5-HT与运动中枢疲劳

王雪冰（广西大学体育学院，广西 南宁 530004）



5-HT与运动中枢疲劳

王雪冰
（广西大学体育学院，广西 南宁 530004）

摘 要：通过文献法对不同温度、时相、运动强度条件下运动疲劳发生时5-HT水平的比较研究说明了中等强度的运动更有利于运动的持续进行，高温和大强度运动后中枢疲劳的消除是防止出现过度疲劳的关键，并提出特殊环境下5-HT与运动疲劳发生的机制研究对促进机体运动能力的提高具有重要意义。

关键词：5-HT；运动中枢疲劳；不同环境

5-羟色胺（5-HT），化学上属吲哚胺类化合物，于1948年由Rapport等人从血清中分离出来，1987年，Newsholme等人提出该物质与运动疲劳的中枢机制有关，并首次提出了5-HT可能是中枢疲劳的调节物质［1］。进入2000年以来，有关运动中枢疲劳与5-HT的研究日益增多，因此本文就近年来不同温度、时相和运动强度条件下5-HT与运动中枢疲劳的关系进行综述。

1 5-HT与运动中枢疲劳

机体在不同温度条件下运动中枢疲劳发生时都伴随有5-HT水平升高现象，但升高程度不一［2］。常温（20±1℃）一次性力竭运动过程中和运动后即刻大鼠纹状体内5-HT含量呈现升高现象［3］。近似的温度（18～25摄氏度）条件下，力竭运动恢复期24小时内大鼠纹状体细胞外液中5-HT浓度一直处于较高水平［4］。常温慢性疲劳模型大鼠运动至力竭即刻大鼠额叶皮质5-HT含量升高［5］。高温（33℃或38℃）一次力竭运动后即刻大鼠纹状体和下丘脑5-HT浓度也有升高［6］，同样高温条件（32～35℃）下高温力竭运动后4h、5h、6h、8h及24h大鼠下丘脑细胞外液中5-HT也存在这种现象，这说明了高温条件进行力竭运动后发生运动中枢疲劳后，其恢复至少要经过24小时［7］。常温和高温条件下比较发现，高温力竭运动大鼠下丘脑细胞外液总5-HT含量增加更多，推测高温和运动两个因素的叠加对机体中枢疲劳有加深的现象［6-7］。已有研究表明5-HT是参与体温调节的神经递质，这也为上述研究5-HT对高温运动中枢疲劳更加敏感提供了证据。

而缺氧条件下并非如此，单纯缺氧和平原运动都可使大鼠纹状体和皮层5-HT含量升高，而5000米低氧条件下运动5-HT含量变化不大，这说明低氧训练时，运动中枢疲劳与5-HT关系不大，具体机制尚需深入探讨［8］。

时相性研究发现，高温和常温条件下一次力竭运动以及7周递增符合跑台运动后大鼠脑区5-HT含量在恢复期24小时内都处于较高水平［4］，一次力竭运动、4周、7周游泳运动后即刻、24小时比较发现大鼠纹状体5-HT含量无显著性差异［10］，这提示机体运动神经中枢疲劳至少要经过24小时才能恢复，因此在运动训练时应注意通过调整运动量防止运动员运动神经中枢过度疲劳的发生。长时间中等负荷运动时，大鼠脑内5-HT含量表现为先升后降的现象，张日辉通过对运动小鼠30、60、90、120、150分钟时脑内5-HT含量进行监控证实了这一事实［10］。也有研究报道一次力竭运动后大鼠纹状体5-HT水平高于4周和7周运动组，这些说明了机体运动中枢对运动应激存在适应性现象，从而有利于运动的持续进行［9］。

大强度运动更易引起机体脑内5-HT水平增加。一次大负荷运动大鼠纹状体5-HT含量增加，通过组织学研究长时间大强度游泳运动大鼠发现，大脑皮质神经递质5-HT表达量增加，与之相似，采用高效液相层析法发现大负荷运动后大鼠纹状体5-HT含量同样增加［11-12］。中等负荷运动与大负荷运动比较发现，4周和7周中等负荷运动疲劳后大鼠纹状体5-HT水平均低于相应的大负荷运动组［9］。这些研究揭示大负荷运动引起中枢疲劳时5-HT水平可能随着负荷强度加大而升高，因此对中枢造成的疲劳短时间内无法立即恢复，因此中等负荷的运动可能更适合长时间运动。

