复方中药制剂对运动训练大鼠运动能力的影响

曹强军 张 彪 林丽芳

(1.陕西航空职业技术学院 汉中 723102;2.福建龙岩学院 龙岩 364000)

复方中药制剂对运动训练大鼠运动能力的影响

曹强军1张 彪1林丽芳2

(1.陕西航空职业技术学院 汉中 723102;2.福建龙岩学院 龙岩 364000)

目的：通过观察复方中药制剂和运动训练对大鼠股四头肌运动能力的影响,探讨复方中药提取物对提高机体糖代谢和运动能力的作用,为更好的指导运动训练、增强运动能力提供科学依据,为有效提高能量代谢中成药的开发奠定理论基础。结果：(1)力竭时间,D组大鼠力竭时间相比其它3组极显著延长(P<0.01);C组显著长于A组(P<0.05);B组极显著长于C组(P<0.01)。(2)大鼠股四头肌肌糖原含量安静状态下,D组极显著高于A组、B组和C组,C组和B组显著高于A组;定量负荷,D组极显著高于A组和B组,B组极显著高于A组;力竭即刻,D组极显著高于A组和显著高于B组,B组和C组都显著高于A组;力竭恢复12h,D组极显著高于A组和显著高于B组、C组,A组极显著低于B组和C组;力竭恢复24h,D、C组极显著高于A组,B组显著高于A组。结论：(1)运动训练可以提高大鼠股四头肌肌糖原的含量和促进恢复过程中肌糖原的合成,提高运动能力;(2)单纯饮用复方中药制剂可以提高大鼠股四头肌肌糖原的含量和促进恢复过程中肌糖原的合成;(3)运动训练结合饮用复方中药制剂在增加大鼠股四头肌肌糖原的含量,减缓运动过程中肌糖原较少,促进恢复过程中肌糖原的合成效果最明显,提示复方中药制剂能够促进机体糖代谢能力,更好提高运动能力。

糖代谢;肌糖原;复方中药制剂;大鼠;动物实验

目前,在体育运动中关于中草药提高能量代谢的研究多集中在补脾、补肝和补气来消除运动性疲劳、促进机体机能恢复等方面的研究取得了重大进展。但是,以往的研究多集中于单方或复方中药对动物或人体运动训练能量代谢的影响,而采用复方中药提取物对提高运动能力并不多见,少有的报道其结论也不尽相同。

本研究选用灵芝多糖、黄芪多糖、枸杞多糖、人参、葡萄籽等11味中药提取物配成中药制剂,通过观察大鼠安静对照组、运动训练组、安静服药组、运动服药组分别在安静、定量负荷、力竭即刻、力竭恢复12h、力竭恢复24h五种不同功能状态骨骼肌肌糖原含量以及力竭时间,研究多味复方中药提取物制剂对训练大鼠运动能力的影响。目的就在于更好地将中药应用于运动训练实践中,为科学合理应用中药来提高人体运动能力寻求理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

由山东鲁抗医药股份有限公司提供8周龄雌性Wistar大鼠160只,体重200g左右,国家标准啮齿类动物干燥饲料喂养,自由进食饲料和冷开水。鼠饲养环境保持安静,室温为18～25℃,湿度为40%～50%。正式游泳训练前选取健康,能协调游泳的大鼠140只进行实验。

1.2 研究方法

1.2.1 中药制剂及给药方案

由灵芝多糖、黄芪多糖、枸杞多糖、人参皂甙、葡萄籽等11味中药提取物按一定比例与纯净水配制成“复方抗氧化制剂饮料”。调味剂为纯度≥95%甜菊糖。

大鼠入住动物房适应性饲养3d后开始游泳训练。A、C组自由饮用纯净水,B、D组自由饮用复方抗氧化中药制剂。每天训练后给服药组大鼠饮用水瓶中加入定量的中药制剂饮料饮用至饮用达到要求剂量方可更换纯净水。B、D服药组大鼠饮用制剂时间从游泳训练开始直至训练结束共8周。

