递增负荷运动大鼠组织自由基代谢变化及营养干预的影响研究

麻春雁　曹建民　王　琳　赵德岭　樊庆敏

摘要：大负荷递增负荷运动导致自由基的生产增加是影响运动能力的重要因素。对长期递增负荷运动大鼠组织自由基代谢状况及营养干预后自由基代谢变化进行研究。研究结果：长期递增负荷运动导致骨骼肌、肝脏SOD、GSH-PX酶活性显著降低，组织自由基代谢紊乱；营养干预显著提高运动大鼠组织SOD、GSH-PX酶活性，营养补剂对改善运动训练造成的自由基紊乱具有积极意义。

关键词：递增负荷；自由基；营养

中图分类号：G804.7文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)03-0343-03

肌肉组织是运动系统的重要组成部分，肌细胞功能的是否正常与机体的运动能力密切相关。肝脏是人体的最大腺体，在物质代谢中起重要作用，脂肪的吸收、分解和保存；糖的分解和糖异生；蛋白质的分解与合成都与肝脏密切相关，肝脏功能的降低也是影响身体机能的重要因素。运动时这些重要组织会产生大量自由基，自由基对这些组织细胞膜的攻击是引起组织损伤的原因之一，从而导致这些组织功能的降低，进而造成运动能力的降低。本研究通过对长期递增负荷运动训练大鼠骨骼肌、肝脏组织内自由基代谢情况的研究，了解大负荷运动组织内自由基代谢变化的规律，探询自由基变化对运动能力的不利影响；并且应用营养补剂对长期递增负荷运动大鼠进行干预，研究营养补剂对自由基代谢的影响，为今后在运动实践中提供良好的抗氧化剂提供理论依据。

1实验材料与方法

1.1实验动物与分组雄性Wistar大鼠30只，体重(200±15)g，由中国医学科学院实验动物研究所提供。动物许可证编号：SCXK11－00－0006，动物级别：二级。将大鼠随机分为3组，C组（对照组，n=10）；E组（递增负荷跑台运动组，n=10）；EN组（递增负荷跑台运动+营养补充组，其在第五周跑台训练结束后进行营养补充，共补充6周，n=10）。动物饲料为全价营养颗粒饲料，由北京科澳协力饲料有限公司提供。京动许字（2000）第15号，含铁量32.1 mg/100 g。动物饲养环境温度(23±2)℃，湿度40%～60%。大鼠分笼饲养，每个鼠笼5只。自由饮食，自然昼夜节律变化光照。实验动物分组情况见表1。

1.2运动方式E组和EN组大鼠在杭州段氏BCPT－96型跑台上进行11周递增负荷跑台训练。训练时采用跑台坡度为0°，跑台速度为30 m/min，每周训练6 d，周日休息。如果训练过程中大鼠出现严重力竭症状：后肢蹬地无力，腹部与跑道面接触，连续施加机械刺激大鼠不能继续跑动，则允许其休息2～5 min。整个运动过程中，未使用电刺激(表2)。

1．3营养补剂成分及补充方法补充营养主要含中药和维生素C、维生素E等组成。从第6周训练开始，EN组的每只大鼠于每日两次训练结束后30 min后以灌胃方式补充复合制剂，每次1 mL。 C组和E组大鼠以灌胃方式补充等量蒸馏水。

1．4取样方法及样品保存根据分组要求，在最后一次运动后24 h对各组进行取样。以2％戊巴比妥实行腹腔注射麻醉，迅速取出大鼠腓肠肌、肝脏。取组织块（0．8 g左右）在4℃的生理盐水中漂洗，除去血液，滤纸拭干，称重，放入10 mL的小烧杯内。取预冷的生理盐水，用玻璃匀浆器进行组织匀浆，制备10%匀浆液，用普通离心机3 000 r/min左右离心15 min，离心好的匀浆留上清弃下面沉淀。上清液用于各种指标的测定。

1．5测试方法

1．5．1丙二醛（MDA）的测试方法试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。严格按照试剂盒说明书操作。

1．5．2超氧化物歧化酶（SOD）的测试方法试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。严格按照试剂盒说明书操作。

1．5．3谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的测试方法试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。严格按照试剂盒说明书操作。

1．5．4组织蛋白含量的测定试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。严格按照试剂盒说明书操作。

1．6数据处理方法实验数据采用SPSS统计学软件包进行one-way ANOVA检验，显著性水平为P＜0．05，非常显著性水平为P＜0．01。实验数据由平均数±标准差表示。

