谷氨酰胺与番茄红素抗运动性疲劳效果的比较研究

卢向阳，乔玉成，朱 亮，李瑛靓

大量研究表明，大运动量训练导致的机体内源性氧自由基产生增多是导致运动员产生疲劳、影响运动能力和运动成绩的重要因素之一。而如何提高运动员体内各组织器官的抗氧化能力，延缓疲劳发生，尽快消除疲劳，促进机体恢复，提高运动能力和运动成绩则是运动训练学和运动人体科学需要解决的问题。已有研究证实，运动营养补剂番茄红素和谷氨酰胺对消除运动性疲劳均有明显效果，但哪种效果更好，两者联用是否效应更强，目前研究并未涉及。鉴于此，本研究拟建立大鼠力竭性游泳模型，通过单用或联用番茄红素和谷氨酰胺观察其对大运动量训练大鼠抗疲劳的效果，以比较哪种营养补剂效果更好，两者联用能否产生协同作用，旨在为运动员合理选用运动营养补剂提供实验依据。

1 实验对象与方法

1.1 实验对象与分组

健康雄性SD大鼠71只，2月龄，体重250～300g。从山西医科大学验动物饲养中心购入(生产许可证号：SCXK(晋)2009-0001)，同时购买国家标准啮齿类动物饲料。标准动物饲养室饲养，自然光照，每笼5只，自由进食与饮水，两天换一次垫料，保持笼内干燥；动物室温度22±2℃，相对湿度60±5%，自然光照12h/d。动物购回后，首先适应性饲养一周，剔除不合格动物3只，然后将大鼠随机分为8组。分组见表1。

表1 动物分组情况

1.2 运动方式与造模

大鼠在直径为70cm，高100cm，水深80cm，水温30±2℃的水桶中进行游泳训练，训练持续8周。第1周为适应性游泳训练：15～30min/d，每周训练5天；第2～5周每天增加5min，直到2h/d，每周训练5天；第6～7周负重游，负重为2%体重，2h/d，每周训练5天；第8周负重为体重的4%，时间2h/d；第8周末大鼠游泳至力竭状态，并记录游泳时间。训练期间，每周记录一次体重。训练时间：每天下午2:00～6:00。

力竭的标准为：大鼠游泳至沉入水下10s以上不能上浮，不能进行翻正反射。

1.3 补剂及灌胃方式

安静给“药”组和运动给“药”组从第二周开始，每天上午8～10时经口腔灌胃给“药”；空白对照组(C)和单纯运动组(E)灌以等量的生理盐水；G组、GE组、GL组、GL组、GLE组灌服谷氨酰胺(杭州达康化工有限公司生产，生产批号：20100212)，灌胃前按比例与蒸馏水混合成1g/ml溶液，按1g/kg·d体重的比例给药，摇匀给药；L组、LE组、GL组、GLE组灌服番茄红素(德国渔夫堡公司制造，生产批号：20100101)，灌胃前将番茄红素溶于普通的色拉油，浓度2mg/ml，给药量6mL/kg·d。

1.4 样品的制备

实验第8周末次力竭运动后18h，对实验大鼠进行乙醚麻醉后，摘眼球取血，离心管收集血液室温静置，20min后离心制备血清，将制备好的血清放入1～4℃的冰箱保存备用。

1.5 效应指标与测试

运动能力测试以第8周末各运动组大鼠游泳至力竭时间为判断指标。抗疲劳效应指标选用血清超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、SOD/MDA比值、血清总抗氧化能力(T-AOC)以及血清肌酸激酶(CK)活性、乳酸脱氢酶(LDH)活性以及血清乳酸(LH)水平。所有生化指标测定均采用南京建成生物制剂公司提供的试剂盒完成，并严格按照说明书的要求进行操作。

1.6 数据处理方法

2 结果与分析

2.1 补充谷氨酰胺和番茄红素对大运动量训练大鼠游泳至力竭时间的影响

各运动组大鼠第8周末游泳至力竭的时间见表2。

单因素方差分析显示：四组大鼠力竭时间存在显著性差异(F=3.972，P=0.018<0.05)。从表2可以看出补充谷氨酰胺运动组(GE)、补充番茄红素运动组(LE)大鼠游泳至力竭时间显著长于单纯运动组(E)(P<0.05)；补充谷氨酰胺和番茄红素运动组(GLE)大鼠游泳至力竭时间显著长于单纯运动组(E)(P<0.01)；补充谷氨酰胺和番茄红素运动组(GLE)大鼠游泳至力竭时间长于补充番茄红素运动组(LE)和补充谷氨酰胺运动组(GE)，但无统计学意义(P>0.05)。研究结果说明，对运动训练大鼠补充番茄红素和谷氨酰胺均能提高大鼠运动能力，并延长其游泳至力竭时间，其中以联合补充效果为最佳。

