（运动人体科学专业论文）中药黄芪对游泳大鼠骨骼肌糖代谢影响的研究.pdf

摘要 1 研究目的 通过实验观察中药黄芪对大鼠游泳运动过程骨骼肌糖代谢相关酶、骨 骼肌糖原、乳酸含量及相关调节激素血浓度变化的影晌，初步探讨黄芪提 高机体运动能力和抗疲劳的作用机理。 2 研究方法 8 0 只雄性w i s e r 大鼠适应性游泳后随机分为灌服纯净水组( a 组) 和 灌服黄芪煎剂组( b 组) ，每组再随机分成安静对照、运动1 小时、力竭即 刻、力竭恢复1 小时和力竭恢复1 2 小时五种状态。之后b 组每天早上8 点 灌服定量黄芪煎剂，持续四天：a 组在同一时刻灌服等量纯净水，持续四 天。最后一次灌胃2 小时后，除安静对照外，其它各亚组进行游泳运动， 按照不同状态断头处死动物后取材，分别测定骨骼肌中糖代谢相关酶活性、 肌糖原、乳酸含量以及血清胰岛素( i n s u l i n ) 、胰高血糖素( o l u c a g o n ) 涕e 度， 并进行统计学检验。 3 实验结果 3 1 安静状态下，b 组大鼠骨骼肌肌糖原含量显著高于a 组( p o 0 5 ) ；b 组n a + 一k 十a t p 酶活性极显著低于a 组( p o 0 1 ) ：b 组琥珀酸脱氢酶( s d h ) 活性显著高于a 组( p 0 0 5 ) ； 3 2 运动l h 即刻，b 组血清胰高血糖素浓度显著高于a 组( p 0 0 5 ) ：b 组 肌糖原含量极显著高于a 组( p o 0 1 ) ；b 组n 矿k + a t p 酶活性极显著低 于a 组( p o 0 1 ) ： 3 3 力竭即刻，b 组血清胰岛素浓度极显著高于a 组( p o 0 1 ) ；b 组肌糖 原含量极显著高于a 组( p 0 0 1 ) ；1 3 组n a + k 4 - a t p 酶活性极显著低于a 组( p 0 0 1 ) ； 3 4 力竭恢复1 h ，b 组肌糖原含量极显著高于a 组( p 0 0 1 ) 。 4 黠论 黄芪通过促进胰岛素、胰高血糖素的释放，提高二者在糖原合成及储 备中的配伍作用从而提高肌糖原储备；同时通过抑制n a + 一k 十一a t p 酶活性、 提高骨骼肌有氧代谢酶琥珀酸脱氢酶( s d h ) 、苹果酸脱氢酶( m d h ) 的活 性，提高机体的能量供应；另外，本实验中黄芪对无氧代谢乳酸脱氢酶 ( l d h ) 活性及产物乳酸( l d ) 含量的影响作用不显著，推测可能与本实 验设计强度不大有关。 关键词：黄芪游泳运动骨骼肌糖代谢 a b s t r a c t o b j e c t i v e ： t h em a i np u r p o s eo f t h i sp a p e ri st od i s c u s st h ee f f e c to f r a d i x a s t r a g a l io n e n h a n c i n gm o v e m e n ta b i l i t ya n da n t i - f a t i g u et h r o u g ho b s e r v i n gt h ei n f l u e n c eo f r a d i xa s t r a g a l i0 1 1t h e s k e l e t a lm u s c l ee a r b o h ) 7 d r a t em e t a b o l i s me l l z y m e ， s k e l e t a lm u s c l eg l y c o g e nc o n t e n t ，l de o i l t e n ta n dt h es e n 1 n ll e v e l so fr e l a t e d h o r m o n e si ns w i m m i n gr a t s m e t l a o d ： 8 0 m a l ew i s t a rm i c ew e r a n d o m l yd i v i d e di n t ot w og r o u p sa f t e r s w i m m i n gt r a i n i n g ：w a t e rt a i 【i n gg r o u p ( ag r o u p ) a n dr a d i xa s t r a g a l it a k i n g g r o u p ( bg r o u p ) t h e ne v e r yg r o u pw e l er a n d o m l yd i v i d e di n t of i v es t a t e s ；t h e r e s t i n gs t a t e ，t h ei m m e d i a t ee n d so f lh o u re x e r c i s es t a t e ，t h ei m m e d i a t ee n d s o f e x h a u s t i v ee x e r c i s es t a t e ，1h o u re n d so fe