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彭慧慧：补充h m b 对不同运动时间后大鼠骨骼肌损伤的保护作用及机制研究! 中文摘要 运动性骨骼肌损伤是一种高强度或和长时问运动后发生的、骨骼肌纤维微结 构的变化。本研究从形态学和生化的角度，研究急性力竭运动和长期大负荷运动 后骨骼肌损伤的发生及营养干预的作用，目的旨在为科学使用营养补剂提供实验 依据。 实验方法：4 0 只雄性s d 大鼠依分别补充水、h m b 、大负荷运动和一次力竭 运动而随机分为5 组，即：l 、安静对照组( c ) ，2 、急性力竭+ 安慰剂组( i s ) ，3 、 急性力竭+ h m b 组( 1 h ) ，4 、大负荷运动+ 安慰剂组( 1 5 0 s ) ，5 、大负荷运动+ h m b 组( 1 5 0 h ) ，每小组8 只。大鼠适应性喂养一周后，h m b 组每天8 ：0 0 9 ： 0 0 a m 时间内按平均剂量为：o 7 5 9 k g w 每天灌胃。安静对照组和安慰剂组灌服同 等剂量双蒸水。实验为期6 周，急性力竭运动组饲养6 周，于最后一天进行一次 力竭性游泳运动。大负荷运动训练组第一天游泳3 0 m i n ，以后每天递增2 0 m i n ，直 到达到1 5 0 m i n 后，维持该运动量。每周给大鼠称重两次，以确定灌胃剂量。实验 后测定大鼠血清和骨骼肌c k 、l d h 及胆固醇的水平，骨骼肌细胞膜n a + 一k + - a t p 酶的活性。 结果发现：1 一次力竭运动后和6 周大负荷运动训练后，骨骼肌超微结构发 生变化，细胞膜通透性改变，完整性受到破坏，补充h m b 可减轻骨骼肌超微结构 的变化，维持细胞膜完整性。2 ，急性力竭运动时，补充h m b 组大鼠力竭时间明显 长于补充安慰剂组。表明h m b 可增强运动能力。3 一次力竭运动和大负荷运动 后血清酶c k 和l d h 总活性升高，大负荷运动后血清酶升高不如力竭运动明 显，补充h m b 可减轻血清酶的漏出，说明h m b 可减轻运动后骨骼肌细胞膜的损 伤。4 一次力竭运动后大鼠骨骼肌组织c k 的活性明显降低，补充h m b 可以提高 c k 的活性，表明h m b 可以增强a t p c p 系统能力，增加能量供给。5 一次力竭 运动和大负荷运动训练后，骨骼肌细胞膜n a + 一k + 。a t p 酶的活性明显降低，补充 h m b 后该酶活性明显升高，提示补充h m b 可以提高细胞膜酶活性，维持细胞膜 的功能，减少疲劳的发生，预防骨骼肌损伤。 结果表明：补充h m b 可以显著延长大鼠力竭运动时间，降低血清酶c k 、l d h 的漏出，提高细胞膜酶的活性，减轻骨骼肌超微结构的变化，维持细胞膜的功能 和结构完整性。说明h m b 具有增强机体运动能力和预防骨骼肌损伤的作用。 关键词：h m b ，力竭运动，大负荷运动，超微结构，骨骼肌，血清酶，n a 十一k + - a t p 酶 扬州大学硕士学位论文 2 a b s t r a c t e x e r c i s e - i n d u c e ds k e l e t a lm u s c l e 蛹u r y , t h ea l g a , s t r u c t u r a l c h a n g e so fs k e l e t a l m u s c l e ，o c c u r r e da f t e ra l li n t e n s eo r a n dl o n g t e r mt r a i n i n g f r o mm o r p h o l o g i c a la n d b i o c h e m i c a la s p e c t s ，t h i st e s ti st op r o b ei n t ot h em e c h a n i s m so ft h ep r o t e c t i o no fl i m b i n t a k ea g a i n s ts k e l e t a lm u s c l ei n j u r yf o l l o w i n ge x h a u s t e de c x e r c i s ea n da h i g hi n t e n s i t y t r a i n i n g t h eo b j e c t i v eo ft h i sr e s e a r c hi sa i m e da tp r o v i d i n ge x p e r i m e n t a le n v i d e n c ei n i n t a k i n gh m br a t i o n a l l y m e t h o d s ：4 0m a l es p r a g u e d a w l e yr a t sw e r er a n d o m l yd i v i d e di n t o 5g r o u p sa s p l a c e b oo rh m bs u p p l e m e n t e da n de x h a u s t e de x e r c i s