穴位埋线对大鼠力竭运动时血气的影响

田佳敏,高珍珍,侯 婕,史晓宇,宋 越,杨 英

(内蒙古农业大学 兽医学院,内蒙古 呼和浩特 010018)

随着运动时间的延长,运动强度的增加,机体运动能力会逐渐降低,提高机体的运动能力,延缓疲劳或加快疲劳的消除一直都是体育科学的重要研究内容。通过调节或促进机体的酸碱平衡,减少血中碱性物质的消耗可能延缓疲劳和体力衰竭的发生[1-3]。穴位埋线属于毫针针灸的延伸,它以中医基础理论为基础,遵循“整体观念”、“辨证论治”思想,以经络学说为指导,具有操作简单、费用低、疗效好、无不良反应等特点。穴位埋线后,穴位中的可吸收线会不断软化、液化、分解,使穴位受到持续的物理、生理及生化刺激,诱导或激发体内调节系统的发生,促进机体功能恢复[4-6]。研究表明,穴位埋线在增强机体免疫力,改善运动耐力,缓解运动疲劳,提高运动成绩方面具有其独特的优越性[7-11]。因此,本试验以大鼠为试验动物,结合7周跑台运动直至大鼠力竭,观察穴位埋线是否能提高运动耐力,改善运动状态,延缓运动疲劳的发生,以及是否能对减轻大鼠因力竭运动造成的心肺功能损伤。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1试验动物 6～7周龄,体质量200～250 g的健康雄性Wistar大鼠购自内蒙古医科大学实验动物中心,许可证号:SCXK(蒙)2015-0001。

1.1.2主要试剂及仪器 大鼠生长繁殖饲料购自江苏省协同医药生物工程有限责任公司;埋线针(7#)、迪棕糸胶原蛋白埋线(4-0)均购自河北领康医疗器械科技有限公司;大鼠保定器自制;ZH-PT动物实验跑台购自安徽正华生物仪器设备有限公司;电解质8项试剂片购自内蒙古爱馨宠物商贸有限公司;Mindray BC-2800Vet兽用全自动血液细胞分析仪、Mindray BS-2800Vet 兽用全自动生化分析仪均为迈瑞医疗公司产品。

1.2 方法

1.2.1动物分组与处理 选用6～7周龄,体质量为200～250 g的健康雄性Wistar大鼠,动物饲养温度为室温,照明随同自然变化,自由饮食、饮水。每周测量各组大鼠体质量,测量前各组大鼠禁食、不禁水12 h。适应性饲养1周后,对其进行速度为15 m/min、时间为10 min的跑台适应性训练,训练3 d后淘汰不会跑步或跑步状态不佳的大鼠。选择40只大鼠,将其随机分为空白组、跑台组、埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ,共4组,每组10只。空白组正常饲养,跑台组进行7周递增跑台训练,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ经相应穴位埋线后进行7周递增跑台训练。埋跑组Ⅰ穴位包括抢风、百会、邪气、汗沟、仰瓦、牵肾。埋跑组Ⅱ穴位包括抢风、肺腧、百会、邪气、汗沟、仰瓦、牵肾。埋线材料是格兰斯埋线针和迪棕胶原蛋白可吸收缝线,埋线后休息3 d,观察埋跑组大鼠有无排异及异常反应。

1.2.2运动性疲劳模型的建立方法 根据Bedford理论,参考相关研究中使用过的运动疲劳模型[12-14],设计运动方案:共7周,每周5 d,周二和周五休息。第1周的速度为15 m/min,时间为15 min/d,2～7周,速度依次为20,22,25,27,30,33 m/min,时间为20 min/d。7周递增跑台训练结束后第2天以35 m/min的速度运动至力竭。