x h a u s t i v ee x e r c i s es t a t ea n d1 2h o u r s e n d so fe x h a u s t i v ee x e r c i s es t a t e bg r o u pa 触ss t o m a c hf o u rd a y sw i t ht h e c e r t a i nr a d i xa s t r a g a l ia t8 ：o o a m ：ag r o u pa , m l s e $ s t o m a c hf o u rc l a y s 、j l ，i t l lt h e s a m ev o l u m ew a t e ra t8 ：o o a m a f t e rt w oh o u r so fl a s ta f f u s i o n ，m i c et a k e s w i m m i n ge x e r c i s ei na d d i t i o nt ot h er e s t i n gs t a t e ，t h e nt h ea e d v i t yo fs k e l e t a l m u s c l ec a r b o h y d r a t em e t a b o l i s me n z y l l l e ，t h ec o n t e n to fs k e l e t a lm u s c l e g l y c o g e na n dl d ，i n s u l i na n dg l u c a g o ni nse ：l r t t mw e r em e a s u r e da tt h e r e s t i n gs t a t e ，t h ei m m e d i a t ee n d so flh o u re x e r c i s es t a t e ，t h ei m m e d i a t ee n d s o f e x h a u s t i v ee x e r c i s es t a t e ，lh o u re n d s o f e x h a u s t i v ee x e r c i s es t a t ea n d1 2h o u r s e n d so fe x h a u s t i v ee x e r c i s es t a t e a l lo ft h ed a t aw e r ep r o c e s s e db ys o f t w a r eo f s p s s1 0 0p a c k a g ew i t ht - c h e c kf o rt h ec o m p a r i s o nb e h v 蝴g r o u p sa n dp o 0 5 a st h es t a n d a r do f m a r k e d e s s r e s u l t ： u n d e rt h es t a t eo f r e s t i n g ，t h es k e l e t a lm u s c l eg l y c o g e nc o n t e n to f bg r o u p i s h i g h e r t h a n a g r o u p ( p 0 0 5 ) ：t h es k e l e t a l m u s c l e n a + k + - a t p a s e a c t i v i t y o f bg r o u p i s m u c h l o w e r t h a n a g r o u p ( p o 0 1 ) ：t h es k e l e t a l m u s c l e s d h a c t i v i t y o f bg r o u pa r eh i g h e r t h a n a g r o u p ( p o 0 5 ) ：u n d e r t h e i m m e d i a t ee n d so f l 3 h o u re x e r c i s es t a t e ，m i c e9 朗珊g l u c a g o nc o n t e n to fbg r o u pi sh i g h e rt h a na g r o u p ( p o 0 5 ) ：m i c es k e l e t a lm u s c l eg l y c o g e nc o n t e n to fbg r o u pi sm u c h h i g h e r t h a n a g r o u p ( p 0 0 1 ) ：t h e k e l e t a l m u s c l e n 矿- l ( 十一a t p a s e a c t i v i t yo f b g r o u pi sm u c hl o w e rt h a nag r o u p ( p 0 0 1 ) ：u n d e rt h ei m m e d i a t ee