eo rh i g h - i n t e n s i t y t r a i n i n g ： c o n t r o l sg r o u p ( c ) ，a c u t ee x h a u s t e de x e r c i s eq - p l a c e b og r o u p ( 1s ) ，a c u t ee x h a u s t e d e x e r c i s e + h m bg r o u p ( 1 h ) ，h i g h - i n t e n s i t y t r a i n i n g + p l a c e b og r o u p ( 1 5 0 s ) a n d 1 1 i g h i n t e n s i t yt r a i n i n g + h m bg r o u p 0 5 0 h ) e v e r yg r o u ph a de i g h tr a t s d u r i n g o n e w e e km e a la d a p t a t i o n ，a n i m a l si nh m bg r o u pw e r ef e d 、i mh m ba ss t a n d a r d o 7 5 9 k g b we v e r ym o r n i n gd u r i n g8 - 9o c l o c k o t h e rg r o u p sw e r ef e dw i t hd o u b l e d i s f i u e dw a t e ra se q u a ll e v e l a f t e r6w e e k ，l sa n dl hg r o u p sd i de x h a u s t i v es w i m m i n g a t t h e l a s t d a y 1 5 0 s a n d1 5 0 h g r o u p ss w a n l3 0 m i m e s a t t h e f i r s t w e e k a n d t h e n i n c r e a s e 2 0m i n u t e se v e r yw e e kt i u1 5 0 m i n u t e s e v e r yw e e km e a s u r e dt h er a t s b o d yw e i g h tt w o t i m e st od e f i n et h ed o s a g eo fl i m bs u p p l e m e n t a t i o n a f t e r6w e e ke x a m i n a d o n ，t h e l e v e lo fs e r u n la n ds k e l e t a lm u s c l ec k 、l d h 、t ca n dt h ea c t i v i t yo fs k e l e t a lm u s c l e m e m b r a n en a + 一k + - a t p a s ew e r et e s t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：1 1a f t e ra c u t ee x h a u s t e de x e r c i s ea n dh i g h - i m e n s i t y t r a i n i n g ，u l t r a s t r u c t u r ew a sc h a n g e da n dt h ei n t e r i t yo fc e l lm e m b r a n ew a sd e s t r o y e d ， h m bs u p p l e m e n t a t i o nc a nd e c r e a s et h e c h a n g e so fu l t r a s t r u c t u r e a n dm a i n t a i nt h e i n t e r i t yo f c e l lm e m b r a n e 2 ) d u r i n ge x h a u s t i v es w i m m i n g ，t h ee x h a u s t e d t i m eo f r a t si n l hg r o u pw a sl o n g e rt h a nt h a to fl sg r o u p ，i ts h o w st h a th m bs u p p l e m e n t a t i o nc a n i m p r o v e t h ee x e r c i s e a b i l i t y 3 ) a c t i v i t i e s o fs e r u n lc r e a t i n e k i n a s e ( c k ) a n d l a c t a t e d e h y d r o g e n a s e ( l d h ) i n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yf