富硒茶多糖对耐力训练大鼠不同组织ATPase活性的影响

崔晓宇，熊正英

(安康学院 体育学院，陕西 安康 725000)

生物膜ATPase包括有sodium,potassium-adenine nucleoside triphosphatase(Na+,K+-ATPase，简称EⅠ)、calcium-adenine nucleoside triphosphatase(Ca2+-ATPase，简称EⅡ)和magnesium-adenine nucleoside triphosphatase(Mg2+-ATPase，简称E Ⅲ)，它们参与细胞内外Na+、K+、Ca2+和Mg2+离子的主动转运[1]，在跨膜电势能的产生、调节细胞渗透压、维维持神经和肌肉细胞的冲动传导、营养物质吸收等方面起着重要作用[2-4]。在大强度运动训练时，机体会产生大量的自由基，对胞膜发生攻击，导致细胞膜氧化损伤，细胞膜上的ATP酶同样受到自由基的氧化，使其结构破坏，EⅠ、EⅡ和E Ⅲ活性降低，引起细胞内环境紊乱，细胞功能下降，产生运动疲劳。多糖尤其是富硒茶多糖具有抗氧化、消除自由基的能力已有研究[5-6]，富硒茶多糖是否可以保护ATPase活性尚未见报道。本实验选取陕西省紫阳县富硒茶叶为原料[7-10]，提取多糖物喂养大强度耐力训练大鼠，测试了不同组织，EⅠ、EⅡ和E Ⅲ活性影响，探讨了富硒茶多糖对大鼠运动能力影响的机制。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验对象 Sprague-Dawley(SD)雄性健康大鼠30只，体重180～220 g，由西安交通大学医学院实验动物中心提供，同时购入基础饲料。国家标准啮齿类动物干燥饲料喂养，自由饮食，动物室温度23±5 ℃，相对湿度40%～70%，照明时间随自然变化，分笼适应性饲养7 d后进行实验。

1.1.2 富硒茶多糖的分离提取 茶叶由陕西省紫阳县盘龙天然富硒绿茶有限公司提供，富硒茶多糖提取参照文献[11]的方法进行，富硒茶多糖中多糖含量为53.50%、蛋白质含量为3.50%、硒含量为2 μg/g。

1.2 方法

1.2.1 实验动物模型的建立 实验动物适应性饲养7 d后，以15 m/min，5 min/d运动对照组量，对动物进行为期3 d的筛选，淘汰不适应跑台训练的大鼠，将剩余大鼠随机分为安静组(Quiet group，Q组)、运动组(Exercise group，E组)、运动加药组(Exercise dosing group，ED组)，每组均为8只。E组、ED组大鼠每天训练前以15 m/min×5 min的适应训练组后正式训练，训练模型基于Bedford等[12]模型结合实际略加调整，其中第1～2周的运动时间为20 min，运动速度分别是15.0、15.2 m/min ，坡度分别为0、5°；第3～5周的运动时间为30 min，运动速度分别是15.2、26.8、26.8(m/min)，坡度均为5°；第6周的运动速度为26.8 m/min，坡度为10°；运动强度用最大摄氧量(maximum oxygen uptake，VO2max)表示，第1～6周的运动强度分别为58.4±1.7、58.4±1.7、58.4±1.7、74.3±2.9、74.3±2.9、81.0±3.5 mL/(kg·min)。运动训练第6周的最后一天进行运动至力竭时间(min)的测试，力竭判定标准参照文献[13]。

1.2.2 药物灌胃 每次运动结束后运动加药组大鼠茶多糖溶液，灌胃剂量为100 mg/(kg·d)，安静对照组、运动对照组大鼠灌胃等体积的生理盐水[5]，灌胃时间为每天上午8：00，其他两组灌服给同等量的生理盐水作为对照，实验共6周。

1.2.3 取材与测试样品制备 第6周的最后一天，E组和ED组在力竭运动后记录力竭时间后，3组大鼠分别用20%乌拉坦(0.5 mL/kg体重)腹腔麻醉，断头取血，并迅速取大脑、肝脏、股四头肌、肾脏和心脏5种组织，分别放入(4 ℃)生理盐水中，洗净血污，用滤纸吸干后置于-20 ℃冰箱中保存备用。

1.2.4 测试样品制备 取适量组织(0.2～1.0 g)，按组织块重量(g)∶匀浆介质(mL)=1∶9的比例，加4 ℃的匀浆介质(0.9% NaCl溶液)，在冰浴中进行匀浆，然后3000 r/min低温离心10～15 min，取上清液作为各指标测试的样品。

1.2.5 生物化学指标测试 双缩脲法测定蛋白质含量，定磷法测定ATPase活性。蛋白质含量和ATPase活性均采用南京建成生物工程研究所研制的试剂盒测定，具体操作按照说明书提供的方法进行，蛋白质定量和ATPase活性单位(U)计算按照说明书提供的公式进行。

