（运动人体科学专业论文）α硫辛酸、辅酶q10混合剂对抗力竭运动动物的实验研究.pdf

学位论文独创性声明学位论文独创性声明 本人郑重声明所呈交的毕业暨学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作所取得成果的总结，内容真实。除文中特别加以标注和致谢之处，论文不包含 他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得本校或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。 与我一道工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文著作权使用授权书学位论文著作权使用授权书 本学位论文作者完全了解吉林体育学院有关硕士学位论文著作权的管理规 定。 特授权吉林体育学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 i 中文摘要 -硫辛酸、辅酶 q10是近年来引起运动医学高度重视的物质。过去对-硫 辛酸的认识仅停留在其对能量代谢的影响和对一些疾病的治疗上，对辅酶 q10的 认识也只停留在对心血管等疾病的治疗上。 然而目前二者的抗氧化性越来越受到 重视。由于大强度的运动使机体产生大量的自由基，进而引发脂质过氧化反应， 导致细胞结构和功能的改变，使细胞中重要的细胞器线粒体的膜结构受到破坏， 功能下降，atp 合成数量减少，不能满足机体运动需要，进而促进运动疲劳产生 甚至出现力竭。 因此，抗氧化剂的外源性补充对保护细胞线粒体的结构和功能不 受损害，增进细胞抗氧化能力，提高运动机能等方面具有重要的意义。 本实验通过给雄性昆明小鼠补充-硫辛酸和辅酶 q10的混合剂 4 周， 观察 -硫辛酸和辅酶 q10的混合剂对力竭运动小鼠抗氧化能力的影响。试图观察-硫 辛酸和辅酶 q10的混合剂在抗运动疲劳方面的作用。方法：将雄性昆明小鼠 24 只 随机分为安静对照组(c)、运动组(t)、运动给药组(ta)。三组均正常喂养，运动 给药组(ta)每天在运动前 1 小时灌喂 10mg/100g.d 的-硫辛酸和 13mg/100g.d 的辅酶 q10的混合剂， 运动组(t)和运动给药组(ta)进行 4 周无负重耐力递增游泳 训练，每周 6 次。满 4 周后，安静对照组(c)、运动组(t)、运动给药组(ta)运动 至力竭后即刻取材，取小鼠的肝脏和股四头肌测定 gsh、mda 含量和 sod 活性。 实验结果显示：力竭游泳运动后， （1）各组小鼠游泳至力竭的时间：运动组 与安静组之间有显著性差异（p0.05） ；运动补充-硫辛酸和辅酶 q10组与安静 对照组之间有极显著性差异（p0.01） ；运动补充-硫辛酸和辅酶 q10组与运动 组之间有显著性差异（p0.05） 。 （2）对小鼠 sod 活性水平的影响：1）对肝脏中 sod 活性水平的影响，运动 组与安静对照组之间有显著性差异（p0.05） ；运动补充 -硫辛酸和辅酶 q10组 与安静对照组之间有极显著性差异（p0.01） ；运动补充 -硫辛酸和辅酶 q10组 与运动组之间有显著性差异（p0.05） 。2）对骨骼肌中 sod 活性水平的影响：运 动补充-硫辛酸和辅酶 q10组与安静对照组之间有极显著性差异（p0.01） ；运 动组与运动补充-硫辛酸和辅酶 q10组有显著性差异（p0.05） 。 （3）对小鼠 mda 含量的影响：1）对肝脏中 mda 含量的影响，运动补充- 硫辛酸和辅酶 q10组与安静组之间有显著差异（p0.05） ；运动补充-硫辛酸和 辅酶 q10组与运动组之间有显著差异（p0.05） 。2）对骨骼肌中 mda 含量的影响， ii 运动组与安静对照组之间有显著差异（p0.05） ；运动补充-硫辛酸和辅酶 q10 组与安静对照组之间有极显著性差异（p0.01） ；运动补充-硫辛酸和辅酶 q10 组与运动组之间有显著差异（p0.05） 。 （4）对小鼠 gsh 含量影响：1）对肝脏 gsh 含量影响，运动组与安静对照组 之间有显著差异（p0.05） ；运动补充-硫辛酸和辅酶 q10组与安静对照组之间 有极显著差异（p0.01） ；运动补充-硫辛酸和辅酶 q10组与运动组之间有极显 著性差异（p0.01） 。2）对骨骼肌 gsh 含量影响，运动补充-硫辛酸和辅酶 q10 组与安静组之间有显著差异（p0.05） 。但是运动补充-硫辛酸和辅酶 q10组与 运动组之间没有显著差异。 实验结果表明： （1）耐力运动组与安静组小鼠运动至力竭后，肝脏和骨骼肌 中 sod 活性较运动补充-硫辛酸和辅酶 q10组有显著降低；肝脏和骨骼肌中 mda 含量明显高于运动补充-硫辛酸和辅酶 q10组； 肝脏中 gsh 含量明显低于运动补 充-硫辛酸和辅酶 q10组；力竭运动时间明显低于运动补充-硫辛酸和辅酶 q10 组。 说明力竭运动产生的氧自由基对小鼠肝脏和骨骼肌细胞线粒体造成了不同程 度的损伤， 同时也说明了-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对降低自由基对细胞线粒体 的损害，起到积极的保护作用。 （2）本实验通过给耐力运动小鼠补充-硫辛酸和辅酶 q10的混合剂，使小 鼠肝脏和骨骼肌 sod 活性有显著的增强，mda 含量显著降低，肝脏 gsh 含量显著 升高。说明补充-硫辛酸和辅酶 q10的混合剂，对降低运动引起的体内脂质过氧 化反应，清除氧自由基，保护细胞线粒体膜稳定，消除运动性疲劳起到了重要的 作用。 （3）运动结合补充-硫辛酸和辅酶 q10组小鼠力竭游泳时间较耐力运动组 和安静组有显著延长， 说明运动结合补充-硫辛酸和辅酶 q10可降低小鼠体内脂 质过氧化水平，提高小鼠的运动能力。 （4）综上所述，运动同时补充-硫辛酸和辅酶 q10混合剂可以降低运动引 起的脂质过氧化水平。对清除由运动产生的体内自由基，保护细胞线粒体膜，抗 运动性疲劳起到至关重要的作用。 