o l l o w i n ge x h a u s t e de x e r c i s ea n d h i g h i n t e n s i t yt r a i n i n g h m bs u p p l e m e n t a t i o na t t e n u a t e dt h ec k a n dl d h r e s p o n s e i t i n d i c a t e st h a th m bs u p p l e m e n t a t i o nr e d u c e ds i g n so fe x e r c i s e i n d u c e dm u s c l e m e m b r a n ed a m a g e 4 ) a c t i v i t yo f t i s s u ec kd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yf o l l o w i n ge x h a u s t e d e x e r c i s e h m b s u p p l e m e n t a t i o ni m p r o v e d t h ec k a c t i v i t y i t m e a n sh m b 彭慧慧：补充h m b 对不同运动时间后大鼠骨骼肌损伤的保护作用及机制研究 ! s u p p l e m e n t a t i o nc a ne n h a n c ea t p c ps y s t e m ，p r o v i d i n gm o r ee n e r g y 5 ) a c t i v i t yo f m e m b r a n en a + 一k + - a t p a s es i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e df o l l o w i n ge x h a u s t e de x e r c i s ea n d r a g h - i n t e n s i t yt r a i n i n g h m bs u p p l e m e n t a t i o nc a nr a i s et h en a + 一k + - a t p a s ea c t i v i t yt o i m p r o v et h em e m b r a n ef u n c t i o na n ds l o wd o w nt h ef a t i g u e i tt h e r e f o r ep r e v e n t e d e x e r c i s e i n d u c e ds k e l e t a lm u s c l ed a m a g e t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a t ：h m bp r o l o n g e dt h ee x h a u s t e ds w i m m i n gt i m eo fr a t s n o t a b l y , d e c r e a s e dt h er e l e a s i n g o fs e r u me n z y m ec ka n dl d h t h u sh m b s u p p l e m e n t a t i o np r o t e c t e da g a i n s te x e r c i s e - i n d u c e ds k e l e t a lm u s c l ei n j u r y , a l s oi tc a l l e n h a n c et h ea c t i v a t i o no fn a + 一k + - a t p a s e ，m a i n t a i n et h ef u n c t i o na n di n t e g r i t yo fc e l l m e m b r a n e k e yw o r d s ：h m b ，e x h a u s te x e r c i s e ，h i g h - i n t e n s i t ye x e r c i s e ，u l t r a s t r u c t u r e ， s k e l e t a lm u s c l e ，s e r u me n z y m e ，n a + - k + - a t p a s e 扬州大学硕士学位论文 缩略语 q k i c h m b a c o a h m g c o a e p a n f 一c b c c 0 s d h m d h c k l d h a l p e i m i e s r m d a s r d o m s m h c m b a s t a t p c p a d p t c l s l h 1 5 0 s 1 5 0 h 符号说明表 英文全称 a l p h a - k e t o i s o c a p r o a t e b h y