摄取的能力与运动中消耗的糖原量呈正相关 61， 运动后3小时血胰岛素激活的糖原合成酶活性与肌糖原含量呈负相关 62。derave从细 胞信号水平也证实高糖原含量使胰岛素刺激的akt激活减弱和肌肉收缩引起的ampk 激活减弱 63。所以现在一致认为，胰岛素和收缩调节糖原合成酶活性和葡萄糖转运 的能力受肌糖原含量的影响，糖原含量越低，骨骼肌细胞对胰岛素和运动的反应越 强，以在糖原耗竭时最为明显。 8 刺五加皂甙对糖代谢的影响 8 刺五加皂甙对糖代谢的影响 大量研究发现长期训练结合中药补剂可促进运动后的糖原储备 64-66。 刺五加皂甙 (acanthopanax senticosus,as)为刺五加叶中提取的含有16 种皂甙成分的总皂甙， 是中药补剂的代表物之一。刺五加为五加科植物，在我国本草医籍中均有记述，其 具有扶正固本、补肾健脾、益智安神等功效。近年来，国内中医药工作者就其药理 作用进行了广泛研究，发现刺五加具有免疫调节、抗肿瘤、抗衰老等多种药理作用， 北京体育大学硕士论文 刺五加皂甙对大鼠运动后糖代谢及相关激素的影响 李 璟 18 具有开发成新型中药保健品及药品的价值 67。 用刺五加提取物(210 -3mg/d，9d)喂受游泳应力刺激的大鼠，可缓解大鼠出现 的免疫功能下降（即t、b淋巴细胞的协同作用、杀伤细胞活性以及非特异性抑制细 胞功能下降） 68。进而研究表明，刺五加通过阻止camp升高(或减弱camp降低) 而放 大或减弱t细胞接受的信号，而不是直接调节t细胞，即可能为刺五加的“适应原样” 机理所导致 69。有研究得出刺五加的适应原性质主要是由于其抗氧化作用以及影响 胆固醇代谢决定的 70。 刺五加皂苷ass（25mg/kg、50mg/kg）能明显提高急性心肌梗塞犬6h后心肌乳酸 脱氢酶（ldh）、肌酸磷酸激酶（ck）活性，降低游离脂肪酸（ffa）含量，从而提 示ass 具有抗心肌缺血作用，并与改善心肌代谢过程有密切关系 71。刺五加茎叶皂 苷20-50mg/kg还能明显增加实验性心肌梗塞犬的心肌血流量，降低冠脉阻力；并可 明显减慢心率，降低血压、左室压(lvp)及其他指数 72。刺五加提取物能加速心肌梗 塞的恢复，同时发现脂肪细胞中肝糖元和脂质积聚，说明刺五加提取物对心肌梗塞 的治疗作用可能与脂质转化为肝糖元有关 73。 刺五加还有一定的抗衰老作用。将刺五加粉喂22月龄大鼠2个月后发现，刺五加 主要通过维持红细胞膜na +-k+-atp酶而抗衰老，抗自由基损伤作用较弱74。ass还能 调节糖尿病大鼠血脂代谢、降低血糖 75。 刺五加最初多应用于临床治疗型糖尿病。因为它可增进饮食后的胰高血糖素 样肽(glucagon-like peptide-1,glp-1)的分泌，从而减轻型糖尿病患者胰岛细 胞的损伤或改善受损的细胞功能来促进胰岛素的分泌而降低血糖水平，但对正常 大鼠无明显影响，并认为这是as作为“适应原”样物质所具有的调节紊乱使其趋于 正常的一种表现 76,77。 后来刺五加皂甙在运动医学界得到广泛重视。多次动物实验发现，刺五加使兔 肝糖原增加82%，肌糖原增加32%，促进小鼠2小时游泳运动后的肌糖原、atp、cp、 乳酸和丙酮酸的恢复 64，65。张东杰将刺五加分50、75、100 mg/kg/d三个剂量组给小 鼠灌胃，三个剂量组均能显著提高运动后乳酸脱氢酶活力；降低血乳酸和尿素氮的 含量； 提高小鼠体内肌糖原和肝糖原的储备量； 提高小鼠运动耐力， 以75-100mg/kg/d 作用最佳 78。吴永宁等观察到大学生、中老年人服用刺五加制剂后进行持续恒定功 率(75w)运动，呼吸商