玛咖提取物对大鼠运动耐力和血液激素水平的影响

俞发荣，陈望军，谢明仁，连秀珍，李登楼，郭蕴萱，杨博

(甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室 甘肃政法学院,兰州 730070)

研究报告

玛咖提取物对大鼠运动耐力和血液激素水平的影响

俞发荣，陈望军，谢明仁*，连秀珍，李登楼，郭蕴萱，杨博

(甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室 甘肃政法学院,兰州 730070)

目的探讨玛咖提取物对运动耐力和血激素水平的影响。方法采用循环水流自由游泳,给予Wistar大鼠2.0、4.0和8.0 g/(kg·bw)玛咖提取物,连续给药15 d。第16天，采用酶联免疫吸附法 (ELISA) 检测血去甲肾上腺素(NA)、雌二醇(E2)、睾酮(T)水平。结果给予玛咖提取物2.0、4.0和8.0 g/(kg·bw)15 d,下沉前游泳时间和游泳总时间比单纯游泳组分别延长了32.51%、60.04%、106.52%和16.99%、56.50%、101.73% (P<0.01),下沉次数比单纯游泳组分别减少了18.89%、35.89%、58.06% (P<0.01)。大鼠血NA水平比对照组分别增加了3.30%、6.60%、16.50%，比单纯游泳组分别增加了42.49%、47.05%、60.70%；血E2水平比对照组增加了132.83%、102.72%、62.26% (P<0.01),比单纯游泳组降低了23.88%、33.72%、46.95%；血T水平比对照组分别增加了5.11%、37.65%、123.16%，比单纯游泳组分别增加了28.98%、68.92%、173.85% (P<0.01)。结论玛咖提取物具有缓减疲劳、增强运动能力的作用。其机制与升高血NA和T水平, 降低E2水平有关。

玛咖提取物；耐力；去甲肾上腺素； 雌二醇； 睾酮；大鼠

随着科学技术和竞技体育水平的迅速提高,运动训练的科学化越来越受到重视。在竞技体育中, 由于训练强度的加大, 运动员处于紧张状态,下丘脑-垂体-肾上腺轴过度兴奋引起下丘脑-垂体-性腺轴功能低下或调节功能紊乱[1]，直接影响到激素的分泌节律动态平衡, 血清辜酮水平降低, 进而导致体能下降, 运动能力降低, 甚至因过度疲劳而导致训练停止[2]。睾酮是体内主要的雄激素，能增加运动员肌肉蛋白质合成和肌肉力量,增加肌肉对葡萄糖的吸收和肌糖原合成，并且在一定条件下能增强运动员的运动能力和竞技能力。为了探索血液中激素水平与运动耐力的关系,用Wistar大鼠为实验对象, 给予玛咖提取物结合游泳, 观察玛咖提取物对大鼠游泳耐力和血液中激素水平的影响, 为研究运动疲劳机制和玛咖的开发利用提供实验依据。

1 材料与方法

l.1材料

1.1.1 实验动物

SPF级Wistar雄性大鼠 50只,体重180～190 g, 购于甘肃省中医学院科研实验中心【SCXK (甘) 2015-0001】。全部实验均在甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室SPF级动物实验室完成【SYXK (甘)2015-0006】。本实验所有操作均符合中华人民共和国《实验动物管理条例》。

1.1.2 试剂与仪器

玛咖提取物：西藏林芝产的玛咖块根500 g, 加水1500 mL,得煎液600 mL,再隔水加热浓缩为250 mL (含生药2.0 g/mL),实验时用蒸馏水稀释成所需浓度;去甲肾上腺素 (noradrenaline, NA), 睾酮(testosterone, T), 雌二醇(estradiol, E2)检测试剂盒购于上海就晶天生物科技有限公司。酶联免疫检测仪，购于上海雷勃分析仪器有限公司(Multiskan MK3)；ZHJH-C1112B型双人单面百级超净工作台,上海智城分析仪器制造有限公司。

1.2方法

1.2.1 动物分组

50只Wistar 大鼠在独立通气笼(individually ventilated cages，IVC)内饲养，自由饮水进食，人工光照12 h。实验室温度20～22℃，IVC内温度(22±0.2)℃，湿度55%～65%，适应7 d。随机分为5组，每组10只。对照组:正常饲养，不进行游泳， 灌胃(ig)等量蒸馏水;单纯游泳组:游泳，ig等量蒸馏水;玛咖提取物组:按玛咖最大耐受量320 g/(kg·bw)[3]的1/40、1/80、1/160给药量分为:高剂量组，游泳，ig玛咖提取物8.0 g/(kg·bw);中剂量组，游泳，ig玛咖提取物4.0 g/(kg·bw);低剂量组，游泳，ig玛咖提取物2.0 g/(kg·bw)。

1.2.2 游泳训练和耐力测试

给药组动物在游泳前按各组剂量给药，给药后1 h，游泳组大鼠在流动水游泳池中进行游泳训练，每天游泳1次，游泳水速0.8 m/s，水温22～24℃。首次游泳30 min，每天递增5 min。实验第16天，开始进行游泳耐力测试。为了缩短测试时间，每只大鼠尾部负重10 g砝码进行游泳，以动物沉入水下停留10 s为止。