d r o x y 一1 3 一m e t h y l b u t y r a t e i s o v a l e r y l c o e n z y m ea 3 - h y d r o x y p m e t h y l g l u t ar y l c o a e i c o s a p e n t a e n o i ca c i d n u c l e a rf a c t o r - r d 3 c y t o c h r o m eo x i d a s e s u c c i n a t ed e h y d r o g e n a s e m a l a t ed e h y d r o g e n a s e c r e a t i n ek i n a s e l a c t a t ed e h y d r o g e n a s e a l k a l i n ep h o s p h a t a s e e x e r c i s ei n d u c e dm u s c l ei n j u r y e l e c t r o ns p i nr e s o n a n c e m a l o n d i a l d e h y d e s a r e o p l a s m i cr e t i c u l u m d e l a y e do n s e tm u s c l es o r e n e s s m y o s i nh e a v yc h a i n m y o g l o b i n a s p a r a t ea m i n o t r a n d f e r a s e a d e n o s i n e5 - t r i p h o s p h a t e p h o s p h o c r e a t i n e a d e n o s i n e5 - d i p h o s p h a t e t o t a lc h o l e s t e r o l a c u t ee x h a u s t e de x e r c i s e + p l a c e b og r o u p a c u t ee x h a u s t e de x e r c i s e + h m bg r o u p l l i g h i n t e n s i t yt r a i n i n g - i - p l a c e b og r o u p h i g h - i n t e n s i v yt r a i n i n g + h m bg r o u p 中文全称 a 一酮戊二酸 p 羟基一b - 甲基丁酸盐 异戊酰辅酶a 卜羟基一b - 甲基戊二酰辅酶a 二十碳五烯酸 核因子k b 细胞色素氧化酶 琥珀酸脱氢酶 苹果酸脱氢酶 肌酸激酶 乳酸脱氢酶 碱性磷酸酶 运动性骨骼肌损伤 电子自旋共振 丙二醛 肌浆网 延迟性肌肉酸痛 肌球蛋白重链 肌红蛋白 天冬氨酸氨基转移酶 三磷酸腺苷 磷酸肌酸 二磷酸腺苷 总胆固醇 一次力竭安慰剂组 一次力竭h m b 组 大负荷运动训练安慰剂组 大负荷运动训练h m b 组 彭慧慧：补充h m b 对不同运动时间后大鼠骨骼肌损伤的保护作用及机制研究! 第一部分h m b 与骨骼肌损伤综述 1 前言 随羞竞技体育的飞速发展，人们对运动员运动潜力的挖掘，越来越深入、越来越 细致，然而这种潜力的挖掘单靠苦练运动员是无法实现的。大量的研究和运动实 践证实1 1 1 2 1 3 l 【4 】1 5 】1 6 1 ，高强度运动训练或长时间剧烈的耐力运动会引起运动员骨骼肌 收缩机能下降、肌肉微细结构损伤和延迟性肌肉酸痛。随着运动训练中训练负荷 的不断增加，其与骨骼肌承载能力之间的矛盾日益突出。因此，探讨运动训练中 骨骼肌结构、机能的变化原因，提出合理、有效的恢复手段及训练方法一直是运 动医学研究中的热点之一。 在强调健康第一、科学训练的今天，提高运动员运动能力，就应该在科学训 练的基础上，合理地使用营养补剂来加速疲劳消除，提高训练效率。在用于增强 肌肉组织生长和损伤修复的营养补剂中，蛋白质及氨基酸制剂越来越受到运动员 的广泛青睐。国内外运动医学和营养学专家们对蛋白质及氨基酸制剂的研究已经 有了一定的深度。从乳清蛋白到支链氨基酸及谷氨酰胺等游离氨基酸，以及近几 年开始关注的氨基酸的中间代谢产物，如a 酮戊二酸( a 一c ) 及h m b 。其中对 h m b 的生物活性与运动能力的研究已经成了热点。国外大量研究表明，作为一种 运动营养补剂的h m b 可以抵抗肌肉蛋白质分解，增加蛋白质合成，减少体脂，具 有明显的增肌强力作用。但有关运动性骨骼肌损伤与h m b 之间的确切关系的文献 报道较少，本文就h m b 的研究现状、运动性骨骼肌损伤的机制及h m b 干预运动 性骨骼肌损伤的研究进展作一综述，以推动该领域的进一步发展。 2b 一羟基一1 3 一甲基丁酸盐( 哪) h m b 自1 9 9 6 年进入营养品市场以来，引起了众多医学和营养学专家的极大 兴趣。国外大量文献报道，运动期间补充h m b 可以增加肌肉体积，增长力量，加 速脂肪燃烧，因此受到了广大健美爱好者的喜爱。