黄芪建中汤抗疲劳机制研究＊

闫曙光，任 杰，潘亚磊，谢 培，周永学＊＊

（1.陕西中医药大学基础医学院 咸阳 712046；2.陕西省中药资源产业化协同创新中心 咸阳 712046；3.陕西省胃肠病证方药重点研究室 咸阳 712046）

疲劳是指人体脑力或体力劳动超负荷时，出现的以疲乏无力、精神不振为主要表现的生理现象，属于亚健康状态，长期疲劳状态可导致机体免疫能力降低，引起条件致病菌的侵袭，同时疲劳也是多种疾病的常见并发症，如糖尿病、慢性肝病、肾脏疾病等[1]。因此，缓解和消除疲劳，对预防疾病的发生和减少慢性疾病过程中的并发症具有重要的意义，目前抗疲劳保健品的研发已经逐渐被人们所重视。现代医学多采用运动锻炼、心理调适和营养膳食等方法预防和缓解疲劳[2]。中医对疲劳的认识既有完备的理论，又有大量药食同源类药物，而这些药物被证实具有一定的抗疲劳作用，是抗疲劳中药保健品研发的基石。中药保健品是在我国传统医学理论指导下，研制的具有保健作用，调理人体健康的食品[3]。复方是中医药治疗疾病的主要方法之一，其中含有大量以药食同源药物组成的既有治病作用，又有保健作用的经方，如桂枝汤类、建中汤类等。

从中医角度讲，疲劳属于“虚劳”病，虚劳者，乃脏腑气衰，气血阴阳俱损也，论其治法，以补益气血阴阳，恢复脏腑功能为主，然谈及补益，又以“治脾”为第一要义，脾为后天之本，气血阴阳皆从此出，因此脾胃功能失常则使气血生化的源头出现了异常，不能营养机体导致气化功能衰败，最终引发虚劳。治疗虚劳以健运脾胃为主，《千金》记载：“因积冷气滞，或大病后不复常……名曰黄芪建中汤。”黄芪建中汤（HQJZT）有着健运脾胃，促进气血阴阳化生的功效，是治疗虚劳的经典名方。本课题组前期研究结果表明，该方的基础方小建中汤可通过调节机体免疫功能而发挥抗疲劳的作用[4]。机体能量代谢功能降低是导致疲劳产生的重要机制之一[5]，黄芪建中汤是否可通过促进机体能量代谢抗疲劳尚不明确。因此，本实验观察该方对运动后小鼠疲劳的耐受程度及能量代谢相关因子的影响，旨在为研制开发安全有效的调节能量代谢、抗疲劳保健品提供实验依据。

1 材料与仪器

1.1 实验动物

实验动物：清洁级km小鼠60只，雌雄各半，体重（20±4）g，购自西安交通大学动物中心，动物合格证号：SCX（陕）2012-003。动物饲养条件为SPF级［SYXK（陕）2017-004］。

1.2 实验试剂

实验试剂：三磷酸腺苷含量试剂盒（批号：21080725）：购自苏州科铭生物技术公司；糖原测试盒（批号：20180615）、血清尿素氮试剂盒（批号：20180713）、血乳酸测定盒（批号：20180527）、乳酸脱氢酶测定试剂盒（批号：20180612）、超氧化物歧化酶测定试剂盒（批号：20180816）：均购自南京建成生物工程研究所。

1.3 实验仪器

实验仪器：ZB-200疲劳转棒仪（成都泰盟软件有限公司）；SCG-6水浴锅（宁波新芝生物科技股份有限公司）；UV-2300紫外-可见光分光光度计（美国伯腾仪器有限公司）；SpectraMax5型多功能酶标仪（美国Molecular Devices公司）；CR22GII型高速冷冻离心机（日本日立公司）；电子天平（德国赛多利斯公司）；FB224分析天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；AF-10型自动制冰机（意大利SCOTSMAN公司）；T10匀浆机（德国IKA公司）。

1.4 黄芪建中汤药液的制备

黄芪建中汤药液的制备：黄芪建中汤药物组成和剂量参考《方剂学》[6]教材，将全方药物浸泡，2次煎煮，过滤，随后放入饴糖于80℃恒温水浴中，至饴糖融化，并分别浓缩成含生药量0.154 g/mL、0.308 g/mL、0.616 g/mL药液，避光4摄氏度冷藏备用。