表2 运动组力竭时间

注：与E组比较，▲：P<0.05，▲▲：P<0.01。

2.2 补充谷氨酰胺和番茄红素对力竭运动大鼠血清CK、LDH、LD、T-AOC水平的影响

各实验组大鼠力竭运动18小时血清肌酸激酶(CK)和乳酸脱氢酶(LDH)活性、乳酸(LD)、总抗氧化能力(T-AOC)情况如表3所示。

组别nCK(U/mL)LDH(U/L)LD(mmoL/L)C61.50±0.485017.31±284.625.96±0.11E82.01±2.215303.18±495.426.64±0.94G60.85±1.124783.92±381.525.49±0.77★★GE81.84±1.063268.84±1488.21☆☆★★○○3.46±0.65☆☆★★○○L71.33±0.834870.06±296.46●●5.67±0.37★★●●LE81.32±0.764920.43±228.84●●6.38±0.57○●●GL61.11±0.57106.09±51.10☆☆★★○○●●◇◇◆◆5.62±0.60★★●●◆GLE81.05±0.814059.46±319.13☆☆★★○●◇◆△△5.88±0.99★●●

注：与C组比较，☆☆：P<0.01；与E组比较，★：P<0.05，★★：P<0.01；与G组比较，○：P<0.05，○○：P<0.01；与GE组比较，●：P<0.05，●●：P<0.01；与L组比较，◇：P<0.05，◇◇：P<0.01；与LE组比较，◆：P<0.05，◆◆：P<0.01；与GL组比较，△：P<0.05，△△：P<0.01。

单因素方差分析显示：力竭运动18h后，E组血清CK、LDH、LD均高于C组，但无统计学意义(P>0.05)；GLE组血清CK下降幅度均大于GE、LE组，但无显著性差异(P>0.05)；GE组血清LDH和LD下降幅度明显大于GLE和LE组(P<0.05)。说明大运动量训练18小时后血清CK、LDH、LD仍处于较高水平，补充番茄红素或谷氨酰胺以及二者的联用均能降低血清CK、LD、LDH，并有利于机体的恢复。其中联合补充谷氨酰胺和番茄红素在降低血清CK方面效果最好，而且优于单一补充谷氨酰胺或番茄红素，而单纯补充谷氨酰胺对降低血清LD、LDH效果最佳。

2.3 补充谷氨酰胺和番茄红素对大鼠血清SOD活性、MDA含量以及SOD/MDA比值的影响

各实验组大鼠力竭运动18小时后的血清SOD活性、MDA含量以及SOD/MDA比值、T-AOC如表4所示。

表4 力竭运动18小时后各组大鼠血清SOD活性、MDA含量、SOD/MDA比值

注：与C组比较，☆：P<0.05，☆☆：P<0.01；与E组比较，★：P<0.05，★★：P<0.01；与G组比较，○：P<0.05，○○：P<0.01；与GE组比较，●：P<0.05，●●：P<0.01；与L组比较，◇：P<0.05，◇◇：P<0.01；与LE组比较，◆：P<0.05，◆◆：P<0.01；与GL组比较，△：P<0.05，△△：P<0.01。

单因素方差分析显示：大鼠血清SOD活性组间具有显著性差异(F=29.737，P=0.000)；与C组比较，E组SOD活性显著降低(P<0.01)；GE、LE、GLE组SOD活性均显著高于E组(P<0.01)，且LE组>GLE组>GE组。这说明补充谷氨酰胺或番茄红素均能提高大鼠血清SOD活性，以单纯补充番茄红素提高血清抗氧化能力的效果为佳。血清MDA含量单因素方差分析显示：组间有显著差异性(F=7.928，P<0.01)。MDA含量E组显著高于C组(P<0.01)；GLE组显著低于E组(P<0.01)，并低于GE、LE组，但与C组相比变化不大。这说明大运动量训练可引起血清MDA升高，补充番茄红素和谷氨酰胺能有效降低血清MDA含量，联用效果更好。

各组大鼠血清的SOD/MDA比值单因素方差分析显示：各组间具有极其显著性差异(F=12.226，P<0.01)。E组大鼠血清两者比值显著低于C组、GE组、LE组、GLE组(P<0.01)；GL组两者比值高于其它各组，但无统计学意义(P>0.05)；G组血清两者比值显著高于GE组(P<0.01)；L组、GL组均较其相对应的LE组、GLE组血清两者比值高，有显著性差异(P<0.05)；GLE组大鼠血清SOD/MDA比值均高于GE、LE组。此结果说明补充谷氨酰胺和番茄红素均能提高大鼠血清抗氧化能力，还能有效地清除氧自由基。两者联用效果更为明显。