此外，h m b 还可以减低运动时 蛋白质分解，增加蛋白质合成，保护肌细胞膜等功效。本文将h m b 的生物活性及 与运动的关系作一综述，着重阐述h m b 对运动性骨骼肌损伤的保护作用和可能机 制，更好地发挥它的保健作用。 2 1h m b 的来源及代谢 h m b 是1 3 一羟基一b 一甲基丁酸盐( 1 3 一h y d r o x y b m e t h y l b u t y r a t e ) 的简称， 是亮氨酸代谢的中间产物。亮氨酸是人体内重要的支链氨基酸，也是人体必需氨 扬州大学硕士学位论文 基酸之一，在体内不能合成，必须由外源性食物补充得到。人体自身可产生极少 量的h m b ，绝大多数由饮食中的亮氨酸生成。此外，一些动植物如紫花苜蓿、柚 子和鲶鱼等也含有h m b 。 摄入的必需氨基酸亮氨酸大约8 0 用于体内蛋白质合成，同时剩余的亮氨酸 在体内易被氧化，首先氧化生成n 一酮异己酸( c t k i c ) ，k i c 可再转化为亮氨酸或 者继续代谢。继续催化一k i c 有两种酶，一种是存在于细胞质中的酮异己酸二氧 化酶，一种是存在于线粒体中的酮异己酸脱氢酶，而要达到相同反应常数( i ( 1 1 1 ) 前者所需的底物浓度是后者的2 0 倍【”，所以线粒体中催化k i c 的酶活性远远强 于细胞质中的酶，因此k i c 代谢的主要路径是被线粒体中的k i c 脱氢酶氧化生成 i v a c o a ( 异戊酰辅酶a ) ，进一步生成h m g c o a ( b h y d r o x y b m e t h y l 9 1 u t a r y l c o a ，b 一羟基一b 一甲基戊二酸单酰辅酶a ) ，参与细胞膜胆固醇的合成。另一种路 径是被细胞质中的k i c 二氧化酶催化成h m b ，此酶需要铁和分子氧激活。大约5 的亮氨酸经第二种路径被氧化【8 1 。摄入亮氨酸或机体蛋白质代谢加强时 9 1 ，血浆中 亮氨酸和吐k i c 浓度的升高，可以促进h m b 的生成。因此亮氨酸和0 【k i c 是h m b 合成和释放的激动剂。 摄入的h m b 有两种代谢途径：第一种是直接从尿中排出体外。摄入h m b 后， 尿中h m b 浓度增加，人、羊及猪体内约有2 0 5 0 的h m b 摄入量由尿中丢失【1 0 。 表明肾对h m b 不能积极地重吸收，与许多水溶性维生素代谢相似，尿中h m b 的丢 失与血中h m b 浓度成比例，即血中h m b 浓度越高，尿中丢失的h m b 就越多。第二 种是催化h m b 生成h m b c o a ，再酯化成h m g c o a ，合成胆固醇，用于机体组织 修复，维持细胞膜功能。具体代谢途径见附图。有许多因素影响血浆 t m b 和尿中 h m b 的水平，具体有：随h m b 同时摄入的食物、补充h m b 前体内h m b 的水平、 补充h m b 的量、个体活动水平等。有研究表明【1 ”，补充h m b 时同时摄入7 5 克葡萄 糖后，血浆h m b 水平明显降低，达到峰值的时间延长，半衰期延长，而且尿中h m b 丢失减少。推测可能由于高葡萄糖浓度减慢了胃排空速度及胰岛素的作用使h m b 在组织中滞留，从而改变了h m b 的动力学效应。h m b 的半衰期为2 4 d , 时，无论 注入还是额外摄入的h m b ，大约有3 0 被肌肉吸收，高于其他组织对h m b 的吸收 率，这就表明在浓度高时，肌肉组织是h m b 代谢的主要场所【1 ” 2 2i t m b 的生物学作用 2 2 1 岫与体成分 组成人体各组织、器官的总成分，称体成分，其总重量为体重。人体体成份 彭慧慧：补充h m b 对不同运动时问后大鼠骨骼肌损伤的保护作用及机制研究! 由脂肪组织和瘦组织组成。根据生理功效的不同，体重常分为：脂肪重和去脂体 重( 也称瘦体重) 。瘦体重包括骨骼、肌肉、器官、体液及皮肤等非脂肪组织的重 量，其含量与肌肉力量和有氧运动能力呈正相关。对运动员来说，保持体成分的 合理比例是发挥运动能力的先决条件。服用h m b 可以增加瘦体重，减少脂肪，优 化身体成分，还可以作为减肥食品的有效成分。人体实验发现随着补充h m b 剂 量的增加( 0 9 d 、1 5 9 d 、3 9 d ) ，去脂体重分别增长0 4 1 、0 8 0 、1 2 1 k g 1 4 】。此外， 有研究发现【l5 j 补充h m b 也可以改善老年人的身体成分，7 0 岁老年人补充h m b 8 周 同时进行力量训练5 周后，服用h m b 组老年人体脂百分比比服安慰剂组明显下降， 表明h m b 改善体成分的作用不受性别和年龄的限制。另s t e v e n 等人【1 “，对1 9 6 7 2 0 0 1 年来补剂市场上可以用来增加瘦体重的2 5 0 种饮食补剂进行了统计分析，发现肌酸 和h m b 是唯一的在耐力训练时增加瘦体重的强效剂。用于分析的、包含h m b 的九 项研究表明，每天补充3 克h m b ，瘦体重每星期净增长0 2 8 。总之，运动时，补 充 m 毋可以增加瘦体重，降低体脂百分比，保持体成分的合理比例。 2 2 2l i m b 与肌肉力量 众所周知，肌肉力量是人类身体素质之首，它不但直接决定着人体运动的能 力，还在运动性伤病防治、体成分的调控以及老年人延缓肌肉萎缩与骨质疏松等 方面有着举足轻重的作用。