n d so f e x h a u s t i v ee x e r c i s es t a t e ，b i gm i c es e r u mi n s u l i nc o n t e n to fbg r o u pi sm u c h h i 曲e rt h a nag r o u p ( p o 0 1 ) ：b i gm i c es k e l e t a lm u s c l eg l y c o g e nc o n t e n to f b g r o u p a 坞m u c hh i g h e rt h a nag r o u p ( p o 0 1 ) ：t h ek e l c t a lm u s c l e n a + - k + - a ：r p a s ea c t i v i t yo fbg r o u pi sm u c hl o w e rt h a nag r o u p ( p 如0 1 ) ； u n d e rlh o u re n d so fe x h a u s t i v ee x e r c i s es t a t e ，t h es k e l e t a lm u s c l eg l y c o g e n c o n t e n t o f b g r o u p i s m u c h h i g h e r t h a n a g r o u p ( p o 0 1 ) c o n e l u s i o n s ： r a d i xm t n 利i 啪e n l l a n t h et c s 廿 v eo fs k e l e t a lm u s c l eg l y c o g e n t h r o u g hp r o m o t i n gr e l e a s i n go fi n s u l i na n dg l u e a g o ni ns e r u l n ；a n di tc a n e n h a n c et h ee n e r g ys u p p l yt h r o u g hi n h i b i t i n gt h ea n t i v i t yo f n a + 一k + - a t p a s ea n d i n c r e a s i n g t h ea c t i v i t yo f s d h m d h ：m o r e o v e r ，r a d i x a s t r a g a l id o s en o t h a v e t h er e m a r k a b l ee f f e c to nt h ea c t i v i t yo fl d ha n dt h ec o n t e n to fl di nt h i s e x p e r i m e n t ，t h i sm a yb er e l a t i v et ot h es m a l li n t e n s i t ym o v e m e n to f m i c e k e y w o r d s ： r a d i xa s 仃a g a l i s w i m m i n ge x e r c i s e s k e l e t a lm u s c l e c a r b o h y d r a t em e t a b o l i s m 4 中药黄芪对游泳大鼠骨骼肌糖代谢 影响的研究 1 前言 1 1 选题依据 运动性疲劳是机体生理过程不能持续其机能在某一特定水平上或不能 维持预定的运动强度而导致机体运动能力下降的现象，它是困扰运动员运 动成绩提高的重要因素之一。而运动过程中由于能源物质消耗，代谢产物 积累等使体内能源供应不足、内环境紊乱以及代谢失调，是导致机体疲劳 的重要因素。近年来我国体育科研人员在采用中草药消除运动性疲劳等方 面做了一些有益的尝试和探索，但就其研究内容，基础性实验研究占大多 数，而在运动员或人群中的实践应用性研究有待进一步加强；合理的现代 医学、生理学解释有待进一步完善：关于动物模型的评价及指标的评定， 有待进一步提高和标准化。 根据中医理论，脾为后天之本，气血生化之源；脾、胃与机体饮食的 消化、吸收有关，脾气健旺，就能为肌肉运动提供足够的能量；同时，脾 又主四肢与肌肉，与运动关系密切。在对运动性疲劳的论述中，张仲景金 匮要略中早就提出“四季脾旺不受邪”的论点。运动性疲劳主要耗伤脾 肾元气，导致“气”与“血”的大量消耗，使人体机能下降。同时，运动 性疲劳属于气虚“虚劳”范畴，劳倦伤气，气虚则血行不畅，导致血瘀， 经络不和，因而出现肌肉酸痛、筋骨乏力等表现。结合现代医学研究 结果表明，脾具有维持脏腑的正常机能与激发和增强元气以抗御病邪 的能力，其正气与现代免疫学的免疫功能类似，它意味着免疫调节和屏障 功能。有实验表明：脾气虚则可致细胞免疫功能下斛”，使骨骼肌能量代谢 降低 2 1 。根据运动性疲劳的产生机理，预防和治疗应以补益脾肾为原 则【3 1 ，而中药黄芪则是补脾补气的代表药物。