1.2.3 大鼠血激素测定

每组动物游泳耐力测试结束，用乙醚吸入麻醉，无痛手术打开胸腔，暴露出心脏，从左心室进针采血，3000 r/min，离心30 min，取上清，分别按NA、T、E2试剂盒操作说明测定其含量。

1.2.4 直线回归方程

取标准品50 μL加入酶标板，用酶标仪在450 nm波长下测定吸光度(A值)，以标准品的浓度为横坐标，对应的A值为纵坐标计算出标准曲线的直线回归方程。

1.3统计学分析

2 结果

2.1玛咖提取物对大鼠游泳耐力的影响

游泳耐力实验结果表明，分别ig玛咖提取物2.0、4.0和8.0 g/(kg·bw)，下沉前游泳时间比单纯游泳组分别延长了32.51%、60.04%、106.52%，下沉次数分别减少了18.89%、35.89%、58.06%，游泳总时间分别延长了16.99%、56.50%、101.73%，差异均有显著性(均P<0.01)。图1。

2.2玛咖提取物对游泳大鼠血激素水平的影响

2.2.1 玛咖提取物对游泳大鼠血NA水平的影响

NA标准曲线的直线回归方程为：Y=2.4 × 10-3x-7.9 × 10-3， R2=0.9989。将各组动物的A值代入方程，计算出各组NA水平。单纯游泳组大鼠血NA水平比对照组降低了27.51%;玛咖2.0、4.0和8.0 g/(kg·bw)组大鼠血NA水平比对照组分别增加了3.30%、6.60%、16.50%;玛咖2.0、4.0、8.0 g/(kg·bw)组大鼠血NA水平比单纯游泳组分别增加了42.49%、47.05%、60.70%，差异有显著性(P<0.01)。图2。

注：与单纯游泳组比:**P<0.01。图1 玛咖提取物对大鼠游泳耐力的影响Note.**P<0.01 vs the simple swimming group.Fig.1 Effect of the maca extract on swimming endurance of the rats

注：与对照组比:*P<0.05， **P<0.01;与单纯游泳组比: ▼▼P<0.01。图2 玛咖提取物对大鼠血NA水平的影响Note.*P<0.05，**P<0.01 vs control group;▼▼P<0.01 vs simple swimming group.Fig.2 Effect of the maca extract on blood NA level in the rats

2.2.2 玛咖提取物对游泳大鼠血E2水平的影响

E2标准曲线的直线回归方程为:Y=7×10-4x+1.5×10-3，R2=0.9981。将各组动物的A值代入方程，计算出各组E2水平。单纯游泳组和玛咖2.0、4.0和8.0 g/(kg·bw)组血E2水平比对照组分别增加了205.86%和132.83%、102.72%、62.26%，差异有显著性(P<0.01)；玛咖2.0、4.0和8.0 g/(kg·bw)组E2水平比单纯游泳组分别降低了23.88%、33.72%、46.95%，差异有显著性(P<0.01)。图3。

2.2.3 玛咖提取物对游泳大鼠血T水平的影响

T标准曲线的直线回归方程为: Y=3.4 × 10-3x + 1.863 × 10-1， R2=0.9991。将各组动物的OD值代入方程，计算出各组T水平。单纯游泳组T水平比对照组降低了18.51%;玛咖2.0、4.0和8.0 g/(kg·bw)组血T水平比对照组分别增加了5.11%、37.65%、123.16%；玛咖2.0、4.0、8.0 g/kg体重组T水平比单纯游泳组分别增加了28.98%、68.92%、173.85%，差异有显著性(P<0.01)。图4。

注：与对照组比: **P<0.01;与单纯游泳组比: ▼▼P<0.01。图3 玛咖提取物对大鼠血E2水平的影响Note.**P<0.01, vs the control group;▼▼P<0.01, vs the simple swimming group.Fig.3 Effect of the maca extract on blood E2 level in the rats

注：与对照组比: *P<0.05， **P<0.01;与单纯游泳组比: ▼P<0.01， ▼▼P<0.01。图4 玛咖提取物对大鼠血T水平的影响Note.*P<0.05，**P<0.01, vs the control group; ▼P<0.01，▼▼P<0.01, vs the simple swimming group.Fig.4 Effect of the maca extract on blood T level in the rats