2 实验方法

2.1 动物分组及给药

小鼠适应性喂养一周后随机分为空白组、模型组、黄芪建中汤（HQJZT）高、中、低剂量组，每组10只，雌雄各半。空白组与模型组均给予蒸馏水0.5 mL/d灌胃，HQJZT高、中、低剂量组分别给予浓缩至0.616 g·mL-1、0.308 g·mL-1、0.154 g·mL-1（按照成人70 kg体重换算剂量进行含生药量计算）的黄芪建中汤0.5 mL/d，连续给药30 d。

2.2 疲劳耐受实验（疲劳动物模型建立）

人类疲劳的主要原因是由于长期过度的劳累所造成的，本实验通过疲劳转棒仪采取强制性过度运动的方式令动物模型符合人类疲劳状态，此功能与跑步类似，通过强迫实验令小鼠达到疲劳状态（如延长其运动时间），当实验小鼠达到疲劳状态时，会从转棒仪掉落，可继续将其置于转棒仪上，给予长时间运动，使其达到不同的疲劳程度（本次研究在预试验阶段，小鼠运动时间达到1 h后，掉落次数增多，运动状态明显减弱，1.5 h出现死亡现象，后经观察解剖后，认定其为过劳死，故以1 h为单位时间，观察小鼠抗疲劳能力）。同时，通过给予相关药物，还可观察动物对疲劳的耐受程度（观察运动掉落时间和单位时间内掉落次数），从而评价药物的抗疲劳效果。给药前，小鼠于转棒仪（40 r/min）进行适应性训练，随后给药，1 h后，除空白组外，其余各组小鼠置于转棒仪（40 r/min）上进行1 h疲劳运动，记录各组小鼠掉落次数。

2.3 标本的收集与指标的测定

小鼠疲劳耐受实验结束后，水合氯醛麻醉处理，腹主动脉取血，离心后取血清并对血清乳酸脱氢酶、乳酸、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、血清尿素氮含量进行检测；取小鼠肝脏和大腿内侧肌肉，以生理盐水冲洗干净，称重，匀浆，检测组织三磷酸腺苷（Adenosine triphosphate，ATP）和糖原含量。

2.4 统计学处理

3 结果

3.1 疲劳耐受能力

与模型组相比，HQJZT各组小鼠跑步转棒时间明显延长（P＜0.01），2 h内掉落次数明显减少（P＜0.01），且其剂量越大，跑步时间越长，掉落次数越少。运动耐力是衡量机体抗疲劳能力的重要标志，研究结果说明，黄芪建中汤能有效改善实验小鼠的运动后疲劳，能够提高运动耐力，延长运动时间。见表1。

表1 黄芪建中汤对小鼠跑步时间的影响（）

表1 黄芪建中汤对小鼠跑步时间的影响（）

注：与模型组比较，*P＜0.05，**P＜0.01

10 10 10 10组别模型组HQJZT高剂量组HQJZT中剂量组HQJZT低剂量组n 掉落次数28.11±3.06 11.50±2.67**15.00±3.21**18.86±4.18**转棒时间（min）17.11±6.47 39.50±7.95**34.86±7.06**25.00±5.63**

表2 黄芪建中汤对疲劳后小鼠血清尿素氮和SOD的影响（）

表2 黄芪建中汤对疲劳后小鼠血清尿素氮和SOD的影响（）

注：与模型组相比，*P＜0.05，**P＜0.01；与空白组相比＃P＜0.05，＃＃P＜0.01

SOD/（U/mL）256.21±15.73 176.09±16.25＃＃238.54±15.27**＃211.52±14.48**＃＃209.86±14.77**＃＃组别空白组模型组HQJZT高剂量组HQJZT中剂量组HQJZT低剂量组n 10 10 10 10 10血清尿素氮/(mmol/L)2.53±0.24 4.47±0.23＃＃2.90±0.22**＃3.63±0.27**＃＃3.77±0.26**＃＃