力竭运动18h后，E组大鼠血清T-AOC仍处于较低水平，而补充番茄红素或谷氨酰胺均可在一定程度上提高大鼠血清T-AOC水平；GE、LE、GLE组大鼠血清T-AOC水平均高于E组；GLE组T-AOC水平高于其他各组。这说明补充番茄红素或谷氨酰胺均可在一定程度上提高大鼠血清T-AOC水平。其中以番茄红素和谷氨酰胺联合补充效果更佳，也说明联合补充番茄红素和谷氨酰胺在提高运动大鼠机体总抗氧化能力方面具有协同作用。

3 讨论

3.1 补充谷氨酰胺和番茄红素对大运动量训练大鼠运动能力的影响

研究表明，大运量训练可导致机体活性氧自由基产生增多，而且活性氧自由基的生成与运动强度的高低成正比。谷氨酰胺为强力抗氧化剂，对运动机体进行补充，既可增强细胞膜的稳定性，又可增加机体内谷胱甘肽的含量，对抑制组织脂质过氧化反应，减少自由基对组织的损伤，增强机体的抗氧化能力，提高机体的运动能力具有显著作用。番茄红素是天然的植物色素和抗氧化剂，可以猝灭单线态氧和自由基，并能有效地抑制脂质过氧化损伤，在促进运动性疲劳的消除、清除自由基和增强机体的免疫力方面有显著作用。金其贯[1]等人研究发现，补充谷氨酰胺可在提高机体抗氧化能力的同时，显著提高机体的免疫功能，进而提高运动能力。杨艳辉[2]等研究发现，补充番茄红素后，小鼠负重游泳时间明显延长，说明番茄红素能够增强小鼠的运动能力，延缓疲劳的产生。本研究结果显示：给运动训练大鼠补充番茄红素和谷氨酰胺均能提高大鼠的游泳运动能力，延长其游泳至力竭时间；且二者联用的效果优于单一补充。说明谷氨酰胺和番茄红素联用在提高大鼠运动能力方面具有协同作用。

3.2 补充谷氨酰胺与番茄红素抗氧化效果的比较

大量的研究表明，在正常状态下，机体内自由基的生成与消除处于动态平衡之中，自由基不会引起机体损伤。但当机体处于运动应激状态下，机体内产生大量自由基，机体内自由基生成和清除的动态平衡被打破，自由基的生成增多而清除能力下降，致使自由基在机体内大量堆积；同时，存在于细胞膜中的不饱和脂肪酸极易受自由基的攻击并引发脂质过氧化反应，使得细胞膜的完整性、流动性和通透性受损，细胞内物质外漏，机体器官、组织功能也受损，从而引发运动性疲劳的发生。

本研究选择SOD、MDA、SOD/MDA、T-AOC等一系列指标反映大运动量训练大鼠机体抗氧化能力变化情况，比较谷氨酰胺与番茄红素在大运动训练大鼠抗氧化能力方面的效果以及两者的协同作用。结果显示：大鼠血清中的SOD、SOD/MDA、T-AOC水平E组均低于C组，GE、LE、GLE组均高于E组；而MDA、LDH、NO水平E组均高于C组，GE、LE、GLE组均低于E组。这说明大运动训练可引起大鼠体内自由基生成增多，抗氧化酶活性降低，脂质过氧化反应增强。单独补充番茄红素或谷氨酰胺能够在一定程度上清除自由基，抑制脂质过氧化对组织和器官造成的损伤，延缓运动疲劳的产生，其结果与国内许多学者[3—10]的研究结果基本一致。

另外，本研究结果还显示：血清中SOD活性的含量LE组高于GE、GLE组；血清中MDA含量GLE组均低于LE、GE组；血清中SOD/MDA值GLE组高于GE、LE组。这说明补充谷氨酰胺与番茄红素对于不同组织中的不同抗氧化指标的效应大小存在差别，但谷氨酰胺和番茄红素联合补充效果更好。在提高机体抗氧化酶活性、减轻运动应激造成脂质过氧化损伤方面，二者的联合补充可起到良好的协同作用。分析原因认为，谷氨酰胺与番茄红素虽均为作用较强的抗氧化剂，但两者的抗氧化机制存在差别，两者联用，靶点互补，从而发挥出良好的协同作用。