黄芪味甘而性微温，归脾 肺经，具有补气升阳、益卫固表、利水消肿、托疮生肌等作用，尤以补中 益气、升举清阳为主要功效，是补气之要药，故为临床常用药物。根据现 代药理学研究，黄苠主要含有甙类、多糖、氨基酸及微量元素等。黄芪多 糖是中药黄芪的主要成分，分为黄芪多糖i 、黄芪多糖h 等多种物质，主 要由葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖组成。现在研究发现，黄芪多糖 能激发机体产生大量白细胞干扰素、吞噬细胞和淋巴细胞；而且能强化体 内的体液免疫途径，产生大量的免疫球蛋白和补体，改善微循环，有效地 调理和增强机体的体液免疫和细胞免疫，提高机体免疫功能。而黄芪毒性 很低，小鼠以黄芪o 5 m l - 0 7 m l 灌胃急性毒理实验，4 8 小时无异常；大鼠每 天腹腔注射黄芪煎剂0 9 1 3 m l ，给药3 0 日的慢性毒性实验，其体重均有增 加，未见毒副作用 4 1 。 本实验在长期运动员实践的经验基础上，根据传统医学对虚劳的“补 气”治疗原则，选取黄芪作为消除运动员运动性疲劳及提高运动能力的有 效药物，通过游泳大鼠实验模型观察黄芪对大鼠骨骼肌糖代谢的影响，并 且探讨其疗效的作用机理，从而为运动员在中草药方面消除疲劳及提高运 动能力方面提供理论基础，并为黄芪的实际临床应用及开发提供科学依据。 1 2 文献综述 1 2 1 骨骼肌糖代谢与运动毹力 机体运动时，能量消耗明显增加，其消耗程度决定于运动强度和持续 的时间。人体活动的直接能源来源于三磷酸腺苷( a t p ) 的分解，如神经传导 兴奋时的离子转运、消化道的消化吸收、肾小管的重吸收、肌肉收缩等。 而最终的能量来源于糖、脂肪和蛋白质的氧化分解释放的能量以供a t p 的 重新合成。a t p 是大多数生理活动的直接来源，在体内贮量有限，约为 6 m m o l k g 湿肌，但它的转换速率高，再合成迅速，从而使能量供应不问断。 在人体内糖的贮存形式是糖原，运输形式是葡萄糖。运动时糖以无氧代谢 和有氧代谢的方式供能，它与运动能力的好坏密切相关。a t p 的再合成有 三条途径：一是磷酸肌酸的分解放能，即a t p 和磷酸肌酸( c p ) 构成磷酸 原系统。二是糖酵解生能。糖酵解过程是磷酸原系统供能向有氧氧化系统 供能的桥梁，其代谢产物是乳酸。三是糖、脂肪和蛋白质的氧化。有氧代 谢是耐力运动时的基本能量供应途径，而糖则是有氧代谢系统中最重要、 最经济、最快速的能源物质，机体6 0 的热能由糖供给。血糖是中枢神经 系统的基本燃料，也是长时间运动时骨骼肌可动用的重要肌外燃料，在亚 2 极量运动中，血糖在运动肌中供能作用十分突出。血糖浓度降低时，首先 影响中枢神经系统，所以肝糖原耗竭引起血糖下降而使运动肌供能不足， 导致外周疲劳，同时伴有中枢疲劳。肝糖原贮备对维持长时间运动时血糖 浓度起重要作用。随着运动强度、运动时间的增加，血糖耗竭，这时肌糖 原、肝糖原分解，补充葡萄糖。 1 2 2 中药黄芪的药理作用 我国药典规定1 5 1 ，药用黄芪有2 种：豆科植物膜荚黄芪( a s t r a g a l u s m e m b r a n a c e u s ( f i s c h ) b g e ) 和蒙古黄芪( a s t r a g a l u s m e m b r a n a c e u s b g e v a r m o n g h o l i c u s ( b g c ) h s i a o ) 的根。黄芪味甘，性微温，有补气升阳、益 卫固表、利尿消肿、托毒生肌之功效。现代研究分析，黄芪含有多糖、皂 甙、黄酮类化合物、生物碱、多种氨基酸、维生素以及硒、锌、铁等1 4 种 人体所需要的微量元素，其中黄芪多糖( a s t r a g a l u sp o l y s a c c h a r i d e sa p s ) 是黄芪主要生物活性成分。大量体内外实验及临床研究表明，a p s 具有增 强机体免疫功能、强心降压、降血糖、抗应激，抗肿瘤、抗病毒、抗辐射、 抗氧化等多种药理功效嘲。 1 2 2 1 中药黄芪对机体物质代谢的影响 黄芪中的黄芪多糖( a p s ) 能使小鼠肝脾细胞r n a 含量增加，使肝脾 细胞中碱性r n 。活力呈显著性下降，导致组织中r n a 含量积累，从而r n a 的合成代谢降低”l 。杨明等发现，a p s 具有增强核糖核酸酶抑制因子( m ) 的作用，导致核糖核酸酶活性下降，r j 有保护m r n a 的作用，能提高转录 和翻译效率：对r r n a 也有保护作用，能延长聚核糖体的半衰期i s 。李先荣 等报道，a p s 具有双向调节血糖的作用。对正常小鼠的血糖含量无明显影 响，但却使葡萄糖负荷后的小鼠血糖水平显著下降，并能明显对抗肾上腺 素引起的小鼠血糖升高的反应和苯乙双胍致小鼠实验性低血糖，丽对胰岛 素性低血糖无明显影响即。 1 2 2 2 中药黄芪的其他药理作用 血液动力学研究表明黄芪中的a p s 对微循环有一定改善作用。吕文伟 采用生理、生化、形态等1 7 项检测指标表明：a p s 对急梗犬心有改善心肌 收缩功能，缩小梗塞面积，减轻心肌损伤的作用。