运动疲劳发生时不同脑区5-HT含量的比较也有研究。通过对慢性疲劳大鼠海马、扣带回、下丘脑三个不同脑区5-HT含量比较发现，扣带回5-HT含量最高，该结果显示扣带回可能是感受中枢疲劳的重要敏感部位［13］。一次力竭游泳运动后即刻皮层、下丘脑、纹状体、海马、脑干和小脑六个脑区5-HT含量测试结果表明，与对照组相比，各脑区5-HT含量都有增加，但不同脑区比较显示脑干HT含量最高，其次是纹状体、下丘脑、皮层、海马，小脑5-HT含量最低。这说明了运动中枢疲劳与5-HT含量升高具有密切关系，但不同脑区表现有差异［14］。

2 5-HT与运动中枢疲劳产生机制

运动中枢开始疲劳时脑内5-HT水平升高的具体过程是：虽然机体中枢神经系统和外周血液中都分布有5-HT，但鉴于血液中5-HT无法通过血脑屏障，因此脑内5-HT合成的增加是在脑内合成的，与外周血液中5-HT无关。5-HT的前体是色氨酸（TRP）。在安静状态下，血液中TRP多以结合状态存在无法通过血脑屏障，只有一小部分TRP是游离状态的，可通过血脑屏障参与5-HT合成。运动状态下，5-HT合成的增加说明入脑TRP增加，血浆中TRP通过血脑屏障有两个制约因素：一是游离TRP浓度，二是TRP/支链氨基酸（BCAA）比值［1］。运动时机体脂肪动员加速，血液中游离脂肪酸增加，游离脂肪酸可竞争性地与白蛋白结合，从而使得一部分结合状态的TRP转变为游离状态，血浆中游离TRP增加，由于运动时机体能量代谢增加导致越来越多的BCAA参与能量代谢，因此，血浆中游离TRP/BCAA比值增加，从而使得游离TRP通过血脑屏障增加，5-HT合成随之增加［15］。研究已证实，5-HT为一种抑制性神经递质，与人的唤醒、昏倦、睡眠和情绪等生理活动的调节有关。运动时，5-HT可通过减少中枢对外周发放神经冲动的方式导致中枢疲劳的发生，从而引起机体运动能力的下降［15］。

目前有关5-HT与运动中枢疲劳的研究还包括通过拮抗剂及促进剂的方式探讨5-HT受体与运动中枢疲劳的关系以及经由营养干预的方式进一步确定运动中枢疲劳时5-HT升高的原因，以延缓运动状态下中枢疲劳的发生，不过，由于运动疲劳发生的复杂性，具体5-HT与运动疲劳发生的关系还有待进一步研究［16］。

3 展望

有关5-HT与运动中枢疲劳关系研究很多，现在比较统一的观点是5-HT参与运动中枢疲劳的发生。有关不同运动环境下5-HT与运动中枢疲劳的研究也逐渐兴起，但多是关于不同温度的研究，不同氧含量、不同环境湿度的研究鲜有发现，有关机制探讨更处于几乎空白状态，因此建议就这两方面加强机制研究，从而为不同运动环境下机体运动中枢疲劳延迟或消除提供一定的理论参考，以达到促进特殊环境中机体运动能力提高的目的。

参考文献

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［16］洪煜，张蕴琨.脑组织中5-HT及受体与运动的研究现状［J］.南京体育学院学报（自然科学版），2008，3：102-106.

作者简介：王雪冰（1982-），河南汝州人，在读博士，讲师，研究方向：运动生理生化。

Relationship of 5-HT and Exercise Century Fatigue

WANG Xue-bing
（PE College of Guangxi University，Nanning 530004，Guangxi，China）

Abstract：This article studied the 5-HT level under different conditions of temperature，phase，intensity when exercise century fatigue occurred by using literature method，which showed that the moderate exercise was beneficial to the sustainable exercise and the elimination of century fatigue was the key after high tem⁃perature and high intensity exercise.Moreover，the research proposed that the study on the mechanism of 5-HT and exercise century fatigue under the special environmental conditions was significant to the improve the exercise performance.

Keywords：5-HT；century fatigue；different conditions