促进肌肉力量的因素主要有：肌肉体积的增加、参与 收缩的肌纤维数目的增加，肌纤维类型的转化、肌细胞内促进氧化代谢的酶含量 的提高、抑制拮抗肌收缩的能力的加强以及神经适应性增强。补充h m b 可以促进 肌肉体积增大，增大肌纤维横截面，引起力量更大的增长。有研究表明0 7 1 ，耐力 训练者服用9 周的l i m b 后，腿部伸展力量比安慰剂组增长明显，提示补充h m b 可 以增长肌肉力量。s t e v e n 等人f 1 6 】，对以往有关h i d b 的研究结果做统计分析时发现： 与对照组相比，补充 m l b 组肌肉力量每周净增长1 4 ，是比较有效的增肌补剂。 另有研究表明，持续7 周的抗阻力力量训练后，无训练史的大学生随着补充h m b 剂量的增加( 0 9 d 、1 5 9 d 、3 9 d ) ，肌肉力量分别增长8 、1 3 、1 8 4 【l ”， 表明补充h m b 对无训练史者的肌肉力量有促进作用。此研究进一步发现：有训练 史者服用h m b 同样对力量增长有促进作用。3 2 名运动员进行7 周每周6 次力量 训练，分别服用安慰剂和3 9 dh m b ，结果卧推力量有显著性差异。但也有研究”9 1 发现有训练史的运动员补充3 9 dh m b 四周，同时每周达到平均2 0 小时的剧烈运 动量，结果发现和安慰剂组比较，卧推、下蹲和净力量没有显著差异，这可能与 补充h m b 时间较短有关。剧烈运动时应激导致肌细胞损伤，蛋白质分解速率超过 扬州大学硕士学位论文 合成速率，从而存在蛋白质净降解现象。而h m b 具有降低蛋白质分解，增加蛋白 质合成作用，所以补充h m b 可能通过以上机制发挥增加肌肉体积，增加肌纤维横 截面，增强肌肉力量的作用。 2 2 3i t m b 与耐力素质 耐力素质是指机体坚持长时间运动的能力。许多项目的运动竞赛都要持续较 长或很长的时间。运动员要在竞赛全过程保持特定的运动强度或动作质量，就必 须具备能与在持续运动过程中不断积累和加深的疲劳作斗争的能力。耐力素质可 包括肌肉耐力和心血管耐力，心血管耐力又分为有氧耐力和无氧耐力。对h m b 与 耐力素质问的研究多集中在h m b 与心血管耐力的关系方面。多数研究表明补充 h m b 需在耐力训练下才能发挥应有的作用，可以增加运动能力。v u k o v i c h l 2 0 1 研究 了3 组自行车运动员分别补充3 9 d 安慰剂、3 9 d c a - h m b 、3 9 d 亮氨酸两周后， h m b 组v 0 2 m a x 增加了4 ，而其它两组没有变化，同时发现h m b 组乳酸阈也增 加，说明补充h m b 有增强v 0 2 m a x 的作用，同时可以提高运动员对乳酸的耐受力， 从而促进耐力增长，提高运动能力。此外2 0 0 1 年【2 1 】他们又进行了分组相同的一项 研究发现：补充h m b 组的自行车运动员达到最大吸氧量的时间长于补充亮氨酸和 安慰剂组，同时不影响乳酸积累的峰值，且血糖水平也显著升高，可以推论补充 h m b 可以提高耐力成绩。其可能机制是通过增加乳酸无氧阈和血糖水平，来增强 肌肉有氧工作能力。但也有不同的报道，澳大利亚学者最近的一项研究发现瞄l ， 2 7 名优秀的男性橄榄球运动员随机分成三组：对照组( 补充3 9 d 安慰剂) 、h m b 组( 补充3 9 d h m b ) 、h m b c r ( 补充3 9 d h m b 和3 9 d c r ) ，为期6 周，此后测定 运动员的有氧功率与无氧能力，发现与对照组相比，补充h m b 和h m b c r 组有氧 和无氧能力都无显著性差异。所以h m b 与耐力素质方面的研究还需进一步深入。 2 2 4h m b 与免疫力 免疫机能是人体重要的防御机能，也是人体体质的代表性指标之一。在应激 时免疫功能会减弱，动物实验显示，补充h m b 可以提高机体的免疫力，给予非特 异性免疫和特异性免疫以营养支持，如分别增强巨噬细胞功能、淋巴细胞增殖能 力和增加特异性疫苗的抗体量【2 3 1 1 2 4 1 1 2 5 1 1 2 6 】【2 7 】。s i w i c k i 最新的体内体外研究表明【2 8 】 培养基中加入h m b 和给鱼喂服h m b 组与无h m b 组相比，吞噬细胞的呼吸爆发力和 潜在杀伤力明显提高，同时由刀豆蛋白a 和脂多糖激活的淋巴细胞的增殖能力也明 显增强。所以h m b 具有提高鲤鱼免疫活性细胞活性的作用，其可能机制是通过促 进细胞增殖和增强细胞功能发挥作用。另有些动物实验【2 9 l 【3 0 集中在研究受病原体 彭慧慧：补充h m b 对不同运动时间后大鼠骨骼肌损伤的保护作用及机制研究! 感染的动物喂h m b 后发病率和疾病的严重程度的变化，结果发现h m b 可以降低疾 病发病率和减轻病症，减少死亡率。大量的动物实验充分证明了补充h m b 可以提 高机体免疫力，有防病抗病能力。但是相关的人体实验比较少见，尚待进一步研 究。 2 2 5l i m b 与肌肉恶病质 肌肉恶病质是一种常见的严重疾病状态下的代谢反应，常是恶性肿瘤终末期 的主要表现。