其机制可能与抑制 n a + k + a t p 酶活性和抗自由基损伤作用有关 l o l 。梁明等观察了黄芪冻干粉 ( l p a ) 对心脏的药理作用，采用l a n g e d o r f f 方法观察l p a 对冠状动脉血 流量，心肌收缩力及心率的影响，结果表明，l p a 可明显增加冠脉血流量 ( p 0 0 1 ) ，显著减慢心率( p 0 0 1 ) 和降低心搏幅度( p o 0 1 ) ，提示l p a 具有明显降低心肌兴奋性作用，从而导致心率减慢及心肌收缩力降低 1 1 1 。 黄芪在提高动物运动耐力的同时也具有增强或调节免疫的功能，使机 体的抗病能力增强，能够承受大运动量的训练，延缓衰老的出现。黄芪能 提高免疫球蛋白、促进抗体产生、对b 淋巴细胞免疫功能具有明显的增强 作用，对t 淋巴细胞功能也有增强作用【l2 】。黄芪多糖也具有免疫调节作用， 其机制大体上可通过对单核巨噬细胞、自然杀伤细胞( n k ) 、t 细胞、b 细 胞、细胞因子及神经内分泌免疫网络的调节实现提高机体免疫能力，达到 防病治病的目的”“。 黄芪可使机体的自由基防御体系处于较高水平，避免大运动量训练时 自由基对机体的损伤。黄芪能降低脑中单胺氧化酶b 的活性，减轻由于衰 老引发该酶活性升高，提高中枢儿茶酚胺的水平；黄芪多糖能升高因衰老 而下降的超氧化物歧化酶( s o d ) 水平；降低血浆中脂质过氧化物含量， 减少脂揭素形成，清除细胞中已形成的脂褐素；减少自由基生成，增加自 由基清除，减少因自由基引起的多种老年人疾病的发生。黄芪抗自由基的 作用一方面可能是黄芪对氧自由基生成体系的直接抑制，减少自由基的产 生；另一方面也可能是通过提高抗氧化酶s o d 的含量并增强其活力，加强 对氧自由基的清除，从而发挥抗脂质氧化使用。崔祝梅在黄芪多糖抗衰老 的实验中发现，黄芪多糖可明显降低大鼠血浆中过氧化脂质的含量，并可 使脾腊褐素颗粒分布和凝聚力随黄芪多糖的剂量增加而减少，显示黄芪多 糖具有抗衰老作用。a p s 对幼年大鼠红细胞s o d 含量无明显影响，而a p s 大小剂量组对老年大鼠均有明显提高。a p s 对大鼠血清皮质醇和睾酮实验 表明：a p s 剂量为5 0 m g k g 、1 0 0 m g k g 可明显提高老年大鼠血清皮质醇和 睾酮的含量【i “。 a p s 对小鼠实验性肝损伤有明显保护作用，可对抗四氯化碳、对乙酰 氨基酚和无水乙醇引起的小鼠血清谷丙转氨酶( a l t ) 和谷草转氨酶( a s t ) 4 的升高，同时可明显改善小鼠肝组织的病理变化【1 5 1 。近年来，临床和动物 实验研究发现a p s 对糖尿病及其肾脏病变患者有降低血糖、减少蛋白尿、 提高对胰岛索敏感性等作用。游利等发现，灌服a p s 有减少糖尿病大鼠肾 小球硬化指数和细胞外基质的积聚等改善物质代谢的作用。电镜显示a p s 组肾小球滤过膜结构与未治疗组相比有明显改善，大多数足突排列整齐清 晰，无明显增粗，基底膜增厚程度比未治疗组明显轻微，表明a p s 可减轻 糖尿病大鼠肾脏的损害l l ”。 1 2 3 中药黄芪对机体能量代谢、机体运动能力以及运动后疲劳恢复作用的 影响 运用疲劳和泻下因素塑造的大鼠脾气虚症模型具有骨骼肌能量代谢降 低的特点，表现为i 型肌纤维有氧氧化效率的显著下降，型肌纤维的糖 原含量锐减，糖酵解能力下降，m - a t p a s e 含量下降导致的肌肉兴奋收缩偶 联障碍，而黄芪为主的健脾理气方药对脾气虚导致的上述改变有良好的恢 复作用。人参、黄芪、白术为主的补脾活血中药可提高血清睾酮水平，加 速肌糖原恢复，并提高其储量，加速血液循环运输，葡萄糖进入肌肉再合 成肌糖原，从而提高运动能力【l “1 9 1 ；黄芪可滋养肾阴，具有增强内源性激 素再生的作用，提高大鼠应激能力【1 9 】；黄苠增强肌肉收缩力，提高耐力和 促进疲劳消除的作用，其效应可能与代谢产物( 乳酸与氨) 的加速消除， 血红蛋白( 1 i b ) 含量的提高，以及机体适应力的提高有关口o l ；黄芪、人参、 鹿茸、麦冬等中药具有强心、扩张冠状血管或外周血管等作用，能改善心 肌的能量代谢，使心脏的功能更好的适应机体的需要，增强机体的耐受力。 于忠学等通过实验观察复方黄芪无糖颗粒对异丙肾上腺素所致大鼠心肌缺 血能量代谢的影响证实，复方黄芪无糖颗粒可以显著提高心肌缺血大鼠 c a 2 + _ a t p 酶及m 9 2 + a t p 酶活性，从而改善心肌缺血大鼠的能量代谢【2 l l 。 李兴泰等发现，在小鼠慢性缺氧试验中，对线粒体耗氧速度分析得出 黄芪等补气药能不同程度的降低耗氧速度；同时可显著增加肌酸激酶活力 圆。他们从能量的生成、储存和调节3 个途径探讨补气与理气对慢性缺氧 鼠的作用，结果表明：补气药的作用趋势是降低耗氧速度与呼吸控制率， 升高肌酸激酶活力与肝细胞能荷值( 能荷e c 是生物组织能量状态的指标， 5 能荷的计算公式为：e c = 【( a t p ) + 1 2 a d p ) 】，【( a t f ) 4 - ( a d f 4 - ( a m p ) 】) ： 理气药的作用是升高耗氧速度、呼吸控制率和肌酸激酶活力，降低肝细胞 能荷值。