补喂芒柄花素对伊犁马1 000 m速度赛成绩、血气及抗氧化指标的影响

刘佳佳，贺林娇，经宏鑫，韩 涛，马利鑫，李晓斌

(1.新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆畜牧科学院畜牧研究所，乌鲁木齐 830011；3.新疆畜牧科学院兽医研究所，乌鲁木齐 830011)

伊犁马通过调教训练后，在速度赛、速步赛和耐力赛等方面具有显著的运动成绩[1]。在运动训练过程中，疲劳的产生和恢复是影响伊犁马运动成绩的关键，也是运动型伊犁马研究的热点问题。芒柄花素为黄酮类化合物，广泛存在于黄芪、甘草等豆科植物中，易溶于甲醇、乙醚以及稀碱溶液，难溶于水[2-3]。芒柄花素可以通过减少自由基生成，发挥抗疲劳作用[4]。李琮等[5]给荷斯坦奶牛补喂芒柄花素、大豆黄酮及其组合物，结果显示，黄酮类物质能够显著或极显著提高奶牛血浆抗氧化酶活力(谷胱甘肽过氧化物、过氧化氢酶和总抗氧化能力)，降低血浆丙二醛的含量，对缓解奶牛应激具有显著作用。此外，在小鼠免疫抑制[6]和心肌缺血再灌注[7]试验中，芒柄花素能够显著提高小鼠的免疫功能，增强机体抗炎能力，有效地保护小鼠的健康。伊犁马在运动训练过程中易产生疲劳，且应激程度大。基于芒柄花素在机体抗氧化、抗炎及抗疲劳等方面的作用[8-9]。本试验以1 000 m速度赛伊犁马为研究对象，探究补喂芒柄花素对伊犁马运动性能、血浆抗氧化能力和血气指标的影响，为提高伊犁马运动性能及有效补喂剂的研发提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验于2020年7月至8月在新疆昭苏县喀拉苏镇进行。

1.2 试验动物

试验分别选择平均体重(411 kg±29 kg)、平均年龄(2.0岁±0.50岁)、1 000 m速度赛成绩(135.24 s±15.75 s)相近并且健康状况良好的12匹伊犁马公马作为研究对象。

1.3 试验设计

将12匹伊犁马公马随机分为对照组和试验组，每组6匹。在饲养管理、粗饲料及精饲料相同的条件下，试验组每匹马每天补喂8 g芒柄花素(补喂量参考杨雅静等[10]在小鼠上的试验，98%芒柄花素购于陕西绿清生物工程有限公司)，将每天的芒柄花素与精饲料混合饲喂，进行为期30 d补喂试验。

1.4 试验动物饲养管理及运动训练

1.4.1 饲养管理 试验期间所有马匹均在同一马厩，单栏饲养。试验饲粮由干牧草和精料补充料组成。干草每天每匹马(8.0±0.8)kg，分别在08：30、13：30、18：30和23：30分4次饲喂。精料补充料每匹马每天饲喂3 kg，每天在09：00和21：00分2次饲喂。先粗后精，先喂干草，再供给精料补充料，待补充料饲喂完后，将马匹赶入活动圈，继续采食一定量的干草，自由饮水。每天及时清理马棚，清扫粪便，换被褥草。试验精料补充料组成和营养水平见表1。

表1 精料补充料组成及营养水平(干物质基础)

1.4.2 运动训练 试验组与对照组马匹每天在15：00—17：00进行一次速度训练。训练时由骑手将马匹牵至训练场，首先进行马匹热身训练，在草地上慢慢行走，进入沙道后提升速度，热身训练结束后开始正式训练，并采用间歇训练法进行正式训练，每次间歇时间为1～2 min。试验期间训练量不改变，训练时逐渐加大强度。

1.5 样品采集与处理

在试验的第30天进行1 000 m模拟速度测试赛，请专业骑手来参加比赛。记录比赛成绩并在赛后即刻通过颈静脉采集血样，分别置于5 mL的普通采血管和肝素钠抗凝管中。血样采集后立即吸取普通采血管液面下未接触空气的全血100 μL测定电解质水平、酸碱平衡和血气指标；肝素钠抗凝管中的血液在采集后立即以3 500 r/min离心15 min，收集血清，并将收集的血清于-20 ℃保存，用于测定抗氧化指标。

1.6 指标测定

电解质水平(钠离子、钾离子、氯离子、碳酸氢根、阴离子间隙)、酸碱平衡(二氧化碳总量、氢离子浓度指数、二氧化碳分压、细胞内碱剩余)、血气指标(血糖浓度、血细胞比容、血红蛋白、血尿素氮、乳酸脱氢酶)使用i-SATA便携式血气分析仪测定。抗氧化指标(血浆总抗氧化能力、谷胱甘肽过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、血浆丙二醛)由北京华英生物科技有限公司使用试剂盒检测。