3.3 补充谷氨酰胺和番茄红素对大运动量训练大鼠血清CK、LDH、SDH活性、LD含量的影响

国内外大量研究显示[11—13]：大运动量训练时大鼠血清中的CK、LDH活性及LD含量会发生较大的变化。究其原因，一般认为大运动量训练导致机体内自由基增多，细胞膜发生脂质过氧化反应，致使组织细胞膜尤其是肌组织细胞膜的完整性受损，细胞内的CK、LDH向细胞外释放，引起血清中CK、LDH活性升高。当机体进行剧烈运动时，机体供氧不足导致三羧酸循环不能顺利进行，糖酵解作用加快，糖酵解终产物乳酸(LD)大量堆积，致使血中LD水平升高。补充番茄红素或谷氨酰胺可在一定程度上逆转上述情况，有利于保护细胞的完整性。本研究结果显示：血清CK活性、LD含量、LDH活性E组高于C组；GLE、GE、LE组低于E组；GE组低于GLE、LE组。研究说明补充番茄红素或谷氨酰胺能在一定程度上降低组织细胞的损伤，减少乳酸在血液中的堆积。在降低运动造成的血清CK上升的效果方面，补充番茄红素要优于补充谷氨酰胺。而在逆转大运动量训练引起的血清LD含量、LDH活性上升方面，单一补充谷氨酰胺的效果要优于单纯补充番茄红素和两者联用。分析原因认为，单从抗氧化效果来说，两者各有优势，但谷氨酰胺的作用可能更全面，可从多途径、多靶点发挥作用。而两者联用，从理论上说，应该效果更好，但实验结果除了CK方面效果较为突出外，LD、LDH指标并没有出现协同作用，对其中的原因我们目前仍未找到合理的解释，还有待进一步探讨。

4 结论

(1)补充番茄红素或谷氨酰胺均能明显延缓大鼠游泳至力竭时间，其中联合补充的效果优于单一补充。其功效顺序为：谷氨酰胺番茄红素联合补充>谷氨酰胺>番茄红素。研究表明：谷氨酰胺番茄红素联用在提高大鼠游泳运动能力方面具有协同作用。

(2)大运动量训练可引起大鼠血清SOD酶活性下降、脂质过氧化物MDA含量升高、SOD/MDA比值降低、T-AOC水平降低，机体的抗氧化能力下降。单纯补充番茄红素或谷氨酰胺均能提高大运动量训练大鼠血清抗氧化酶的活性，对减少脂质过氧化物MDA的形成均有显著作用；两者联用可起到靶点互补、作用协同的效应，对延缓疲劳发生，提高运动能力，促进机体恢复意义更大。

(3)大运动量训练可引起大鼠血清CK、LD、LDH升高，单纯补充番茄红素或谷氨酰胺均能使大鼠血清CK、LD、LDH降低。其中联合补充对降低大鼠血清CK效果最优，而单一补充谷氨酰胺对降低大鼠血清LD、LDH效果最佳。本研究表明，联合补充对保护机体组织细胞免受大运动量训练造成的脂质化损伤、降低CK具有显著作用，而要降低血乳酸水平，两者联用的效果并不比单用谷氨酰胺好。

[1] 金其贯，冯美云.谷氨酰胺对运动性免疫抑制的干预作用及其机制的研究[J].体育科学，2005，25(1)：34～37.

[2] 杨艳晖，常东，潘洪志.番茄红素对小鼠抗疲劳和抗氧化作用[J].中国临床营养杂志，2006，14(3)：141～143.

[3] 史亚丽，朱宇宏.耐力运动与机体抗氧化酶[J].北京体育大学学报，1999，16(1)：34～36.

[4] 乔玉成.谷氨酰胺对力竭性游泳大鼠心肌组织MDA、GSH 含量的影响[J].西安体育学院学报，2001，18(1)：39～40.

[5] 许豪文，戴永桢，等.运动使大学生血浆脂质过氧化物和血液抗氧化系统的变化[J].体育科学，1992，12(4)：50～51.

[6] 李旭辉，恩克，范晓梅，等.壳聚糖对力竭运动小鼠细胞膜脂质过氧化水平及ATP酶活性的影响[J].山东体育学院学报，2009，25(2)：54～56.

[7] 曹电康，刘鸿宇，等.运动性疲劳对大鼠海马一氧化氮合成酶活性的影响[J].北京体育大学学报，2005，28(12)：1647～1648.

[8] 任海龙，张西平，米战.不同负荷训练对大鼠红细胞膜脂质过氧化水平和ATP酶活性的影响[J].自然科学，2009:3～4.

[9] 金其贯，李宁川.过度训练对大鼠心肌细胞凋亡的影响[J].中国运动医学杂志，2000，19(4)：356～357.

[10] 张蕴琨.力竭性游泳对小鼠脑、肝、肌组织自由基代谢和血清CK、LDH活性的影响[J].中国运动医学杂志，1995，14(2)：69～72.

[11] 苏艳红，邹伟，等.不同磷脂补充对运动小鼠骨骼肌细胞损伤的影响研究[J].中国体育科技，2009，45(2)：120～124.

[12] 乔玉成，等.补充谷氨酰胺对力竭性游泳大鼠肝脏MDA、GSH、SOD含量的影响[J].中国运动医学杂志.2002，12(1)：91～92.

[13] 乔玉成.谷氨酞胺对力竭性运动大鼠胖肠肌抗氧化能力效果研究[J].成都体育学院学报，2002，28(2):87～88.