3.2 血清尿素氮和SOD

模型组血清尿素氮含量显著高于空白组（P＜0.01），SOD活力明显低于空白组（P＜0.01）；

HQJZT各组小鼠血清尿素氮含量显著低于模型组（P＜0.01），血清SOD含量则显著高于空白组和模型组（P＜0.01），其中高剂量组小鼠血清尿素氮含量高于空白组（P＜0.05），SOD含量低于空白组（P＜0.05），中、低剂量组小鼠血清尿素氮含量则显著高于空白组（P＜0.01），SOD含量显著低于空白组（P＜0.01）。机体的大量运动后会产生众多的代谢产物，尤其是在长时间运动后，会逐渐消耗机体的蛋白，产生尿素氮、氧自由基等有害物质，黄芪建中汤能促进运动后尿素氮的代谢，减少其在体内的潴留，并且对体内活性氧含量的提高与对体内氧自由基的代谢皆有促进作用。见表2。

3.3 肝脏和肌肉ATP含量

模型组小鼠肌肉和肝脏组织中ATP含量较空白组显著降低（P＜0.01）；HQJZT各组ATP含量显著高于模型组（P＜0.01），但仍低于空白组（P＜0.01）。ATP是生物体内最直接的能量来源，运动中会消耗大量的ATP，促进ATP的及时恢复是抗疲劳的重要机制之一，实验结果表明，黄芪建中汤能提高运动后小鼠肌肉和肝脏组织内的能量生成，促进其运动后疲劳的恢复。见表3。

表3 黄芪建中汤对疲劳后小鼠肌肉和肝脏中ATP含量的影响（）

表3 黄芪建中汤对疲劳后小鼠肌肉和肝脏中ATP含量的影响（）

注：与模型组相比，*P＜0.05，**P＜0.01；与空白组相比＃P＜0.05，＃＃P＜0.01

10 10 10 10 10组别空白组模型组HQJZT高剂量组HQJZT中剂量组HQJZT低剂量组n 肝脏ATP 6.32±0.41 2.78±0.37＃＃4.97±0.28**＃＃4.59±0.30**＃＃3.28±0.29**＃＃肌肉ATP 5.32±0.34 2.10±0.23＃＃4.67±0.26**＃＃4.41±0.22**＃＃3.31±0.25**＃＃

表4 黄芪建中汤对疲劳后小鼠肝糖原和肌糖原含量的影响（）

表4 黄芪建中汤对疲劳后小鼠肝糖原和肌糖原含量的影响（）

注：与模型组相比，*P＜0.05，**P＜0.01；与空白组相比＃P＜0.05，＃＃P＜0.01

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3.4 肝糖原和肌糖原含量

模型组小鼠肝糖原和肌糖原含量显著低于空白组（P＜0.01）；HQJZT各组含量显著高于模型组（P＜0.01），其中高剂量组含量与空白组无差异（P＞0.05），中、低剂量组仍低于空白组（P＜0.01）。糖原是组织能量的储备形式之一，充足的糖原储备为机体提供源源不断的能量来源，实验结果表明，黄芪建中汤能增加运动后小鼠机体糖原储备，从而增强其抗疲劳能力，究其原因可能是该方中含有大量糖类药物。见表4。

3.5 血清乳酸脱氢酶和乳酸含量

与空白组比较，模型组小鼠血清乳酸脱氢酶含量显著降低（P＜0.01），而血清乳酸含量则显著升高（P＜0.01）；HQJZT各组小鼠血清乳酸脱氢酶含量皆高于模型组（P＜0.01），血清乳酸含量则显著低于模型组（P＜0.01）；其中高剂量组小鼠血清乳酸脱氢酶和乳酸含量与空白组无差异（P＞0.05）；中、低剂量组血清乳酸脱氢酶仍低于空白组（P＜0.01），血清乳酸含量仍高于空白组（P＜0.01）。乳酸是机体无氧代谢的产物，是导致机体出现肌肉酸痛、乏力的主要物质，因此，促进乳酸的及时代谢是使机体由疲劳恢复正常的必经之路，实验结果表明，黄芪建中汤通过促进机体乳酸代谢继而达到抗疲劳的作用，见表5。