1.2.2 分组及运动训练模型

各组大鼠适应性饲养一周,在入住动物房3d后进行试游泳训练,淘汰体质弱及病态大鼠。正式游泳训练前将140只大鼠随机分为4组：A(安静对照组)、B(运动对照组)、C(安静服药组)、D(运动服药组),每组35只。A、B组每日自由饮用纯净水,C、D组自由饮用复方抗氧化中药制剂。B、D运动训练组大鼠游泳环境为高100cm、直径 70cm的圆形塑料桶,水深 55cm,水温 32-35℃,先进行适应训练时间为15min/d,共6d。B、D组持续进行8周游泳训练,尾部负重,重量为体重的3%。训练方式为递增负荷游泳训练第一周训练时间为30min,之后每周递增训练时间10min,最后训练周时间为100min,共持续训练8周。每周一上午称大鼠体重,每周训练6d休息1d。大鼠力竭运动及定量运动时负重量为自身最后一次所称体重的4%。

1.2.3 动物处死方案

训练8周后 A、B、C、D四组大鼠分别按5个状态亚组即安静状态、定量运动1h、力竭运动后即刻、力竭恢复12h、力竭恢复24h组共20个亚组,每个亚组7只。对大鼠断头处死,心脏取血于低温离心机2500r/min离心,取上清液存于-84℃超低温冰箱待测;大鼠运动力竭标准,大鼠沉入水面下10s不能自主浮出水面,且放在平板上无法完成翻正反射视为力竭。

1.2.4 指标测定

组织匀浆液制备：从超低温冰箱中取出样品,解冻,用生理盐水洗净,滤纸吸干用电子天平称重,按1∶9的比例加入生理盐水后,在冰浴条件下用匀浆器匀浆,剪取0.3g左右的股四头肌,按 W/V=1/9加入预冷的生理盐水,匀浆后放入4℃的冷冻离心机,以3000rPm离心15min,离心后取上清装入样品管中4℃冷藏待测。

测定指标、仪器与方法：肌糖原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。

1.2.5 实验仪器和试剂

试验仪器：752型紫外分光光度仪、722型分光光度仪等。

实验试剂和药品：肌糖原、考马斯亮蓝测试试剂盒均购于南京建成生物工程研究所。

1.2.6 统计方法

采用SPSS12.O统计软件对所得数据进行统计分析,进行独立样本 T检验,显著性水平p<0.05。

2 结果

2.1 各组大鼠游泳至力竭的时间比较

D组大鼠力竭时间相比另外三组极显著性延长(P<0.01);A组与B组极显著缩短(P<0.01),且A组显著性短于C组(P<0.05);B组极显著性长于C组(P<0.01)。

表1 各组大鼠游泳至力竭时间比较(n=21)

2.2 不同状态大鼠股四头肌肌糖原含量(表2)

安静状态下,D组极显著高于A组、B组和C组,C组和B组显著高于A组;定量负荷,D组极显著高于A组和B组,B组极显著高于A组;力竭即刻,D组极显著高于A组和显著高于B组,B组和C组都显著高于A组;力竭恢复12h,D组极显著高于A组和显著高于B组、C组,A组极显著低于B组和C组;力竭恢复24h,D、C组极显著高于A组,B组显著高于A组。

表2 不同状态下各组大鼠肌糖原含量一览表 (单位mg/g)

2.3 安静状态下肌糖原含量与运动时间的关系

本研究结果显示(图1)安静状态下安静对照组肌糖原含最量低,在完成相同负荷运动时,最早达到力竭;而运动服药组肌糖原含量最高,运动能力最强。运动、服药、运动服药均能不同程度提高运动前糖原含量,但运动服药方案对安静状态下大鼠肌糖原含量提高最显著。