1.2.3观察指标 7周递增跑台训练结束后,将空白组大鼠处死,跑台组和埋跑组大鼠以35 m/min的速度运动至力竭后记录跑台组、埋跑组大鼠的力竭时间。心脏采血后处死,将一部分心脏采的全血立即进行血气分析,另一部分分离血浆于-20℃保存备用。将各组大鼠的心和肺称重,用于脏器指数的测定,随后选取一部分心肺用生理盐水冲洗后放入福尔马林固定液中进行固定,常规方法制作石蜡切片,HE染色,于光学显微镜下进行组织学观察。

2 结果

2.1 穴位埋线对大鼠平均力竭时间的影响由表1可知,与跑台组相比:埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ的力竭时间显著长于跑台组(P<0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠的力竭时间差异不显著(P>0.05)。

表1 穴位埋线对大鼠平均力竭时间的影响

2.2 穴位埋线对力竭大鼠心肺脏器指数的影响由表2可知,与空白组相比较:跑台组、埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠心脏指数均显著升高(P<0.05);与跑台组相比较:埋跑组Ⅰ大鼠心脏指数显著降低(P<0.05),埋跑组Ⅱ大鼠心脏指数未表现出显著性差异(P>0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠心脏指数表现出显著性差异(P<0.05)。与空白组相比较:跑台组和埋跑组Ⅱ大鼠肺脏指数显著升高(P<0.05),埋跑组Ⅰ大鼠肺脏指数未表现出显著性差异(P>0.05);与跑台组相比较:埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠肺脏指数均未表现出显著性差异(P>0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠肺脏指数未表现出显著性差异(P>0.05)。

表2 穴位埋线对力竭大鼠心肺脏器指数的影响

2.3 穴位埋线对力竭大鼠血气的影响

2.3.1穴位埋线对力竭大鼠pH值、PCO2、TCO2和HCO3-的影响 由表3可知,与空白组相比较:跑台组、埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠PCO2、TCO2、HCO3-均显著降低,pH值未表现出显著性差异(P>0.05);与跑台组相比较:埋跑组Ⅱ大鼠PCO2显著降低(P<0.05),埋跑组Ⅰ大鼠TCO2、HCO3-均显著升高(P<0.05),埋跑组Ⅱ大鼠TCO2、HCO3-均显著降低(P<0.05),其他指标均未表现出显著性差异(P>0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠PCO2、TCO2和HCO3-均表现出显著性差异(P<0.05),pH值未表现出显著性差异(P>0.05)。

表3 穴位埋线对力竭大鼠pH值、PCO2、TCO2和HCO3-的影响

2.3.2穴位埋线对力竭大鼠AnGap 、Na+、K+和Cl-的影响 由表4可知,与空白组相比较:跑台组、埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠AnGap、K+、Cl-均显著升高(P<0.05);Na+未表现出显著性差异(P>0.05);与跑台组相比较:埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠AnGap、Na+、K+、Cl-均未表现出显著性差异(P>0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠AnGap、Na+、K+、Cl-均未表现出显著性差异(P>0.05)。

表4 穴位埋线对力竭大鼠AnGap、Na+、K+和Cl-的影响

2.4 穴位埋线对力竭大鼠血中Hb和Hct的影响由表5可知,与空白组相比较:跑台组、埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠Hb均未表现出显著性差异(P>0.05);与跑台组相比较:埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠Hb均未表现出显著性差异(P>0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠Hb未表现出显著性差异(P>0.05)。与空白组相比较:跑台组大鼠Hct显著降低(P<0.05),埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠Hct均未表现出显著性差异(P>0.05);与跑台组相比较:埋跑组Ⅰ大鼠Hct显著升高(P<0.05),埋跑组Ⅱ大鼠Hct未表现出显著性差异(P>0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠Hct未表现出显著性差异(P>0.05)。

表5 穴位埋线对力竭大鼠心肺脏器指数Hb和Hct的影响

2.5 穴位埋线对力竭大鼠血中Glu和BUN的影响由表6可知,与空白组相比较:跑台组、埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠Glu均显著降低(P<0.05);与跑台组相比较:埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠Glu均显著升高(P<0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠Glu未表现出显著性差异(P>0.05)。与空白组相比较:跑台组、埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠BUN均显著升高(P<0.05);与跑台组相比较:埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠BUN均显著降低(P<0.05);埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠BUN表现出显著性差异(P<0.05)。