1.7 数据处理

数据使用Excel 2016初步分析整理后，使用SPSS 19.0软件对其进行统计分析，并进行独立样本T检验，结果以平均值±标准差表示。P<0.05表示差异显著。

2 结 果

2.1 补喂芒柄花素对1 000 m速度赛伊犁马运动性能的影响

由表2可知，试验开始前，试验组与对照组1 000 m速度赛中用时差异不显著(P>0.05)；在试验第30天，试验组1 000 m速度赛用时比对照组显著降低(P<0.05)。

2.2 补喂芒柄花素对1 000 m速度赛伊犁马电解质水平的影响

由表3可知，补喂芒柄花素对1 000 m速度赛伊犁马电解质水平均无显著影响(P>0.05)，但试验组钠离子、碳酸氢根离子和阴离子间隙分别比对照组降低0.14%、3.99%和1.58%。

表2 各组伊犁马1 000 m速度赛用时

表3 各组伊犁马1 000 m速度赛后电解质水平测定结果

2.3 补喂芒柄花素对1 000 m速度赛伊犁马血气指标的影响

由表4可知，补喂芒柄花素对1 000 m速度赛伊犁马血气指标均无显著影响(P>0.05)，但试验组血糖浓度、血细胞比容、血红蛋白和血尿素氮分别比对照组提高0.66%、4.85%、4.66%和6.67%。而试验组乳酸脱氢酶比对照组降低21.89%。

表4 各组伊犁马1 000 m速度赛后血气指标测定结果

2.4 补喂芒柄花素对1 000 m速度赛伊犁马酸碱平衡的影响

由表5可知，补喂芒柄花素对1 000 m速度赛伊犁马酸碱平衡均无显著影响(P>0.05)，试验组二氧化碳总量、二氧化碳分压和细胞内碱剩余分别比对照组降低4.35%、5.56%和35.72%。

表5 各组伊犁马1 000 m速度赛后酸碱平衡的测定结果

2.5 补喂芒柄花素对1 000 m速度赛伊犁马抗氧化能力的影响

由表6可知，1 000 m速度赛后，试验组超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和总抗氧化能力显著高于对照组(P<0.05)，分别提高了11.12%、8.45%和32.70%；试验组谷胱甘肽过氧化物酶和丙二醛的含量比对照组降低1.56%和11.32%，但无显著差异(P>0.05)。

表6 各组伊犁马1 000 m速度赛后抗氧化能力的测定结果

3 讨 论

除动物遗传因素以外，饲养管理、饲粮营养水平、运动营养补喂剂和运动训练等是影响运动马运动成绩的主要因素。运动疲劳和运动应激是制约运动马发挥高水平竞技成绩的限制因素，也是运动过程中常见的一种运动生理现象[11]。如何缓解运动疲劳和运动导致的氧化应激是当前研究提高运动马运动成绩的热点问题。因此，在科学的饲养管理和运动调训条件下，探寻有效的、健康的抗疲劳和抗氧化剂是解决此类问题的关键技术手段之一。芒柄花素是一种广泛应用于畜牧生产中的添加剂，具有抗癌、抗氧化、调节基因和蛋白表达等作用[8]。研究发现，芒柄花素对自由基具有显著的清除及抑制作用[12]。Mu等[13]研究显示，芒柄花素的摄入显著提高了小鼠体内抗氧化酶含量，降低了丙二醛的含量，提高了小鼠的抗氧化能力。此外，粱馨元等[4]研究显示，给运动小鼠补喂芒柄花素可以通过清除体内自由基起到抗疲劳的作用。

运动成绩是反映运动员或运动马最佳竞技状态的首要参考标准。伊犁马是中国优秀的速度赛、耐力赛和速步赛用马。不同赛事或距离的比赛中伊犁马的成绩不同。马军[14]研究表明，在1 000 m速度赛中3岁伊犁马的成绩为135.76 s。李晓斌等[15]研究，伊犁马的1 000 m速步赛成绩是134.37 s。本研究结果显示，试验结束时对照组伊犁马1 000 m速度赛的成绩是128.62 s，试验组是108.66 s,说明在相同的饲养管理和运动训练条件下，补喂芒柄花素能够显著提高伊犁马1 000 m速度赛的成绩。1 000 m速度赛对于马而言属于短距离、高强度的运动比赛，因此需要肌肉快速的收缩释放ATP，满足厌氧运动，在此过程中，会导致伊犁马体内自由基增多，对机体造成损害，从而降低其运动性能。芒柄花素可能通过减少机体内自由基的堆积，减少肌肉的损伤，提高机体运动抗氧化性而增强其运动性能，还可能在调控机体肌肉收缩和供能方面存在潜在的生物学作用，但具体调控机制还需要进一步深入研究。