图1 安静状态下肌糖原含量与运动时间

2.4 运动过程各组肌糖原变化情况

本实验方案结果显示(见图2),在运动过程中,运动至1h时(定量负荷状态)运动服药组肌糖原最高,运动对照组和安静服药组差不多,安静对照组含量最低;从安静状态至运动1h肌糖原下降幅度看,安静对照组下降最大,安静服药组次之,运动服药组下降幅度最小。

图2 运动过程各组肌糖原变化

2.5 运动后肌糖原的恢复情况

本实验结果(见图3),力竭后12h各组肌糖原含量比力竭即刻有较大幅度的恢复,力竭后24h各组肌糖原比力竭后12h稍有升高,但还是没有完全恢复到安静状态下肌糖原含量水平,只有安静服药组出现超量恢复。

图3 运动后肌糖原的恢复

3 分析与讨论

3.1 安静状态下肌糖原含量与运动能力

运动时肌糖原是骨骼肌的主要能量来源,长时间(45～200min)大强度运动,运动前肌糖原储量在运动达到力竭的时间长短方面起决定作用,直接影响运动能力。在65%～85%最大摄氧量强度运动中肌糖原消耗导致运动疲劳的原因在于：糖原在肌细胞内分隔存在,当运动肌内糖原耗尽时,难以从非运动肌内得到补充;在完成相同负荷运动时,肌糖原含量低者,肌肉要较多地吸取血糖供能,可引起低血糖症,影响中枢神经系统的能量供应。肌糖原是脂肪氧化供能的代谢引物,缺糖将影响脂肪氧化供能的能力和供能量;肌糖原储量不足,脂肪酸供能比例增加,使运动能力下降[1～2]。

有氧耐力训练和复方中药制剂均能提高大鼠肌糖原储备和运动能力;同时也证明运动前肌糖原储量决定达到运动力竭的时间,直接影响运动能力。这一结果和大多数文献报道是一致的。原因一是复方中药制剂的有效成分是一些含多糖的中药提取物,如黄芪多糖、灵芝多糖、枸杞多糖等。黄芪多糖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,黄芪多糖 I由葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖组成的杂多糖,而多糖Ⅱ和Ⅲ仅由葡萄糖组成葡聚糖。补糖有利于肌糖原和肝糖原的合成这一观点已经被国内外学者所证实,Nilson等[3]1974年研究发现果糖和葡萄糖对肌糖原和肝糖原合成影响。刘小杰等[4]对补糖促进糖原合成方面做出了总结,认为葡萄糖吸收最快,对于补充肌糖原最有效。而本研究不同于其他学者就在于此复方不单纯有多糖类提取物,还加入了人参、葡萄籽和芦荟等提取物从消除自由基、提高机体免疫力、消除炎症、修复损伤等方面来提高糖原的合成[5～7]。二是长期耐力训练可以刺激肌糖原的合成。目前研究认为刺激肌糖原的合成有以下几方面：①可以增加肌细胞对胰岛素的敏感性,②使膜上的葡萄糖载体数量增加,③增加细胞膜对葡萄糖的通透性[8]。这几方面的作用增加都能使葡萄糖更多地进入肌细胞,并加速肌糖原的合成。肌糖原贮量的增加,一是可以为肌肉收缩提供更多的燃料;二是可以节省血糖的利用,推迟耐力运动性疲劳的出现[9]。运动训练可提高骨骼肌对胰岛素的敏感性,增加 GLUT4含量,增加血流。运动适应有益于葡萄糖摄取且能促进肌糖原合成,所以长期耐力训练可提高骨骼肌中糖原的含量[10]。长期运动训练可提高肌细胞利用脂肪酸和血糖的能力,运动中表现出糖原节省化[11]。

运动服药组大鼠安静状态下肌糖原含量的增量并不是运动对照组大鼠安静状态下和安静服药组安静状态下增量之和,而是略小于二者之和,这说明运动和复方中药制剂的刺激都能提高安静状态肌糖原的储量,两者的交互作用可能更加促进肌糖原的合成。至于运动服药组大鼠安静状态下肌糖原含量低于运动对照组大鼠安静状态下和安静服药组安静状态下增量之和,这一现象的机制尚不明了,有待于进一步研究探讨。