同样，在一些外科性疾病，如脓毒症、严重创伤、肾功能衰竭等也 可出现肌肉恶病质，主要由于蛋白质分解代谢增强，尤其是骨骼肌蛋白降解增加 所致j 。肌肉是机体最大的蛋白质储存库，肌肉蛋白的消耗将占据机体蛋白丢失 的重要部分，持续而严重的肌肉消耗会导致明显的肌原纤维蛋白水解增加，引起 肌肉萎缩和耗竭，不利于患者的疾病恢复，如累及呼吸肌，持续的人工呼吸支持 又会增加相关的呼吸道并发症【3 2 l 。最近的研究显示，补充h m b 、精氨酸和谷氨酰 胺合剂可以有效地增加晚期癌症病人的去脂体重【3 3 1 。另s m i t h 和他的同事洲在研究 重度恶液质肿瘤老鼠模型时，分别让老鼠单独口服h m b 、单独n n - 十碳五烯酸 ( e p a ) 以及同时口服h m b 和e p a ，发现单独服用h m b 可以减缓骨骼肌蛋白质降 解，增加蛋白质合成，防止肌肉萎缩；而单独服用e p a 只能减少蛋白质降解，不能 增加蛋白质合成；同时服用i - i m b 和e p a 并没有协同效果。推测m 旧和e p a 的作用 机制不同，h m b 可能通过蛋白激酶c 和n f - r j 3 的通路来下调泛素蛋白酶体系统从 而减低蛋白质降解1 3 5 】【3 6 】，泛素蛋白酶体蛋白分解途径是蛋白质降解的主要决定因 素，有研究表明恶液质癌症病人的骨骼肌泛素和蛋白酶体亚单位的m r n a 表达增加 3 7 1 ，h m b 促进蛋白质合成的机制可能与以往研究的亮氨酸促进肌肉蛋白质合成的 机制相似【3 引。因此，补充h m b 可以减缓恶液质病人的肌肉消耗，维持肌肉功能。 3 运动性骨骼肌损伤的观察及其机制 3 1 概述 复旦大学运动医学研究中心最近对上海运动队进行的运动损伤流行病学调查 表明，骨骼肌损伤在各种运动损伤中发生率最高，占总数的3 4 ，之前北京运动 医学研究所也有类似的调查，结果一致。r i s s e r ( 1 9 9 0 ) 对3 5 4 例美式足球运动员 进行力量训练中发生运动损伤统计表明，骨骼肌损伤占总数的7 4 1 0 。可见骨骼 肌损伤是运动中常见损伤之一，其发生率从1 0 至5 5 不等 3 9 1 ，伤后愈合时间长且 愈合质量不可靠，容易疼痛、僵硬、再次损伤和肌萎缩、直至肌肉疤痕形成，导致运 扬州大学硕士学位论文 动能力丧失。因此，如何防治骨骼肌损伤、加快愈合速度和提高愈合质量，是运动 医学领域首要解决的问题。 3 2 运动性骨骼肌损伤的观察一 3 2 1 骨骼肌变性：包括较轻的颗粒变性和较重的盘状变性、玻璃样变性、蜡样 变性和z e n k e r 变性等。颗粒变性时，肌浆内出现细微颗粒，可能是肌浆蛋白凝固 的产物。由于细胞完整，可很快恢复正常。文献报导，肌肉缺血4 小时，部分肌 纤维便开始出现z 线断裂。b o w m a n 称其为盘状变性( d i s c o i dd e g e n e r a t i o n ) 。由 于肌纤维的整体结构仍完整，最终也可以恢复。如果继续缺血，肌纤维即进入严 重的变性坏死阶段，但是肌肉横纹仍模糊可见，仅在h e 染色时嗜酸性增加( 红染) ， 这是肌组织坏死、自溶的特殊阶段，称为z e n k e r 变性。在z e n k e r 变性的基础上， 组织自溶，融成一片，肌纤维即呈现玻璃样变，或密度不均匀的蜡样变性。 3 2 2 肌纤维不同类型受损的情况不同：陈英杰等在大鼠9 0 分钟跑后即刻、3 小 时、2 4 小时及4 8 小时取材。9 0 分钟运动后2 4 小时，肌细胞胞浆凝固呈块状，肌 纤维类型已很难区分。但受伤的主要是i i 型纤维( 白肌) 。且主要在深层。4 8 小时 后取材，表层i i 型纤维仍无明显变性或坏死。中层及深层进一步恶化。 3 2 3 骨骼肌劳损时糖代谢改变：骨骼肌损伤后由于血液供应受阻，导致氧供应 不足，在缺氧条件下，有氧代谢占据次要地位，而无氧代谢成为主要代谢方式。 肌糖原酵解加快，使贮存量减少甚至耗尽，用p a s ( p e r i o d i ca c i d - s c h i f f r e a c t i o n 过碘酸希夫反应) 染色可以观察到紫红色的反应产物减少。 3 2 4 骨骼肌损伤时酶的改变：骨骼肌损伤后初期，细胞氧化酶类：c c o ( 细胞 色素氧化酶) 、s d h ( 琥珀酸脱氢酶) 、m d h ( 苹果酸脱氢酶) 、a t p 酶活性下降， 而溶酶体酶活性升高，随着组织的修复，酶活性逐渐恢复正常。另外，损伤后主 要存在于肌肉中的肌酸激酶( c k ) 、乳酸脱氢酶( l d h ) 和碱性磷酸酶( a l p ) 会 由于肌细膜的损伤而进入血液。因此可以用血液中各种肌肉酶来评定肌肉损伤。 3 2 5 骨骼肌慢性损伤的电镜及免疫电镜观察：8 0 年代初期段昌平在电镜下观察 到受试者多组力竭性蹲起后2 4 4 8 小时股外侧肌出现不同程度的结构变化。如z 带扭曲、细丝断裂或消失：中线扭曲消失，粗丝扭曲，导致肌节缩短。肌小节的 平均长度在1 0 0 u m ，而正常肌节的长度为5 0 0 u m 。这种变化有的波及少数肌节，病 灶分布在肌细胞内，有的侵犯整个肌细胞。细胞器则出现线粒体增多，肿大及溶 酶体增多。其影响范围有的涉及个别肌束，有的则较广。