电解质平衡是维持机体正常生理代谢的重要依据。血液中钠离子、钾离子、氯离子、碳酸氢根等是维持机体渗透压以及酸碱平衡的重要物质，在细胞内外都有不同的分布。阴离子间隙是指血液中阴离子与阳离子之间的浓度差。若血液中上述物质过多或过少都会导致电解质紊乱，从而引起神经系统、呼吸系统、肌肉等出现相应的病变，使动物生产性能下降[16-17]。本试验结果中钠离子、钾离子、氯离子、碳酸氢根离子及阴离子间隙都没有显著变化，说明芒柄花素能够维持机体电解质平衡，但由于运动生理的复杂性，涉及到调控机制的问题，还需要进一步的深入研究。

血糖可以为体内各器官和组织提供能量，所以维持血糖平衡具有重要的生理意义。血红蛋白是红细胞内运输氧的特殊蛋白质，在运动时，酸性代谢产物会积累增多，此时需要较多的血红蛋白来增加氧气的供应，从而缓冲酸性代谢产物的积累[18]。在血红蛋白水平较高时，会表现良好的机能状态，从而提高运动性能[19]。血细胞比容是血细胞在全血中所占的容积百分比，血细胞比容越大证明血液黏度就越大，这就会导致机体易缺氧，从而降低运动性能。血尿素氮是体内氨的主要代谢产物，若机体中血尿素氮升高则证明机体内氨基酸和蛋白质的代谢加剧，不利于动物的高强度运动[20]。乳酸脱氢酶是无氧氧化的标志酶，当机体剧烈运动后，肌细胞受到损失从而导致细胞通透性增加，乳酸脱氢酶含量增加，因此，乳酸脱氢酶的含量可用作评价运动负荷强度和运动损失的指标[21]。糖原等能源物质不断的消耗、乳酸、尿素氮等中间产物不断的堆积等都是机体在运动过程中产生疲劳的原因[22]。本试验结果显示，试验组的血糖浓度、血细胞比容、血红蛋白和血尿素氮较对照组均有一定的提高，且乳酸脱氢酶的活力有所下降。由于芒柄花素具有抗氧化和抗炎的生物学作用，这可能与长期给运动马补喂芒柄花素可以缓解运动过程中产生的运动损伤，降低运动后乳酸的堆积的原因有关。

血液中的二氧化碳总量、氢离子浓度指数、二氧化碳分压及细胞内碱剩余都是衡量机体内酸碱平衡的重要指标，一般情况下会处于相对稳定的状态，这些指标的测定通常可以用来判断动物是否存在机体代谢性酸碱中毒[23]。本试验结果显示，试验组二氧化碳总量、二氧化碳分压和细胞内碱剩余分别比对照组降低4.35%、5.56%和35.72%，但无显著差异。其原因可能与试验组伊犁马平均速度快于对照组有关，运动强度的增大，导致呼吸频率加快，二氧化碳输出量增加，造成二氧化碳总量和二氧化碳分压降低。

自由基浓度过高而产生的氧化应激是导致运动过程中产生疲劳的重要原因之一[24-25]。在剧烈运动过程中，机体内会产生大量的自由基，若机体内产生的自由基超过了机体清除自由基的阈值，机体内就会有大量自由基堆积，引起脂质过氧化反应，对肌肉细胞造成损伤，导致机体产生疲劳，使其运动能力下降[26]。当血液中的抗氧化酶活力升高，则表明更利于清除体内在运动过程中产生的自由基[27]。研究显示，当机体运动性能得到提高，超氧化物歧化酶活性会升高[28]。机体总抗氧化能力提升会降低剧烈运动导致的氧化应激损伤[29]。同时，过氧化氢酶的增加也能间接表明机体运动耐力得到提高[30]。若丙二醇的含量升高，可使自由基损伤，从而导致运动成绩下降[31]。张晓松等[32]研究证明芒柄花素具有一定的自由基清除能力及抗氧化能力。芒柄花素的抗氧化能力随浓度的增大而增大[33]。本试验结果表明，补喂芒柄花素后能显著改善伊犁马运动抗氧化能力，显著提高了超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活力及总抗氧化能力，降低丙二醛含量，这一结果与粱馨元等[4]的研究结果相似。说明芒柄花素能够减少伊犁马体内自由基的产生，减少体内脂质过氧化反应，增强其缓解运动应激的能力，降低肌肉细胞的损伤，从而提高了伊犁马的运动性能。

4 结 论

在本试验条件下，补喂芒柄花素可显著提高伊犁马1 000 m速度赛的运动成绩，并显著提高伊犁马血清中的过氧化物歧化酶、过氧化氢酶及总抗氧化能力，说明补喂芒柄花素后能显著改善伊犁马运动抗氧化能力。