关键词：关键词：-硫辛酸，辅酶 q10，力竭运动，线粒体，疲劳 iii abstract - lipoic acid, coenzyme q10 is caused by medicine in recent years, scholars attach great importance to scholars and kinematics of the material, in the past, - lipoic acid stay in their understanding of the impact of energy metabolism and the treatment of some diseases. understanding of coenzyme q10 remains on the treatment of cardiovascular disease. however, there is oxidation of both more and more attention. as the high-intensity exercise makes the body produce large amounts of free radicals, and thus lead to lipid peroxidation, leading to changes in cell structure and function, so that important cell organelle damage to mitochondrial membrane structure, function decline, atp synthesis decline, can not meet the needs of body movement, thus contributing to generate even exhaustive exercise-induced fatigue. thus, exogenous antioxidants added to protect the structure and function of mitochondria from damage, enhance cellular antioxidant capacity, improve exercise capacity has an important significance. these experiment male kunming mice by giving additional the mixture of - lipoic acid and coenzyme q10 mixture for 4 weeks to observe this two mixture on endurance exercise in mice antioxidant effects. attempt to observe the mixture of - lipoic acid and coenzyme q10 in the anti-role of exercise-induced fatigue. method: keep the 24 male kunming mice were randomly divided into three groups: quiet group (c), exercise group (t), exercise and giving medicine group (ta). this three groups were fed in normal, sports medicine group (ta) before exercise 1 hour daily intragastrically 10mg/100g.d of - lipoic acid and mixed coenzyme q10 13mg/100g.d of antioxidant nutrients, exercise group (t) and exercise treatment group (ta) for 4 weeks without weight-bearing endurance swimming training increased 6 times a week. after 4 weeks, a quiet group(c), exercise group (t), exercise and giving medicine group (ta) drawn immediately after exhaustive exercise, take mouse liver and quadriceps measured gsh, mda contents and sod activity. the results showed that: after exhaustive swimming, (1) endurance exercise in mice after exhaustive exercise, liver and skeletal muscle sod activity in the exercise and added antioxidants had a significantly reduced; liver and skeletal muscle mda content was significantly higher than exercise group added antioxidants; liver gsh iv was significantly lower than the exercise group for antioxidant nutrients, indicating antioxidant nutrients to improve the athletic ability to play an active