表5 黄芪建中汤对疲劳后小鼠血清乳酸脱氢酶和乳酸含量的影响（）

表5 黄芪建中汤对疲劳后小鼠血清乳酸脱氢酶和乳酸含量的影响（）

注：与模型组相比，*P＜0.05，**P＜0.01；与空白组相比＃P＜0.05，＃＃P＜0.01

组别空白组模型组HQJZT高剂量组HQJZT中剂量组HQJZT低剂量组n 10 10 10 10 10乳酸脱氢酶/（U/L）305.26±25.39 123.89±27.81＃＃284.84±23.18**248.16±22.04**＃＃229.66±31.91**＃＃乳酸/(mmol/L)1.13±0.14 2.55±0.18＃＃1.27±0.13**1.41±0.10**＃＃1.54±0.11**＃＃

4 讨论

疲劳是人体自身生理机能水平下降或者脏腑维持机体运转能力降低，这是一种复杂的系统性生理改变，其产生与机体的能量代谢、代谢产物的堆积、内环境调节功能失常、免疫功能低下等相关[7-8]。疲劳最明显的表现是机体运动耐力水平降低[9]，本实验研究表明，黄芪建中汤能够延长实验小鼠运动时间，减少一定时段内跌落次数，增强小鼠运动能力，有明显的抗运动后疲劳的作用。机体未及时清除有害自由基将会导致代谢产物堆积引起疲劳发生，此时，一方面，自由基可对线粒体造成损伤，破坏膜完整性，使ATP酶活性降低，酶构象发生变化，机体分解利用ATP减少；另一方面，破坏了电子漏的受控机制，使线粒体呼吸Ⅲ态呼吸时出现电子漏，致使合成ATP的效率降低[10]。SOD为机体清除氧自由基的重要酶，可直接反映机体的抗氧化水平[11]。本实验发现，高强度、长时间的运动会过度消耗小鼠能量，肝脏和肌肉ATP含量明显下降，氧自由基大量堆积导致血清SOD活力降低，而黄芪建中汤剂量越大越能有效升高血清SOD活力，提高ATP含量，调节机体能量代谢从而抗疲劳。

糖是能量的重要来源，运动的机体会快速消耗肌肉及血液中的糖，此时肝脏的糖原会降解以维持血糖的稳定。充足的肝糖原可有效维持运动时的血糖水平，提供巨大能量，最终有效抗疲劳[12]。因此糖原也是评价抗疲劳能力的重要指标之一。在机体激烈运动的初期体内的糖会通过无氧糖酵解途径形成代谢终产物-乳酸。乳酸堆积是导致肌肉产生酸痛感进而产生疲劳感主要原因，乳酸的消除有利于疲劳的恢复[13]。乳酸脱氢酶将乳酸还原成丙酮酸来反映机体抗疲劳能力[14]。随着运动时长的增加和强度的升高，蛋白开始参与能量代谢，蛋白代谢后会生产尿素氮[15]。本实验发现，高强度的运动会减少疲劳小鼠体内肝、肌糖原的储备，并且随着运动时长的增加会逐渐消耗体内的蛋白和乳酸乳酸脱氢酶，随之造成代谢产物乳酸和尿素氮产量增加，而机体不能及时将其清除，产生肌肉疲劳和困倦感，因此小鼠运动能力下降，掉落次数增多；而黄芪建中汤能增加实验小鼠肝、肌糖原的储备，减少体内蛋白质和乳酸脱氢酶的消耗，从而减少乳酸和尿素氮的堆积，促进乳酸的清除，既促进了能量储备，又减少了代谢产物堆积，且与剂量呈相关性。

综上所述，黄芪建中汤具有抗疲劳作用，促进机体的能量储备和调节能量代谢，减少代谢产物的堆积可能是其抗疲劳的机制之一，但还需要进一步研究。黄芪建中汤全方药性平和，具有补益人体气血阴阳，恢复脾胃功能的作用，方中药物均无毒性，除芍药外都可食，又具营养性，是日常生活中常用的食品，富含麦芽糖、蛋白质、维生素、烟酸、环磷酸腺苷、氨基酸等人体必需的营养物质和黄酮、有机酸、桂皮醛，皂苷等具有抗氧化、促进人体代谢功能的成分。同时，作为中药又有其性味归经，具有一定的调理功能。因此，以该方基础研发中医药类保健品既符合中医药的基本特色，又符合《保健食品管理办法》对保健食品的要求。本研究结果为将建中类方剂转化成有中医药特色的保健品提供了一定的实验依据。