表6 穴位埋线对力竭大鼠Glu和BUN的影响

2.6 穴位埋线对力竭大鼠心肺组织切片结果由图1可知,空白组心肌组织细胞排列整齐规则,细胞质及细胞核清晰,细胞膜完整,细胞间隙适中(图1A);跑台组心肌纤维排列紊乱,细胞间隙增宽,部分区域细胞明显肿胀出血(图1B);埋跑组Ⅰ心肌组织排列较紊乱,细胞间隙增宽,部分细胞轻微充血(图1C);埋跑组Ⅱ心肌组织排列较紊乱,细胞间隙增宽,部分细胞充血严重(图1D)。由图2可知,空白组大鼠肺组织结构完整,肺泡边界清晰,大小均匀(图2A);跑台组大鼠肺泡结构明显紊乱,肺泡扩张严重,肺泡间隔变薄,甚至断裂形成肺大泡(图2B);埋跑组Ⅰ大鼠肺泡结构较完整,肺泡轻微扩张,肺泡间隔无明显变化(图2C);埋跑组Ⅱ大鼠肺泡结构较完整,肺泡轻微扩张,肺泡间隔变薄(图2D)。

A.空白对照组;B.模型组;C.埋跑组Ⅰ;D.埋跑组Ⅱ。下同

图2 各组肺脏HE染色切片结果(100×)

3 讨论

运动性疲劳不仅直接影响竞赛成绩,还影响身体机能甚至运动寿命。运动性疲劳的研究有很多,多种疗法均能有效地缓解运动性疲劳,包括食源性疗法:如发酵法制备的云豆渣膳食纤维[15]、富含氨基酸的食品[16]、人参饮料[17]、大豆多肽营养补充剂[18]等;药物疗法:如管花肉苁蓉[19]、金雀异黄素[20]、地黄饮子[21]、黑灵芝多糖[22]等;另有针刺[23]、推拿[24]、按摩[25]、冷冻[26]、穴位埋线[27]等疗法。穴位埋线疗法是一种新型的微创疗法,将羊肠线埋植在穴位内,具有刺激经络、平衡阴阳、调和气血、调整脏腑的优势。相比于食疗性疗法,穴位埋线疗法更经济实惠;相比于药物疗法,穴位埋线疗法无需考虑药物的采集及制作过程,更易得;相比于针刺疗法,埋线疗法仅需植入一次药线,就可以实现长效刺激,降低了机体的应激反应;相比于按摩、推拿、冷冻疗法,穴位埋线疗法简单易操作,大小动物均适用,可较好的运用到赛马上。穴位埋线疗法具有省时、省力、省钱、安全、且可以很好地调控机体等优点,因此,本试验选用穴位埋线疗法来研究其在改善及缓解运动性疲劳方面的作用。

适量的运动能提高心肺功能,但力竭运动会对心肺造成一定的损伤。力竭时间能直观的评估机体的抗疲劳能力,脏器指数能较理想地反映脏器的健康状况[28],HE染色切片能较好地显示组织结构和细胞形态,用于观察心肺是否出现病理变化。本试验中,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ的力竭时间显著长于跑台组,说明穴位埋线能提高大鼠的运动耐力。跑台组大鼠心脏和肺脏增大,推测是运动引起的代偿性增大,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠心肺脏器指数均介于跑台组和空白组之间,穴位埋线起到了一定的修复作用。HE染色切片显示跑台组心肌和肺泡均受到一定损伤,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠心肌和肺泡和空白组相近,说明穴位埋线在很大程度上减少了力竭运动对心肺组织结构和细胞形态的损伤。