role in promoting. (2) sod activity levels of mice: 1) on liver sod activity levels in the exercise group and sedentary control group was significant difference between (p0.05); sports supplement -lipoic acid and coenzyme q10 group and between the quiet control group was significant difference (p0.01); sports supplement -lipoic acid and coenzyme q10 group and exercise group sod activity was significantly different (p0.05). 2) skeletal muscle sod activity levels, exercise added -lipoic acid and coenzyme q10 group and between the quiet control group was significant difference (p0.01); the exercise group and exercise to add -lipoic acid and coenzyme q10 group was significantly different (p0.05). (3) mda content in mice: 1) liver mda content, sports supplement -lipoic acid and coenzyme q10 group and exercise group were significantly different between (p0.05); sports supplement -sulfur bitterness and the coenzyme q10 group and quiet group were significantly different between groups (p0.05). 2) mda content in skeletal muscle, the exercise group and sedentary control group were significantly different between (p0.05); sports supplement -lipoic acid and coenzyme q10 group and exercise group were significantly different between (p0.05); the movement to add -lipoic acid and coenzyme q10 group and sedentary control group mean mda content were significantly different (p0.01). (4) gsh content of mice: 1) gsh content of the liver, the exercise group and sedentary control group were significantly different between (p0.05); sports supplement -lipoic acid and coenzyme q10 group and sedentary control group was significant difference (p0.01); the movement to add -lipoic acid and coenzyme q10 group and exercise group were significantly different (p0.01). 2) gsh content of skeletal muscle, sports supplement coenzyme q10 and -lipoic acid group and quiet were significantly different between groups (p0.05). but the campaign added -lipoic acid and coenzyme q10 group and training were not significantly different between groups. the result show that: (1) quiet endurance training group and after exhaustive exercise in mice, sod activity in liver and skeletal muscle antioxidant nutrients than the sports supplement group were significantly ecreased; liver and skeletal muscle mda content was significantly higher than exercise group added antioxidants; liver gsh content was significantly lower than in the movement to the group of v antioxidant nutrients; exhaustive exercise time was significantly lower than the exercise group added antioxidants, indicating