2结果

2．1营养干预对递增负荷运动大鼠骨骼肌MDA、SOD、GSH-PX值递增负荷跑台运动后，E组与C组大鼠比较，骨骼肌中MDA无显著性差异。E组大鼠骨骼肌中SOD活力、GSH-PX活力与C组大鼠比较明显降低，有非常显著性差异（P<0．01）。

EN组大鼠骨骼肌中MDA、SOD活力、GSH-PX活力与C组相比无显著性差异。EN组与E组大鼠比较，骨骼肌中MDA无显著性差异。EN组大鼠骨骼肌中SOD活力、GSH-PX活力比E组高，有非常显著性差异（P<0．01）。

2．2营养干预对递增负荷运动大鼠肝脏组织MDA、SOD、GSH-PX值

递增负荷运动后，E组大鼠肝脏组织中MDA与C组比较无显著性差异。E组大鼠肝脏组织中SOD活力、GSH-PX活力比C组显著性降低（P<0．05）。EN组大鼠肝脏组织中MDA、SOD活力、GSH-PX活力与C组相比无显著性差异。EN组与E组大鼠比较，肝脏中MDA无显著性差异。SOD、GSH-PX活力比E组显著性增高（P<0．05）。

3分析与讨论

自由基是指能独立存在的，含有未成对电子的原子、原子团或分子。氢原子是结构最简单的自由基。M．Gomberg于1900年第一次制得三苯甲基自由基，确定了自由基的概念［1］。在正常情况下，体内自由基不断产生，也不断被清除，保持一个动态平衡。由于自由基含有未配对的电子，其极容易与含有双键的生物大分子、细胞膜或亚细胞器膜反映发生反应，当自由基产生过量，或机体清除自由基的功能减弱，造成自由基生产急剧增加时，易造成生物大分子、细胞膜或亚细胞器膜的功能改变，使生物大分子、细胞膜损害，导致疾病和衰老的发生。人体内，大约95%的自由基为氧自由基［2］。

肌肉组织是运动系统的重要组成部分，肌细胞功能的正常与否与机体的运动能力密切相关。肝脏是人体的最大腺体，在物质代谢中起重要作用，脂肪的吸收、分解和保存；糖的分解和糖异生；蛋白质的分解与合成都与肝脏密切相关［3］。此外，肝脏还是机体主要的产热器官并有解毒的作用。肝脏功能的正常是提高运动水平的重要保障。由于骨骼肌、肝脏在运动中的重要作用，关于运动训练对骨骼肌、肝脏自由基代谢的研究很多。机体各组织内脂质过氧化产物及抗氧化酶活性在训练后变化各异，这可能与实验所采用的运动方式、运动强度、持续时间和采样时间的不同有关。这些因素可能是影响抗氧化酶活性的重要因素，是最终决定自由基反应过程的机制［4］。MDA是自由基发生脂质过氧化后的产物，其生产量的多少间接地反映自由基代谢的情况以及造成细胞膜的损伤情况；而SOD与GSH-PX酶活性则是水解自由基的主要酶类，其活性反映机体自由基水解的能力。因此，MDA水平和SOD与GSH-PX酶活性共同反映机体自由基的整体代谢情况。

从本试验表3、4的结果来看，经过11周递增负荷运动，运动组骨骼肌和肝脏中MDA有升高的趋势，但是与对照组之间比较没有显著性差异；运动组大鼠安静时骨骼肌SOD与GSH-PX活力非常显著性低于C组大鼠，肝脏组织中SOD、GSH-PX活力显著性低于C组大鼠。这一结果与史亚丽［5］的研究结果一致。这说明，长期递增负荷运动导致运动组大鼠安静时骨骼肌、肝脏组织中抗氧化酶活性显著低于对照组大鼠。SOD是最重要的抗氧化酶，SOD可催化O₂．-岐化为过氧化氢和氧气，它可特异性的清除超氧阴离子自由基［3］。GSH-PX是机体内广泛存在的一种重要的还原过氧化氢（H₂O₂），谷胱甘肽过氧化物酶含有硒，存在于细胞内，肝、红细胞活性最高，肾、肺次之，肌肉最低，它属于过氧化物酶类，过氧化物酶类和过氧化氢酶都可清除生物体内产生的H₂O₂，它与CAT的区别在于CAT催化H₂O₂分解为水和氧气，而Px则催化过氧化氢氧化其他底物后才产生水［4］。虽然运动组骨骼肌和肝脏中MDA与对照组没有显著性差异，这可能是由于本试验测的是大鼠宰杀前最后一次运动结束24 h后组织内的MDA，没有在长期递增负荷运动所造成的大鼠骨骼肌和肝脏自由基生产的峰值时采样所致。这时，机体虽然在运动时产生大量自由基，但是在采样时大量自由基已大部分被抗氧化系统消除有关。但是，本实验结果运动组骨骼肌和肝脏组织中SOD与GSH-PX抗氧化酶活力的显著下降对机体来说是一种不利的改变。正是由于长期递增负荷运动导致抗氧化酶活性的下降会打破原有自由基代谢平衡，使自由基产生相对增多，这些相对过多的自由基会对骨骼肌和肝脏等组织造成损害，最终导致运动能力的降低。