而补气药与理气药对能量的生成和储存的影响程度存在着强弱之 分。人参、黄芪组的耗氧速度与呼吸控制率显著低于模型组，且其氧化磷 酸化反应线型表现一定程度的解偶联现象，呼吸控制率降低。表示a t p 的 生成减少，能量则以热的形式散布田】。人参、黄芪出现这种解偶联现象可 解释其温煦四肢、改善外周微循环的调理作用；人参、黄芪使线粒体的耗 氧速度降低可能与其抗缺氧作用相适应，这对机体是一种保护性适应。 先前的研究证实，黄芪具有增强耐力、延缓疲劳的作用。从生理学的 角度分析，由于肌细胞膜上的a t p 含量非常有限，而卜时k + a t p 酶 ( n a + - k + 蝴酶是一种膜蛋白，其利用a t p 储存的能量来保证n a + 、c 在膜 内外的穿梭，而离子在膜内外的这种穿梭运动是启动神经信号和其他生命 过程的基本步骤。) 又需消耗大量a t f ，因此持续运动后细胞膜a t f 含量明 显减少，再加上运动时自由基生成增多引起骨骼肌细胞膜脂质过氧化反应， 最终导致k + 通道大量开放，k + 大量释放至细胞间隙，这种变化最终导致动 作电位下降，促进疲劳发生刚。而黄芪中的黄芪皂甙能抑制n a + _ k + a t f 酶， 从而增强心肌收缩力，改善心功能，增加心输出量，黄芪可促进蛋白质合 成和细胞代谢，同时还能提高膜脂和膜蛋白抗御自由基攻击的能力【2 5 1 ；生 化方面，黄芪通过抑制钙调蛋白而抑制磷酸二酯酶活性，使环磷酸腺苷，环 磷酸鸟苷( c a m f c g m p ) 值升高，使血小板解聚，改善血液流变学，增强 机体抗缺氧能力【2 5 】；血液动力学方面，黄芪对微循环有一定改善作用，黄 芪注射液能降低血液粘度，改善红细胞的变形能力，增加携氧能力郾】。同 时还能增强小鼠运动过程中肝糖原的储备量，降低小鼠运动后血乳酸变化 幅度，雨对小鼠运动后血清尿素水平则无影响，因此具有抗运动性疲劳的 作用嘲。据推测黄芪提高机体的运动能力、延缓疲劳的可能机制是：( 1 ) 富含黄芪多糖、黄芪皂甙等营养物质，可显著降低耐力运动对肝脏、肾脏 以及肌肉的损伤作用；( 2 ) 提高机体内肌、肝糖原的含量，维持运动中血 糖稳定，保证了运动中的能量供给，从而显著延长大鼠运动时间；( 3 ) 可 能是含有促进抗氧化酶合成或激活抗氧化酶活性的物质，可以保护铜锌和 6 6 1 位组氨酸所形成的“咪唑桥”结构，保护含巯基抗氧化酶的二硫键不受 破坏，稳定酶的结构，提高抗氧化能力，从而提高运动能力。 黄芪在抗疲劳促恢复中也显示出明显的优势。黄芪健中汤通过增加摄 氧量、提高氧的组织利用率来促进疲劳恢复【3 1 。通过负重( 体质量的5 ) 游泳4 0 m i n 的小鼠疲劳模型观察到实验组小鼠游泳后b u n 曲线比对照组及 本组给药前显著降低，证明黄芪具有增加小鼠运动耐力抗疲劳的功效1 2 7 1 。 对含黄芪的中药复合饮料进行多项实验，结果表明：该饮料能改善细胞活 性，提高机体免疫、抗疲劳、抗窒息和抗衰老能力【2 引。对小鼠的抗疲劳实 验表明，参芪合剂具有明显的抗疲劳作用 2 9 1 。吕红、郭伟东等对复方黄芪 提取液抗运动性疲劳的实验结果表明，复方黄芪提取液能够延长小鼠的负 重游泳时间，而对小鼠体重增长无影响，说明该复方中药能提高机体的耐 力，具有抗运动性疲劳的作用跚。 综上所述，中医药在消除运动性疲劳方面大有作为，而关于中药黄芪 对提高机体运动能力、延缓疲劳方面的确切机理研究尚不完善。本实验对 无负重游泳大鼠设定5 个状态，通过测定5 个状态大鼠骨骼肌糖代谢相关 生化指标，阐述中药黄芪对大鼠机体骨骼肌糖代谢的影响，并且初步探讨 其在提高运动能力、延缓疲劳方面的作用机理。 2 实验研究 2 1 实验对象与方法 2 1 1 实验对象 选取8 周龄雄性w i s t a r 大鼠8 0 只，体重2 0 0 1 5g 。采用国家标准大 鼠饲料喂养，自由饮用纯净水。动物房内保持安静，室温保持在2 0 2 5 c ， 湿度保持在4 0 - 5 0 。分组如表l ： 表1 ：大鼠分组表 7 2 1 2 实验方法 2 1 2 1 药物 生药黄芪购自山东曲阜市育德堂药店。 黄芪水煎剂制备：取黄芪6 2 5 9 ，加蒸馏水2 5 0 0 m i ，浸泡2 4 h ，文火煎 煮1 5 r a i n ，用4 层纱布过滤，在8 0 ( 2 的恒温水浴中浓缩成相当于生药1 1 咖l 的水煎剂。后置于4 c 冰箱备用。 2 1 2 2 动物游泳运动模型 大鼠购来后动物房适应环境3 天，第4 天开始进行适应性游泳训练， 隔天进行一次，共适应性游泳3 次，每次游泳时间依次为1 0 m i n 、2 0 m i n 和 3 0 m i n 。游泳环境为高5 5 c m 、直径5 0 c m 的塑料桶，水深4 0 c m ，水温3 6 1 。适应性游泳目的是使大鼠熟悉游泳运动，同时凡不能完成运动或虽能 完成运动但出现异常表现者( 如动作不协调、直立性泳姿、自然沉降、眼 球充血、口鼻渗血等) 被淘汰。游泳时间在上午l o 点进行，游泳时用塑料 棒驱赶使之不停的游泳，游泳结束后用千毛巾擦干大鼠皮毛。