3 讨论

适量的运动对人们的身心健康是有益的[4]，正常运动使血液中NA[5]、T[6]水平升高，并在运动后恢复到正常水平[7]。睾酮激素可以刺激蛋白质合成和抑制蛋白质降解，从而增进肌肉肥大[8]。在体育训练初期，由于性腺的分泌受交感神经支配[9]，交感神经兴奋引起性腺分泌睾酮激素，从而引起血液中睾酮含量的上升[10]。NA是肾上腺素能神经冲动时释放的神经介质，属于α受体激动剂。NA在运动过程中起着非常重要的作用，其功能主要是维持血管张力和血压，在应激机制中，能快速调节以维持血管张力和血压，提高运动能力，保持肌肉的协调性，提高运动成绩[11]。随着持续大负荷训练，或在急性运动应急状态[12]，出现睾酮消耗增多，同时伴随有下丘脑-垂体-性腺轴被抑制，血睾酮水平降低，运动时间越长，运动负荷量越大，血睾酮下降越明显[13]。赵裕虎等[14]将玛咖提取物给予大鼠进行训练，血液中睾酮水平比对照组显著升高(P<0.01)。张静等[15]将玛咖粉给予训练小鼠，显著缓解了疲劳，延长了小鼠爬杆的时间(P<0.01)和力竭游泳时间(P<0.01)[16]。丁振宾[17]将玛咖提取物口服液给予运动员连续训练3个月，运动员血液中睾酮水平明显高于对照组运动员(P<0.05)，疲劳状态明显低于对照组运动员(P<0.05)，证明玛卡提取物能有效缓解运动性疲劳作用。本文给予大鼠不同浓度玛咖提取物，游泳大鼠下沉前游泳时间和游泳总时间比单纯游泳组显著延长(P<0.01)，下沉次数比单纯游泳组明显减少，实验结果与张静和丁振宾的实验结果相一致。本文实验结果发现，单纯游泳组大鼠血NA、T水平比对照组明显降低，E2水平却显著升高，雌性激素水平的升高将对雄性激素的合成分泌产生抑制[18]。给予玛咖提取物的大鼠血各激素水平均比单纯游泳组显著增加(均P<0.01)。实验结果说明，力竭运动使大鼠血NA、T水平降低，游泳耐力下降;补充玛咖可以纠正由于运动导致的下丘脑-垂体-性腺轴功能的紊乱，有效预防血液睾酮水平的降低，进而增强抗疲劳能力;玛咖提取物具有促进和调节NA、T合成和释放、延缓疲劳和提高运动能力的作用，赵裕虎等实验结果支持了本文的观点，其机制有待进一步探索研究。

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Effectsofmacaextractonexerciseenduranceandbloodhormonelevelsintherats

YU Fa-rong, CHEN Wang-jun, XIE Ming-ren*, LIAN Xiu-zhen, LI Deng-lou, GUO Yun-xuan, YANG Bo

(Gansu Institute of Political Science and Law, Key Laboratory of Evidence of Science and Technology Research and Application, Lanzhou 730070, China)

ObjectiveTo study the effects of maca extract on exercise endurance and blood hormone levels in the rats.MethodsWistar rats treated with maca extract (2.0, 4.0, 8.0 g/kg body weight) were freely swimming in the circulating water flow daily for 15 days. On the 16th day of experiment, the exercise endurance and blood noradrenaline (NA), estradiol (E2), and testosterone (T) levels of the rats were determined.ResultsThe rats administered with maca extract at the doses of 2.0, 4.0, 8.0 g/kg body weight for 15 d showed that the swimming time before sinking was increased by 32.51%, 60.04%, 106.52%, the total swimming time was extended by 16.99%, 56.50%, and 101.73% respectively (P<0.01); while the number of sinking was decreased by 18.89%, 35.89%, and 58.06%, respectively (P< 0.01), compared with those swimming rats without maca extract treatment. The noradrenaline level in the blood of rats treated with maca extract 2.0, 4.0, 8.0 g/kg body weight was increased by 3.30%, 6.60%, and 16.50%, respectively, compared with the control group, and increased by 42.49%,47.05%, and 60.70%, respectively, compared with the swimming rats without extract treatment; the E2level was increased by 132.83%,102.72%, and 62.26% (P<0.01)respectively, compared with the control group, while decreased by 23.88%, 33.72%, and 46.95% (P<0.01) respectively, compared with the swimming rats without extract treatment. The blood testosterone level was increased by 5.11%, 37.65%, and 123.16% (P<0.01) respectively, compared with the control group, and increased by 28.98%, 68.92%, and 173.85%, (P<0.01) respectively, compared with the swimming rats without extract treatment.ConclusionsThe results of this study demonstrate that maca extract has effect to resist fatigue and enhance exercise capacity in rats. The mechanism is associated with reduced blood E2, and increased noradrenaline and testosterone levels in the blood of rats.

Maca extract; Endurance; Blood noradrenaline; blood estradiol; blood testosterone; Rats

XIE Ming-ren. E-mail： xmr7600@gsli.edu.cn

Q95-33

A

1005-4847(2017) 05-0558-05

10.3969/j.issn.1005-4847.2017.05.016

2017-03-27

甘肃省基础研究创新群体项目(145RJIA333)；兰州市科技计划项目(2014-1-182；2015-3-80)；甘肃省高校科技创新团队项目(2016C-09)；兰州市人才创新创业项目(2016-RC-85)；西北民族地区侦查理论与实务研究中心项目；甘肃政法学院重大项目(2016XZD15)；甘肃政法学院“文翰学者”项目。

俞发荣(1959-)，男，博士，研究员，硕士研究生导师。研究方向：法医生物学、社会环境压力对人类健康的影响、药理学和毒理学实验及实验动物学。E-mail： tim9898@163.com

谢明仁(1977-)，男，副教授。E-mail： xmr7600@gsli.edu.cn