长期大负荷运动导致运动组大鼠骨胳肌、肝脏SOD与GSH-PX的活性下降，其原因可能与下列两方面的因素有关：1) 力竭运动使氧自由基生成增多，抗氧化酶及构成抗氧化酶的组成物质过度消耗［7］。如SOD的组成物质铜、锌，GSH-PX的必需部分硒等。如果这些物质得不到及时有效的补充,长此以往，导致组织内抗氧化酶活性的下降。2) 长期力竭运动导致体内PH值、血浆渗透压等内环境以及激素水平的变化［8］，影响了抗氧化酶的活性。因此，对进行长期大负荷训练的机体应该注意监控和采取有效手段来防止SOD及GSH-PX活性的下降。

本实验结果表明营养干预具有降低骨骼肌和肝脏MDA的趋势，显著的升高了由于长期递增负荷运动造成运动大鼠的骨骼肌和肝脏的SOD与GSH-PX酶活性。表明营养干预对提高机体组织抗氧化酶的活性具有积极的意义，其是通过提高长期递增负荷运动大鼠组织抗氧化酶活性，来改善由于长期递增负荷运动造成的自由基代谢的紊乱，调节自由基代谢的平衡。

本实验在参照前人实验的基础上，根据中药调理的具体方药使用，选择西洋参、淫羊藿、红景天、枸杞子、五味子等组合配方。西洋参益气生津，养阴清热。淫羊藿用于补肾壮阳，具有调节下丘脑－垂体－性腺轴机能的作用，通过淫羊藿的补充，可以缓解由于大强度的递增负荷运动对下丘脑－垂体－性腺轴机能的抑制作用和紊乱状态，使该轴的机能得到良好的恢复，促进睾酮的分泌，促进各种酶的合成，提高机体的抗氧化能力。红景天能增强身体消除自由基的能力，阻止过氧化反应，因而增进细胞代谢与合成，促进细胞生长，提高细胞生命活力，延缓细胞衰老，而具有抗老化作用［9，14］。枸杞含有枸杞多糖，其具有促进机体SOD活性明显提高的作用，说明枸杞具有明显的抗疲劳作用和抗衰老作用［10，13］；何首乌有通过提高机体内源性SOD酶的活性，清除氧自由基对机体的损伤的作用［11］；麦冬和五味子可提高总抗氧化能力［12］。同时本实验采用的营养补剂中还含有维生素C和维生素E。VC是一个温和的还原剂，即它易被氧化，而保护其它物质不被氧化［3］。VE是最主要的生物自由基清除剂之一。VE为脂溶性的，它能插入到含不饱和脂肪酸的生物膜中，使生物膜自由基还原成非自由基，而自身被氧化，防止不饱和脂肪酸的氧化；另外，VE还有淬灭单线态氧的功能；它在体内与Vc、GSH、NADPH构成一个有效的氧化还原链，在抗氧化过程中呈往复循环氧化还原过程［15-17］。抗氧化剂正是在各种活性氧引起各种生物损伤前即将其淬灭或抑制氧化扩散及提高机体内源性清除活性氧酶系统活性和数量的营养［18］。实验表明本实验所采用的营养补剂对改善自由基代谢具有显著的作用，对维持和提高运动能力有利。

4结论

1) 长期递增负荷运动导致大鼠骨骼肌、肝脏SOD及GSH-PX活性显著下降，导致组织自由基代谢紊乱，影响运动能力；

2) 营养干预显著提高递增负荷运动大鼠骨骼肌、肝脏SOD和GSH-PX的活性，可以改善由于长期递增负荷运动造成的自由基代谢紊乱，营养补剂对提高运动能力具有积极意义。

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