第二次游泳 后大鼠随机分为灌服纯净水组( a 组) 和灌服黄芪组( b 组) ，每组再随机 分成安静对照、运动l 小时、力竭即刻、力竭恢复l 小时和力竭恢复1 2 小 时五个亚组。之后b 组每天早上8 点灌服定量黄芪煎剂，持续四天；a 组 在同一时刻灌服等量纯净水，持续四天。最后一次灌胃2 小时后，除安静 对照外，其它各亚组进行游泳运动。( 游泳力竭标准：大鼠沉于水底1 0 s 不 能返回水面。) 2 2 取材 按照对每只大鼠进行的记录，分别于相应状态下用断头器断头处死， 取血液于离心管，室温放置l h 凝固，凝固后用竹签沿试管壁四周轻轻剥离 血块，使血清尽快析出，后置低温离心机以3 0 0 0 r p m m i n 离心1 5 m i n ，取血 清- 2 0 c 低温保存备用。同时迅速取下大鼠右腿股四头肌，于冰生理盐水中 洗净血液，并用滤纸吸干水分后装入样品管中，迅速将之放入- 8 4 c 超低温 冰箱保存备用。 8 2 3 仪器和试剂 2 3 1 实验仪器 医用一次性注射器、恒温水浴锅、高速离心机、7 5 2 分光光度计、游泳 水桶、电子移液器、电子天平、匀浆器、混匀器、断头器、干燥箱、酶免 仪、超声波细胞粉碎仪等。 2 3 2 实验试剂 n a * _ k + - a t p 酶、m d h 、s d h 、l d 、l d h 、糖原测试试剂盒购自南京建成 生物工程研究所；血清胰岛素。胰高血糖素酶免试剂盒购于上海麦莎生物 科技有限公司。 2 4 指标测定 2 4 1 组织匀浆液制备 从超低温冰箱取出样本解冻，用生理盐水洗净，滤纸吸干，取股四头 肌o 3 - 0 4 9 ，用电子天平称重，按l ：9 的比例加入生理盐水中，在冰浴条件 下用匀浆器匀浆，之后用超声波细胞破碎仪破碎细胞，置低温离心机以 3 0 0 0 r p m m i n 速度离心1 5 m i n ，后取上清装入样品管中2 0 c 冷藏保存。 2 4 2 测定方法 n a + k + a t p 酶、m d h 、s d h 、l d 、l d h 、肌糖原各项指标的测定严 格按照试剂盒说明书进行，并在实验之前进行预实验，测定完毕后按说明 书计算所测指标浓度； 胰岛素、胰高血糖素，采用上海麦莎生物科技有限公司代理的美国a d l 公司的酶免试剂盒，严格按说明书进行操作。 2 5 统计处理 所有数据用平均值标准差表示。两组问差异比较，采用独立性t 检验， 显著性水平为p o 0 5 ) ( 如表2 ) 。 表2 ：a 、b 两组大鼠游泳力竭时间的比较 3 2 不同状态下，两组大鼠血清胰岛素浓度变化 力竭即刻状态下，b 组血清胰岛素浓度极显著离于a 组( p o 0 5 ) ( 如表3 ) 。 至塑三一丕旦鉴查工垒! 里酉2 垦奎鼠血清胰岛素浓度变化的比较( u g ，m 1 ) 注：表示与a 组相比较p o 0 1 3 3 不同状态下，两组大鼠血清胰高血糖素浓度变化 运动l h 时，b 组血清胰高血糖素浓度显著高于a 组( p o 0 5 ) ( 如 表4 ) 。 塞兰! 至旦鉴查! 垒：堡堕丝查塑堕煎胰高血糖素浓度变化的比较( u g m ! ) 1 0 续表4 注：表示与a 组相比较p 0 0 5 3 4 不同状态下，两组大鼠骨骼肌糖原含量的变化 安静状态下，b 组肌糖原含量显著高于a 组( p o 0 5 ) ；运动l h 即刻、 力竭即刻、力竭恢复l h ，b 组极显著高于a 组( p o 0 1 ) ( 如表5 ) 表5 ：不同状态下各组大鼠骨骼肌肌糖原含量变化的比较( r a g g ) 3 5 不同状态下，两组大鼠骨骼肌中n a + - i c - a t p 酶活性的变化 安静状态、运动1 h 即刻、力竭即刻时，b 组大鼠骨骼肌中n 矿k + _ a t p 酶活性极显著低于a 组( p o 0 5 ) ( 如表8 ) 。 表8 ：不同状态下各组大鼠骨骼肌m d h 活性变化的比较( u m g p r o t ) 3 8 不同状态下，两组大鼠骨骼肌l d 含量的变化 各个状态下，b 组大鼠骨骼肌l d 含量较a 组下降，但无显著差异 ( p o 0 5 ) ( 如表9 ) 。 表9 ：不同状态下各组大鼠骨骼肌l d 含量变化的比较( m m o t g p r o t ) 3 9 不同状态下，两组大鼠骨骼肌l d h 活性的变化 各个状态下，b 组l d h 活性较a 组升高，但无显著差异( p o 0 5 ) ( 如 表1 0 ) 。 表l o ：不同状态下各组大鼠骨骼肌l d h 活性变化的比较( u g p r o t ) 4 分析与讨论 4 1 黄芪对大鼠游泳至力竭时间的影响 本实验研究发现，灌服黄芪煎剂组大鼠游泳至力竭时间较灌服纯净水 组延长，游泳时间的长短可以反映动物运动能力的水平，而运动耐力的提 高则是抗疲劳能力加强最有力的表现。本实验结果提示，黄芪可以促进大 鼠骨骼肌糖原恢复，提高大鼠机体糖代谢相关酶活性；另外推测黄苠中的 有效成分可以降低运动对机体的损伤，从而延缓大鼠运动性疲劳的产生。 这与先前的研究有一致性。