production of oxygen free radicals exhaustive exercise on liver and skeletal muscle mitochondria in mice resulted in varying degrees injury, but also illustrates the antioxidant nutrients in reducing free radicals damage to mitochondria play a positive protective effect. (2) this experiment used mice to endurance sports supplement -lipoic acid and coenzyme q10 mixture, liver and skeletal muscle of mice sod activity significantly increased, mda content was significantly lower liver gsh content was significantly higher . note added -lipoic acid and coenzyme q10 mixture in reducing exercise-induced lipid peroxidation in vivo, scavenging oxygen free radicals, protect the mitochondrial membrane stability, and eliminate fatigue played an important role. (3) movement combined with added -lipoic acid and coenzyme q10 mice swimming time compared with endurance exercise group and quiet group was significantly prolonged, indicating movement combined with added -lipoic acid and coenzyme q10 reduces the level of lipid peroxidation in mice, increased exercise capacity in mice. (4) in conclusion, exercise, adding -lipoic acid and coenzyme q10 can reduce exercise-induced lipid peroxidation. generated by the movement of the body remove free radicals, protect the mitochondrial membrane, anti-fatigue play a crucial role. keywords: -lipoic acid, coenzyme q10, exhaustive exercise, mitochondria,fatigue i i 目 录 中中 文文 摘摘 要要 i 英英 文文 摘摘 要要 iii 1 1 前前 言言 1 1.1 选题依据 1 1.2 文献综述 2 1.2.1 运动性疲劳的定义 2 1.2.2 运动性疲劳产生的机制 3 1.3 运动性疲劳与线粒体的关系研究现状 5 1.3.1 运动性疲劳与线粒体膜结构和功能的关系 5 1.3.2 运动性疲劳与线粒体自由基的关系 5 1.4 a -硫辛酸概述 6 1.4.1-硫辛酸(la)的化学结构和理化性质 6 1.4.2-硫辛酸(la)的生理功能 6 1.4.3-硫辛酸(la)的应用 7 1.4.4-硫辛酸(la)与运动能力关系的研究现状 8 1.5 辅酶 q10概述 8 1.5.1 辅酶 q10化学结构和理化性质 8 1.5.2 辅酶 q10的生理功能 8 1.5.3 辅酶 q10的应用 9 1.5.4 辅酶 q10与运动能力关系的研究现状 10 2 材料与方法材料与方法 11 2.1 实验动物与喂养 11 2.2 实验方法 11 2.2.1 实验分组 11 2.2.2 训练条件 11 2.2.3 给药方式和剂量 11 2.2.4 训练方案 11 2.3 主要试剂与仪器 12 2.3.1 主要试剂 12 2.3.2 主要仪器 12 2.4 动物的取材 12 2.5 指标测定 13 ii 2.5.1 小鼠肝脏和骨骼肌的考马斯亮兰的蛋白测定 13 2.5.2 小鼠肝脏和骨骼肌的超氧化物歧化酶（sod）的测定 14 2.5.3 小鼠肝脏和骨骼肌的丙二醛（mda）的测定 15 2.5.4 小鼠肝脏和骨骼肌的还原型谷胱甘肽（gsh）的测定 16 2.6 统计学分析 17 3 结果结果 19 3.1-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对耐力运动小鼠力竭游泳时间的影响 19 3.2-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对耐力运动小鼠力竭运动后 sod 活性影响 20 3.3-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对耐力运动小鼠力竭运动后 mda 含量影 21 3.4-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对耐力运动小鼠力竭运动后 gsh 含量影响 22 4 分析与讨论分析与讨论 25 4.1-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对耐力运动小鼠力竭游泳时间的影响 25 4.2-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对耐力运动小鼠力竭运动后 sod 活性影响 25 4.3-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对耐力运动小鼠力竭运动后 mda 含量影响 26 4.4-硫辛酸和辅酶 q10混合剂对耐力运动小鼠力竭运动后 gsh 含量影响 27 5 结论与建议结论与建议 29 5.1 结论 29 5.2 建议 29 参考文献参考文献 31 附附 录录 35 后后 记记 35 1 1 前 言 1.1 选题依据 随着竞技体育不断发展，竞争空前激烈。