3.2 运动过程中肌糖原含量与运动能力

本实验结果显示,在运动过程中,运动至1h时(定量负荷状态)运动服药组肌糖原最高,运动对照组和安静服药组差不多,安静对照组含量最低;从安静状态至运动1h肌糖原下降幅度看,安静对照组下降最大,安静服药组次之,运动服药组下降幅度最小。原因可能是运动和复方中药的双重刺激更能促进细胞对葡萄糖的摄取,依靠中药促进脂肪利用、促进糖异生,从而节约糖原及加速合成糖原;此类中药能促进其他能源物质的利用出现糖原的节省,从而出现同等负荷运动肌糖原消耗减少的状况。长时间大强度(力竭即刻)时运动服药组大鼠肌糖原下降幅度最大,安静服药组次之,运动对照组下降幅度最低。这说明复方中药制剂对长时间耐力运动能力的干预要优于运动训练,运动服药组大鼠对长时间大强度运动适应能力明显强于其它三组。原因可能是复方中药制剂中的某些成分动员其他供能物质的分解保护和节省了机体内的肌糖原;还能促进血流通畅,提高营养物质的运输能力。Ferrando等[12]发现人参皂甙可以提高LDH活性,加速糖异生,节约了糖原的消耗还能促进机体对葡萄糖的摄入和利用。二是长期的运动刺激使机体产生了保护机制,防止肌糖原的过量降低,这是机体对长期运动训练的一种应激性适应。实验还发现力竭即刻时并没有出现糖原耗竭 ,这与许多学者的研究是一致的。

关宇等[13]的实验研究表明重复性大强度跑台运动并不能使大鼠肌糖原耗竭;同时也提示,重复性大强度运动引起的运动性疲劳的主要原因不是能量物质的耗竭,而是糖储备的下降,引起血糖的降低而导致中枢的疲劳,因此运动能力下降。还有研究表明长时间耐力性力竭运动能够使机体内肌糖原的含量大幅度降低,但不会耗竭,人或动物体内的肌糖原含量存在一个临界值,为了防止肌糖原含量过低,而且可能在不同的生物体内这个临界值也是不同的,这与本研究基本观点一致。也有研究表明长时间中等强度运动后肌糖原含量可以达到耗竭,造成研究结果不一致的原因可能是力竭标准的选择上和实验过程中训练强度上存在一定差异。以往观点认为,糖原的消耗及耗竭,在体育运动中是一个普遍的现象,也是引起运动性疲劳以及影响运动能力的主要因素[14]。但是关于运动能否引起体内肌糖原的耗竭,还没有明确的结论。关于运动至力竭能不能使体内肌糖原的含量耗竭,现在学术界还存在较大争议需要更多地试验来验证。

3.3 恢复过程中肌糖原含量与运动能力

关于肌糖原恢复的时间 Piehl等[15]于1974年通过实验认为运动后48h才能使肌糖原恢复。后来一些学者通过各种实验得出肌糖原在24 h内恢复到正常。还有人认为,运动后不采取补糖,几乎无糖原合成;在24 h内,糖原合成数量与补糖数量密切相关(r=0.84)。现在的许多研究证实恰当的补糖时间和补糖量能更有效的促使糖原合成。关于肌肉损伤可削弱糖原合成的报道已有不少。Costill等[16]通过实验,得出一个理论：由于离心收缩引起肌肉损伤而导致了发炎,从使糖原分解,影响了糖原合成。本实验正是从补糖和对损伤的修复等方面入手来实现糖原的有效合成从而明显提高了运动能力。唐晖等[17]试验证明人参皂甙对糖原恢复的促进作用,机制可能是通过某一种环节而加强了机体运动后糖原合成酶的活性,从而促进了糖原的合成。至于具体通过哪一种环节,还需要进一步的研究。