先前的研究证实，黄芪中黄苠皂甙能抑制 卜a + - k + a t p 酶，增加心输出量，促进蛋白质合成和细胞代谢，提高膜脂和 膜蛋白抗御自由基攻击的能力【2 5 】；黄芪还可以增强机体抗缺氧能力 2 s l ，增 强小鼠运动过程中肝糖原的储备量，降低小鼠运动后血乳酸变化幅度瞄l ； 人参、黄芪、白术为主的补脾活血中药可加速肌糖原恢复，并提高其储量， 提高运动能力”“。 4 2 不同状态下，大鼠血清胰岛素浓度的变化趋势及其发生机制 胰岛索由胰岛8 细胞合成并分泌的，是促进合成代谢的激素，在调节 机体代谢方面总的趋势是促进机体内代谢性物质以不同的形式储存。因此 通常称为“储存激素”。调节胰岛素分泌的因素，一是血糖浓度的调节，如 血液中的葡萄糖、氨基酸和自由脂肪酸都可以作为引起胰岛素分泌的因素， 葡萄糖是其中最主要的胰岛素分泌刺激物，也是最基本的调节因素。血糖 浓度升高，会刺激胰岛b 细胞加大分泌胰岛素。反之，胰岛o 细胞分泌胰 岛素会降低；二是激素的调节作用，许多激素会影响胰岛索的分泌，如甲 状腺激素、生长素、皮质醇及胰高血糖素等。胰高血糖素可通过对胰岛 细胞的直接调节作用和升高血糖的间接调节作用来刺激胰岛素的分泌；三 是神经的调节，交感神经兴奋时，可减少胰岛素的释放；当副交感神经兴 奋时，促进胰岛素的释放。 胰岛素是与在运动中直接能量供给源的中间代谢有关的激素，如它可 促葡萄糖磷酸化生成葡萄糖6 磷酸，并进一步氧化生成丙酮酸，并通过增 强磷酸酶的作用，使丙酮酸生成乙酰c o a ；促进肌细胞摄取葡萄糖、增加 肌糖原含量。几乎所有的研究都指出【3 i 椰l ，一次急性运动可使血清胰岛素 浓度降低，其降低程度与运动强度的大小和持续时间有关。一般来说，胰 岛素大幅度降低常见于持续2 3 小时达到力竭的运动，其胰岛素浓度可降至 休息值的一半以下。运动中胰岛素水平适当降低具有一定生物学意义，它 可使促进肝糖原分解的激素作用占优势地位，维持血糖水平。另外，还可 以抑制运动中肌、肝、脂肪组织从血中摄取葡萄糖。这样，一方面防止血 糖下降；一方面抑制运动肌和其他组织中糖原、脂肪的再合成，有利于运 动肌组织中糖原和脂肪分解，促进糖、脂肪的利用。长时间耐力运动导致 血糖水平下降，同时胰岛素浓度降低。方升、杨琨等在研究葛根总黄酮及 大强度耐力训练对大鼠体内糖和脂肪代谢影响的实验结果显示，力竭组大 鼠血清胰岛素水平较安静组有明显下降趋势，他们认为这可能与长时间的 1 4 运动引起血糖水平降低有关l a 4 1 ；周亮、李香华、汪保和研究人参皂甙r g l 对大鼠运动过程中血糖及相关调节激素影响实验结果显示，大鼠游泳l h 后， 运动对照组血清胰岛素水平显著低于安静组，且随着游泳时间的延长，运 动对照组血清胰岛素浓度下斛粤。 关于急性运动对胰岛素分泌的调节机制：方面，血糖是影响胰岛素 分泌的重要因素之一，血糖降低可抑制胰岛素的分泌。g a l b o 等( 1 9 7 7 ) 证 明，在长时间精疲力竭运动的后期出现血糖浓度降低时，以静脉输送葡萄 糖达到高血糖状态，血清i n s 浓度仍然处于低水平状态，去甲肾上腺素浓度 仍然是高水平状态p 6 1 ，所以运动时i n s 的分泌受血糖浓度的影响大为削弱， 故运动时还存在其他机制影响胰岛素分泌的减少。另一方面，引起运动时 胰岛素分泌下降的原因可能是运动时a 肾上腺素能活动增强，通过去甲肾 上腺素作用于胰岛b 细胞膜上的a 受体抑制胰岛素的分泌t 3 r l 。另外，运动 时i n s 外周清除率的增加是导致血清i n s 浓度降低的另一原因。 b j o m t r o p ( 1 9 8 1 ) 用掰i 标记h 塔注入动物的门静脉，根据峭i 的消失计算h l s 的清除率。结果表明，运动导致血清i n s 含量降低的机制，1 3 归于胰岛b 细胞分泌减少，2 3 归于外周清除率的增力n p s l 。运动时外周清除率的升高可 能包括两个方殛，一方面是运动时肝血流量降低，大量i n s 离开胰腺滞留在 门脉系统，在肝脏中降解增加；另一方面，收缩肌群或其它组织对i n s 的摄 取量增加。众多研究表明，运动训练可使骨骼肌对i n s 敏感性升高，从而使 运动时，在血清i n s 降低的情况下，i n s 与肌细胞膜上的受体结合，促进葡 萄糖的转运。b i s g e r 等( 1 9 8 1 ) 发现，运动时血液中单核细胞膜h 塔受体结 合i n s 的数量增多，导致血清i n s 的降低。 本实验结果( 如图1 ) ，大鼠无负重游泳l h ，其血清胰岛素含量略有降 低，此时包括血塘、糖原含量降低不明显，肌糖原从血液中摄取葡萄糖量 增加不明显，肝糖原又可分解补充血糖；而在力竭即刻，血清胰岛素含量 下降明显，与安静对照组相比有极显著差异性( p o 0 1 ) ，研究表明，在长 时间运动至疲劳的过程中，当运动到9 0 1 5 0 分钟时，血糖就会出现显著降 低。由于长时间运动导致肌糖原大量消耗，随着运动的进行，骨骼肌从细 胞外摄取葡萄糖增加，以满足肌肉收缩对能量的需要，这样势必导致血糖 降低：为了维持血糖的相对稳定，机体通过内分泌调节( 糖皮质激素和胰 高血糖素分泌增加，而胰岛素的分泌受到抑制) ，增加肝脏的糖异生作用和 肝糖原分解，从而使肝糖原下降和肝葡萄糖输出增加；a 肾