1.3 数据处理

采用SPSS 13.0统计软件进行数据处理，数据用均值±标准差表示，并进行t检验，P<0.05表示具有显著性差异，P<0.01表示极显著性差异。

2 结果与分析

2.1 富硒茶多糖对耐力训练大鼠不同组织Na+,K+-ATPase(EⅠ)活性的影响

由表1可知，与Q组比较：E组大鼠的肝脏、肾脏组织的EⅠ活性差异显著，心脏、大脑、股四头肌等组织的EⅠ活性差异极显著；ED组的肝脏、肾脏等组织EⅠ活性没有显著性差异，心脏、大脑、股四头肌等组织EⅠ活性差异较为显著。与E组比较：ED组的各组织中的EⅠ活性均有升高，肝脏、股四头肌等组织的EⅠ活性差异显著，心脏、大脑、肾脏等组织的EⅠ活性差异极显著，大脑、肝脏、股四头肌、肾脏和心脏等组织的EⅠ活性分别升高19.07%、10.87%、11.35%、13.67%和28.26%，其中心脏EⅠ活性升高幅度最大。

表1 不同组织Na+,K+-ATPase(EⅠ)活性的测定结果

注：与Q组比较，*：P<0.05，**：P<0.01；与E组较，#：P<0.05，##：P<0.01。每组的样本数为8，ATPase活性单位：μmol pi/(mg prot·h)，下同。

2.2 富硒茶多糖对耐力训练大鼠不同组织Ca2+-ATPase(EⅡ)活性的影响

由表2可知，与Q组比较：E组大鼠不同组织中的EⅡ活性下降，肝脏、大脑、股四头肌等组织EⅡ活性差异显著，心脏、肾脏等组织EⅡ活性差异极显著；ED组肝脏、肾脏、大脑组织等组织EⅡ活性差异不显著，心脏、股四头肌等组织的EⅡ活性差异显著。与E组比较：ED组大鼠不同组织EⅡ活性均有升高，肾脏、大脑等组织的EⅡ活性差异显著，心脏、股四头肌、肝脏等组织EⅡ活性差异极显著，大鼠大脑、肝脏、股四头肌、肾脏和心脏等组织的EⅡ活性分别升高6.07%、23.80%、21.31%、16.52%和19.67%，其中肝脏EⅡ活性升高幅度最大。

表2 不同组织Ca2+-ATPase(EⅡ)活性的变化

2.3 富硒茶多糖对训练大鼠不同组织Mg2+-ATPase(EⅢ)活性的影响

由表3可知，与Q组比较：E组大鼠的EⅢ活性下降，肾脏、肝脏等组织EⅢ活性差异显著，心脏、大脑、股四头肌等组织EⅢ差异极显著；ED组5个组织的酶活性下降，均达到显著水平。与E组比较：ED组大鼠不同组织EⅢ活性均有升高，其中肾脏、大脑、股四头肌、肝脏等组织的EⅢ活性差异显著，心脏的EⅢ活性差异极显著，大鼠心脏、肾脏、大脑、股四头肌、肝脏等组织等组织的EⅢ活性分别升高11.01%、7.11%、11.48%、8.65%和29.61%，其中心脏的EⅢ活性升高幅度最大。

表3 不同组织Mg2+-ATPase(EⅢ)活性的变化

2.4 富硒茶多糖对大强度耐力训练大鼠跑台至力竭时间的影响

测试结果显示，运动对照组大鼠跑台运动至力竭时间的为91.77±12.55 min，运动加药组为112.45±14.21 min，力竭延缓率为18.39%(P<0.01)。

3 小结

ATPase是不对称地镶嵌在细胞膜内的一种酶[17]，ATPase具有载体和酶的双重作用，它能促进ATP水解，释放能量。3种ATPase是横跨细胞膜运输Na+、K+、Ca2+、Mg2+的的载体，它们可驱动Na+、K+、Ca2+、Mg2+跨膜运输，使细胞内金属离子适宜分布，从而维持细胞内外渗透压平衡；Na+、K+、Ca2+、Mg2+梯度还对维持肌细胞的收缩与舒张、跨膜电势能的产生、细胞渗透压的维持、营养物质的吸收、提高大鼠的运动能力等方面有着重要的作用[18-21]。长时间大强度运动时，会产生过多的自由基，损伤细胞膜，导致细胞膜发生脂质过氧化[22]，膜结构的完整性和流动性降低，甚至丧失，镶嵌在细胞膜上的Na+,K+-ATPase、Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase的结构与功能遭到破坏，导致3种ATPase活性下降，以至于影响胞膜Na+、K+、Ca2+、Mg2+的正常交换，从而造成细胞内环境紊乱，能量释放障碍，ATP合成减少，输出功率下降，机体产生运动性疲劳[23-26]。富硒茶多糖具有抗氧化作用，可以抑制上述现象的发生[27]。

富硒茶多糖对大鼠运动能力影响的机制是通过维持大鼠各组织细胞膜、线粒体等亚细胞器结构和功能的完整性，提高各组织Na+,K+-ATPase、Ca2+-ATPase和Mg2+-ATPase的活性，维持细胞渗透压、膜电位的平衡，提高机体能量供应，保证神经和肌肉细胞冲动的传导。服用富硒茶多糖大鼠运动至力竭的时间较E组延长，变化率为18.39%，显示富硒茶多糖具有延缓运动性疲的作用。