唐量等[18]在研究芦荟对运动小鼠糖代谢影响的实验发现,运动后恢复24h,肝糖原、肌糖原和血糖水平都有不同程度的提高,但都没有恢复到安静状态水平。关宇等[13]的实验研究表明第一次重复性大强度运动之后,肌糖原大部分恢复,但是第二次和第三次运动完之后基本都可以恢复到每次运动前水平,至于每次运动恢复期后,肌糖原恢复的比例不一这一现象还有待于进一步研究。且与本实验结果是一致的。原因是运动后肌糖原再合成是一个复杂的过程,受到多种因素的影响,包括运动后肌糖原的含量、血糖的浓度、HK活性、葡萄糖的转运、糖原合酶和分支酶的活性。

4 结论

4.1 运动训练可以提高大鼠股四头肌肌糖原的含量和促进恢复过程中肌糖原的合成,提高运动能力。

4.2 饮用复方中药制剂可以提高大鼠股四头肌肌糖原的含量和促进恢复过程中肌糖原的合成,提示复方中药制剂能够促进机体无氧代谢能力,从而提高运动能力。

4.3 运动训练结合饮用复方中药制剂在增加大鼠股四头肌肌糖原的含量,减缓运动过程中肌糖原较少,促进恢复过程中肌糖原的合成,提示复方中药制剂能够促进机体糖代谢能力,更好提高运动能力。

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2 张爱芳主编.实用运动生物化学[M].北京：北京体育大学出版社,2006,1：

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12 Ferrando A,VilaL,VocesJA,etal.Effects of ginseng extracton various haematological parameters duringaer obicexerciseintherat.Planta Med,1999,65(4)：288-290.

13 关宇,巫苗苗,赵宁宁,等.重复性大强度运动大鼠在不同时期肌糖原的变化规律 [J].北京体育大学学报 ,2005(6)：769-770

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18 唐量、熊正英.芦荟对运动小鼠糖代谢影响的实验研究[J].陕西医学杂志,2002,31(11)：1049-1050

Effect of Compound of Chinese Medicine Preparation on Traning Rats of the Movement Ability

CAO Qiangjun,et al.
(Shaanxi Aviation Professional Technical Institute,Hanzhong)

By investigating the influence of Compound of Chinese medicine preparation and exercises on the movement ability to discuss the effect that chinese medicine enhance glycogen metabolism and movement ability of the body.It can provide some scientice theory basis on movement training and enhanceing movement ability.it also can provide some scientice theory basison using the chinese medicine about glycogen metabolism.Result：(1)Effect of Chinese medicine preparation on Exhaust Time of Rats,group D is obviously longer than group A,B and C(P<0.01),group B and C is obviously longer than group A(P<0.05),group B is obviously longer than group C(P<0.01).(2)The peaceful condition,the glycogen content,group D is obviously higher than group A,B and C,group C and B are obviously higher than group A;The quota load condition,the glycogen content,group D is obviously higher than group A and B,B is obviously higher than group A After exhausting instantly,the glycogen content,group D isobviously higher than group A,B,group B and C isobviously higher than group A;The renewing group after restoring for 12 hours,the glycogen content,group D is obviously higher than group A,B and C,group B and C is obviously higher than group A;The renewing group after restoring for 24 hours,the glycogen content,group A lower than group B,C and D.Conclusion：(1)Training can promote the the glycogen content,lower its exhausting time,enhance movement ability.(2)Chinese medicine preparation can promote the the glycogen content,that prove the Chinese medicine preparation can promote the anaerobic metabolism ability of the body,the better enhance movement ability.(3)Both compound of Chinese medicine preparation and training combined can promote the the glycogen content,lower its exhausting time,the best enhance movement ability.

glycogen metabolism;glycogen;Chinese medicine preparation;rats

曹强军(1981-),男,硕士,助教,研究方向：运动生理学。