当今体育界遇到的瓶颈问题运 动性疲劳也逐渐显露锋芒， 运动性疲劳是目前在运动训练和比赛过程中经常出现 且难以克服的问题。我们知道，线粒体是细胞的重要结构组成，是进行氧化磷酸 化合成高能磷酸化合物的场所，细胞生命活动所需能量的 95%是由线粒体提供 的，同时线粒体呼吸链也是自由基产生的主要部位 2。一些实验研究表明，经过 长时间的运动，使机体对氧的消耗增加，同时产生大量的氧自由基，自由基导致 的线粒体膜损伤能够使蛋白质的构像发生改变，使底物或辅助因子的亲和力下 降，导致失活，从而影响细胞的功能、受体的信号传递过程以及蛋白质的转化， 引起脂质过氧化水平增高，对心肌、骨骼肌、肝脏的线粒体膜均产生毒害作用， 可导致 atp 合成能力下降， 出现线粒体功能异常甚至溶化， 使机体运动能力下降， 产生运动性疲劳直至力竭 1。 陈万等 3对力竭性、超力竭性游泳及力竭运动休息后小鼠心肌线粒体电镜观 察，发现线粒体体积增大、嵴断裂，甚至出现空泡、溶化等退行性变化。张均等 4通过对大鼠试验后证实，力竭游泳后心肌线粒体 sod 、gsh 活性显著下降；线 粒体游离钙含量显著下降， 说明力竭运动后心肌线粒体自由基产生和清除之间的 平衡受到破坏。刘建华等 2报道，大鼠过度训练后心肌线粒体 mda 的含量显著升 高，sod 活性显著降低，gsh 活性下降。这说明过度训练后，心肌线粒体自由基 生成增多，导致抗氧化能力下降。陈刚等 5通过实验得出，耗竭运动导致大鼠心 肌线粒体内自由基生成增多，线粒体抗氧化能力下降，脂质过氧化水平升高，从 而造成心肌线粒体的损伤，atp 的生成减少，导致机体运动能力下降。张尧天等 6报道，力竭运动心肌缺血缺氧使有氧氧化受到抑制，atp 产生不足，无氧酵解 增加，乳酸堆积，造成 ph 值下降，引起细胞内酸中毒，使心肌收缩力下降，进 一步加重缺血，导致线粒体肿胀，氧化磷酸化障碍。时庆德等 7通过对大鼠实验 证实， 耗竭运动导致大鼠心肌组织出现缺血性超微结构损伤，心肌线粒体出现急 性缺血/缺氧的病理性改变， 耗竭性运动会造成心肌和心肌线粒体结构缺氧损伤。 张勇等 8报道，通过对大鼠进行实验证实，力竭性运动后大鼠骨骼肌线粒体、肝 脏线粒体氧化磷酸化失去偶联，线粒体功能受损。 因此说，线粒体结构与功能的正常与否，就决定了运动员的运动能力和机能 2 水平。如果对线粒体进行保护，或者在运动后纠正、延缓线粒体结构和功能的改 变，无疑可以推迟或消除运动性疲劳的出现，提高机体的运动能力。 线粒体营养素是近年来运动医学研究的一个热点， 其对保护线粒体的结构和 功能的改变起到了良好的效果。liu 9等把线粒体营养的功能定义为：可以提 高线粒体酶底物和辅酶的水平；诱导阶段-2 酶增强细胞内的抗氧化能力； 清除自由基及防止氧化剂的生成；修复线粒体膜。一些主要的线粒体营养剂包 括：l-肉碱/l-乙酰肉碱(alcar)、-硫辛酸-la-二氢硫辛酸-dhla-硫辛酰胺、 辅酶 coq10(coq10)、肌酸、胆碱、磷脂、谷胱甘肽(gsh)/n-乙酰半胱氨酸、丙酮 酸以及各种维生素(a、b、c、e)。 之前研究者大都是研究某种单一的线粒体营养素的抗氧化作用。 目前也有研 究者对线粒体营养素进行联合使用。胡志刚 10将乙酰左旋肉碱和-硫辛酸联合 补充，用来观察耐力训练对大鼠线粒体通透性的影响；耿爱莲 11等将 l-肉碱和 辅酶 q10混合使用，研究其对肉鸡心肌细胞凋亡和抗氧化的作用。在抗氧化研究 领域中将线粒体营养素联合使用已成为一种研究趋势。 -硫辛酸可以诱导酶反应，通过提高体内主要抗氧化酶超氧化物歧化酶 (sod)、过氧化氢酶(cat)、谷胱甘肽过氧化物酶(gsh-px)和谷胱甘肽还原酶(gr) 的活性来发挥其抗氧化功能，发挥其清除活性氧的功能。la 能降低细胞液的氧 化应激，增强细胞的抗氧化能力，从而减轻线粒体的氧化应激，具有很强的清除 自由基的能力。 辅酶 q10具有清除自由基的作用，对降低线粒体的氧耗具有明显效果，可以 降低细胞对 atp 的消耗；同时也具有稳定细胞膜的作用。有文献报道，细胞超 微结构试验证实辅酶 q10能维持细胞线粒体结构的完整性，减轻细胞的水肿和线 粒体的溶解，防止细胞膜破裂和肌纤维的排列紊乱。 本实验将-硫辛酸和辅酶 q10两种线粒体营养素进行混合使用， 通过给耐力 游泳训练小鼠补充一定浓度配比的-硫辛酸和辅酶 q10混合剂， 观察小鼠力竭后 骨骼肌和肝脏中超氧化物歧化酶（sod） 、丙二醛（mda） 、还原型谷胱甘肽（gsh） 指标的变化， 来探讨这种线粒体营养素混合剂对小鼠线粒体的结构与功能的影响 及其对抗运动疲劳作用的影响。 1.2 文献综述 1.2.1 运动运动性性疲劳疲劳的定义的定义 1880 年，莫桑(mosso)对人类疲劳进行了研究。在 1915 年他提出：疲劳是 细胞内化学变化衍生物导致的一种中毒现象 12。1979 年，karpovich 提出： “疲 3 劳是工作本身引起工作能力下降的现象。 ”1980 年，karlsson 对疲劳的定义是： 疲劳是机体丧失保持所需或预想的输出功率 13。1983 年，第五届国际运动生物 化学会议上将疲劳定义为： “机体不能将它的机能保持在某一特定水平，或者不 能维持某一预定的运动强度 14。 ”运动生理学家许豪文认为运动性疲劳是： “在进 行运动时，运动本身引起机体工作能力降低而难以维持运动输出功率的需要,但 经过适当时间的休息或调节后,机体工作能力又可以恢