9 0 年代初卢鼎厚等以免 疫电镜定位标记法，观察到迟延性肌肉酸痛时，中线m 蛋白、z 线和a 带肌球蛋 彭慧慧：补充h m b 对不同运动时间后大鼠骨骼肌损伤的保护作用及机制研究! 自等收缩蛋白发生改变。正常m 线上可见密而集中的金颗粒( m 蛋白) 。m 线扭曲 或消失时，金颗粒减少，m 线以外区域反而较多。说明m 蛋白分解增加，合成减 少，呈失衡状态。 3 2 6 骨骼肌损伤后脂质过氧化反应和c a “代谢的变化：大量实验已经证实，不 同强度的运动可以造成生物膜的脂质过氧化加强，d a v i e s 应用e s r ( e l e c t r o ns p i n r e s o n a n c e 电子自旋共振) 技术发现大鼠运动后氧自基信号增加。运动过程中， 氧自由基增加可以直接攻击生物膜，造成膜脂质过氧化加强，影响细胞的代谢和 正常功能，从而导致膜渗透性增加。由于细胞膜的损伤，细胞外c a 2 + 大量内流， 造成肌细胞内c a 2 + 代谢异常，这包括肌浆网摄取和释放c a 2 十能力下降( 这会造成 肌浆网终池和纵小管肿胀) 和线粒体内钙超载( 这会影响线粒体本身的氧化代谢， 抑制氧化磷酸化反应，减少a t p 的生成) 。c a 2 + 转运能力下降、线粒体功能异常及 生成其它毒性物质，引起了肌肉超微结构的变化。 3 3 运动性骨骼肌损伤的机制 目前有关产生e i m i ( e x e r c i s e i n d u c e d m u s c l e i n j u r y 运动性骨骼肌损伤) 的机 制进行了大量研究，特别是近1 0 年来，有较大的研究进展。现在认为机械性牵拉 和代谢性刺激均可导致e i m i 。 3 3 1 机械性牵拉 3 3 1 1 膜损伤 高强度离心性收缩对细胞膜的牵拉作用比向心性收缩大得多，当这种牵拉作 用产生的张力超过细胞膜的承受能力时，使得细胞膜损伤或细胞膜通透性增加， 引起肌细胞发生一系列变化，造成肌肉超微结构变化。细胞膜损伤的证据主要是 血液中肌肉酶活性增加，在正常情况下，肌酸激酶( c k ) 、乳酸脱氢酶( l d h ) 、 碱性磷酸酶( a l p ) 主要存在与肌肉中，由于其分子量较大，不易透过细胞膜进入 血液，故血清中肌肉酶的含量甚微，当在外力作用下，肌细胞膜受到损伤时，细 胞膜的屏障作用减弱，通透性增加，使原来不能通过细胞膜的肌肉酶进入血液， 引起血清中肌肉酶活性增高，因此，运动后血清肌肉酶的变化可间接反映肌细胞 膜损伤。血液中各种肌肉酶均可以用于评定肌肉损伤，但目前应用最多、并且被 学者们所公认的是c k 。研究发现，人体在剧烈运动后血清c k 活性明显升高，而 且这种变化呈延迟性特征，并同肌肉损伤和延迟性肌肉酸痛的时相极为相似，表 明肌肉膜损伤可能是导致肌肉超微结构变化的重要原因。 3 3 1 2 细胞骨架破坏 扬州大学硕士学位论文 1 2 细胞骨架对维持肌节的正常结构起着非常重要的作用，在运动过程中，高张 力的机械牵拉会使细胞骨架的正常结构受到影响，从而造成肌肉收缩蛋白结构破 坏。根据运动后细胞外骨架结蛋白的变化，提出一种e i m l 变化的假设：即高张力 的离心收缩对肌组织产生高张力牵拉，造成中间蛋白丝断裂，使肌肉蛋白结构破 坏，降解肌肉蛋白和球状蛋白，激活溶酶体蛋白水解酶，进一步降解肌肉蛋白质， 破坏z 盘结构，从而导致肌肉超微结构损伤。 3 3 1 3 邻近肌节受力不平衡 肌肉在正常状态下，邻近肌节的肌肉长度和收缩速度本身存在轻微的不平衡 状态，根据k a t z 肌肉受力的机械原理，在不同的收缩形式下，这种不平衡状态会 使邻近肌节的受力不平衡有较大的差异。如在向心性收缩时，当肌肉最大缩短速 度相差o 5 时，相邻肌节的受力仅相差2 ：而在肌肉离心收缩时，虽然收缩速度 同样相差o 5 ，但邻近肌节的受力就相差5 0 以上。因此，肌肉在离，i l , 收缩时， 由于相邻肌节的牵拉力相差较大，容易造成z 线流失，或牵拉肌球蛋白造成肌球 蛋白在肌节中的位置改变。 3 3 2 代谢因素 造成肌肉超微结构变化的代谢因素主要有氧自由基脂质过氧化和细胞内 钙代谢异常造成的一系列变化。 3 3 2 1 氧自由基脂质过氧化反应 大量实验已经证实，不同强度的运动可以造成生物膜的脂质过氧化加强， d a v i e s 应用e s r 技术发现大鼠运动后氧自由基信号增加。在动物下坡跑运动后， 有人观察比目鱼肌的脂质过氧化反应，发现m d a ( 丙二醛) 值较运动前安静值增 加1 0 0 。运动过程中，氧自由基增多，可以直接攻击生物膜，造成膜脂质过氧化 加强，影响细胞的代谢和正常功能，因而，从代谢角度，包括膜渗透性增加、c a ” 转运能力下降、线粒体功能异常及生成其他毒性代谢产物，引起肌肉超微结构的 变化。许多实验己证实活性氧与缺血再灌注损伤之间存在密切关系。 3 3 2 2 细胞c a ”代谢紊乱 目前有关细胞c a 2 + 代谢与肌肉损伤关系的研究非常活跃，大量研究发现胞浆 c a 2 + 浓度增加可能造成e i m i 的重要原因。而胞浆c a 2 + 浓度增加则主要由于细胞外 c a 2 + 内流和细胞内c a 2 + 代谢异常所致。 细胞外c a 2 + 内流：细胞外c a 2 + 浓度明显高于细胞内，运动时，由于机械性牵 拉或造成膜损伤，或是牵拉细胞膜上的敏感性钙通道，使细胞外c