随着技术的发展,血气分析仪因其能测定血液pH值以及血液中CO2、O2、乳酸、剩余碱和多种电解质离子浓度,且具有携带方便,数据准确等优点被广泛应用[29-30]。血液 pH是动物体内酸碱平衡的指标之一,血PCO2、TCO2、和HCO3-对血液的酸碱平衡有一定的调节作用[31-32]。将血液 pH控制在狭小的范围内对机体的代谢非常重要,它决定着多种酶的活性,以保证机体正常的生理功能,大多数动物的平均血液pH在7.4左右[33-34]。本试验中各组大鼠pH均维持在7.4左右,变化幅度小。PCO2是动物血液中物理溶解的CO2气体产生的压力,可以反映出肺泡的通气状况;TCO2指血浆中各种形式存在的CO2总量。机体在运动时由于各种因素的刺激,肺通气加强,使CO2排 出 量 增 加,TCO2含量下降,血中HCO3-含量也减少[35-36]。本试验中,埋跑组Ⅰ大鼠PCO2和HCO3-含量均介于空白组和跑台组之间,说明穴位埋线起到了一定的调节作用。然而埋跑组Ⅱ大鼠PCO2、TCO2和HCO3-含量均低于空白组和跑台组,其原因可能是肺腧穴靠近心脏和肺脏,在埋线过程中损伤到肺脏导致肺通气量过强。AnGap是指血液中常规测定的阳离子和阴离子浓度之差,力竭运动导致HCO3-含量降低,使血中阳离子和阴离子浓度之差增大,即AnGap的含量增多。Na+对维持细胞外液的渗透压起决定性作用,K+的主要作用是维持细胞的新陈代谢,调节体内的酸解平衡,保持心肌的正常功能。Cl-在维持血浆渗透压、酸碱度及神经肌肉的正常兴奋性等方面起重要作用。补喂植物多酚能使Na+浓度降低,K+和Cl-浓度升高,从而提高运动耐力[37]。本试验中,空白组,跑台组,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ的Na+浓度变化幅度较小,基本保持稳定。各运动组的AnGap、K+和Cl-浓度均比空白组升高,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠的AnGap、K+和Cl-浓度均比跑台组稍低,未表现出显著性差异。

Hb是红细胞内负责运载氧的一种结合蛋白质,其含量直接关系到血液携氧能力。Hct 能间接反映红细胞数量大小及体积。由于需氧量增大,酸性代谢产物增多,需要更多的Hb和 Hct才能增加氧的供应及缓冲酸性代谢产物的能量[38-40]。在Hb和Hct含量较高时,会出现良好的机能状态,从而提高运动性能。优秀马有更多Hb和Hct含量,具有更强的心脏射血能力,心率调节能力,血液携氧能力及耐力[41]。本试验中,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ均比跑台组大鼠的Hb和Hct含量稍高,未表现出显著性差异。

Glu在运动中的主要作用是中枢神经系统的主要供能物质,用以维持中枢的正常能量供应。运动时机体会消耗糖类,导致血液中的Glu浓度降低。本试验中,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠的Glu浓度介于空白组和跑台组之间,减少了力竭运动对Glu浓度的消耗,能更好的维持中枢的正常能量供应。BUN浓度的高低能反应机体对运动负荷的适应能力和运动耐力。当运动量或强度过大超过机体的承受能力时,蛋白质和氨基酸分解代谢加剧,脱下的氨基增加,尿素生成量随之增加,引起 BUN浓度升高从而降低运动性能;相反,血液中BUN水平越低,蛋白质和氨基酸分解代谢变少,自身能量代谢正常,则提高运动性能。本试验中,埋跑组Ⅰ和埋跑组Ⅱ大鼠的BUN浓度介于空白组和跑台组之间,减少了力竭运动产生的代谢废物BUN,提高了大鼠的运动耐力。

综上所述,穴位埋线主要通过延长运动的力竭时间,提高PCO2、TCO2和HCO3-对酸碱平衡的调节作用,降低力竭运动对脏器的损伤,减少力竭运动对机体Glu浓度的消耗以及减少力竭运动代谢废物BUN的产生,从而改善运动耐力,缓解运动疲劳的发生。