田春蘭

(曲阜師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院,山東曲阜 273165)

黃芪多糖APS對大鼠能量代謝相關(guān)酶影響的研究

田春蘭

(曲阜師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院,山東曲阜 273165)

為了探討黃芪多糖APS對游泳大鼠糖代謝相關(guān)酶的影響,采用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)法檢測大鼠游泳力竭時(shí)間、不同狀態(tài)下大鼠骨骼肌琥珀酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶的動(dòng)態(tài)變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):1)兩組大鼠游泳力竭時(shí)間比較 B組游泳力竭時(shí)間明顯延長 (P<0.05)。2)安靜狀態(tài)下,B組 SDH活性顯著高于 A組 (P<0.05),MDH活性顯著升高 (P<0.05);運(yùn)動(dòng) 1h狀態(tài)下,A組 MDH活性升高 (P<0.05);力竭狀態(tài)下,A、B組 SDH活性降低 (P<0.05)。結(jié)論:黃芪多糖APS可以增加大鼠機(jī)體有氧代謝酶 SDH、MDH的活性,減緩其活性下降速率及增加其恢復(fù),使能源物質(zhì)得到充分利用的同時(shí)減少對機(jī)體危害的代謝產(chǎn)物生成,從而維持更長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)。

黃芪多糖 APS;琥珀酸脫氫酶;蘋果酸脫氫酶;大鼠

Abstract:In order to observe the effects on the enzyme relevant to metabolism in sw imming rats,we tested the Succinate dehydrogenase(SDH),Malate dehydrogenase(MDH)in differen conditions.We found thant:In quiet conditions,the activity of SDH of goroup B is higher than A(P<0.05);In conditions of 1 hour exercise,the activity ofMDH of group A increased;In conditionsof exhaustion,the activityof SDH of group A andB decreased(P<0.05).Resuts:APS can enhances the activity of SDH andMDH,slows down the speed of disappearance of the activity and promote the recovery,in thusway,APSmay help the body to make good use of the energy and reduce the creation of substances that har mful to the body and prolong the duration.

Key words:APS;SDH;MDH;rats

傳統(tǒng)中藥學(xué)認(rèn)為,黃芪味甘,性微溫,有補(bǔ)氣升陽、益衛(wèi)固表、利尿消腫、托毒生肌之功效?，F(xiàn)代藥理研究分析,黃芪含有多糖、皂甙、黃酮類化合物、生物堿、多種氨基酸、維生素以及硒、鋅、鐵等 14種人體所需要的微量元素,其中黃芪多糖 (Astragalus polysaccharidesAPS)被認(rèn)為是黃芪的主要生物活性成分。實(shí)驗(yàn)及臨床研究表明[1],APS具有增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、強(qiáng)心降壓、降血糖、抗應(yīng)激、抗腫瘤、抗病毒、抗輻射、抗氧化等多種藥理功效。本研究通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)初步探討黃芪多糖 APS在游泳運(yùn)動(dòng)過程中對糖代謝相關(guān)酶的影響,并為黃芪的實(shí)際運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組

選取 8周齡雄性 Wistar大鼠 80只,體重 (200±15)g,由山東中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。采用國家標(biāo)準(zhǔn)大鼠飼料喂養(yǎng),自由飲用純凈水。動(dòng)物房內(nèi)保持安靜,室溫保持在 20℃～25℃,濕度保持在 40%～50%。

大鼠適應(yīng)性游泳訓(xùn)練一周,隔天進(jìn)行一次,共適應(yīng)性游泳 3次,每次游泳時(shí)間依次為 10 min、20 min和 30 min。玻璃鋼游泳池:150×60×70cm,水深 60cm,水溫 36℃±1℃。游泳時(shí)間在上午 10點(diǎn)進(jìn)行,游泳結(jié)束后用干毛巾擦干大鼠皮毛。

大鼠隨機(jī)分為對照組 (A組)和 APS注射組 (B組),每組40只。B組每天早上 8點(diǎn)按 78.125 mg/kg劑量腹腔注射 APS,持續(xù) 4天;A組在同一時(shí)刻注射等量生理鹽水,持續(xù) 4天。最后一次注射 2小時(shí)后,置游泳池內(nèi)進(jìn)行游泳運(yùn)動(dòng)。A、B兩組隨機(jī)在安靜對照、運(yùn)動(dòng) 1小時(shí)、力竭即刻、力竭恢復(fù) 1小時(shí)和力竭恢復(fù) 12小時(shí)五種狀態(tài)下取材,每種狀態(tài)取大鼠 8只。力竭即刻、力竭恢復(fù) 1小時(shí)和力竭恢復(fù) 12小時(shí)三種狀態(tài)下記錄游泳力竭時(shí)間,游泳力竭標(biāo)準(zhǔn):大鼠沉于水底 10 s不能返回水面,且放在平面上無法完成翻正反射。

1.2 取材

取大鼠右腿股四頭肌,于冰生理鹽水中洗凈血液,濾紙吸干,取肌 0.3 g～0.4 g,用電子天平稱重,按 1:9的比例加入生理鹽水中,在冰浴條件下用勻漿器勻漿,超聲波細(xì)胞破碎儀破碎細(xì)胞,置低溫離心機(jī)以 3 000 rpm/min速度離心 15 min,后取上清裝入樣品管中-20℃冷藏備用。

1.3 指標(biāo)測試與方法

蘋果酸脫氫酶 (MDH)、琥珀酸脫氫酶 (SDH)試劑盒購自南京建成生物工程研究所,比色法測定。各項(xiàng)指標(biāo)的測定嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行,并在實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn),測定完畢后按說明書計(jì)算所測指標(biāo)濃度。

1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 大鼠游泳力竭時(shí)間的比較

兩組大鼠游泳力竭時(shí)間比較 B組游泳力竭時(shí)間明顯延長(P<0.05)。

表1 A、B兩組大鼠游泳力竭時(shí)間的比較 (,h)

表1 A、B兩組大鼠游泳力竭時(shí)間的比較 (,h)

組別 只數(shù) 力竭時(shí)間A組 24 6.11±1.80 B組 24 9.27±2.91 t值 2.35 P值 P<0.05

2.2 不同狀態(tài)下大鼠骨骼肌 SDH活性的變化

安靜狀態(tài)下,B組 SDH活性顯著高于 A組 (P<0.05),其他四個(gè)狀態(tài)下,B組 SDH活性較 A組升高但無顯著差異;A、B組內(nèi)大鼠骨骼肌 SDH活性在力竭即刻時(shí)降低 (P<0.05)。

表2 不同狀態(tài)下各組大鼠骨骼肌 SDH活性變化的比較(,U/mgprot)

表2 不同狀態(tài)下各組大鼠骨骼肌 SDH活性變化的比較(,U/mgprot)

注:＊表示與 A組相比較 P<0.05;△表示與同組安靜狀態(tài)下相比較 P<0.05。

組別 只數(shù) 安靜 運(yùn)動(dòng) 1 h 力竭即刻 力竭恢復(fù) 1h力竭恢復(fù)12h A 8 12.19±2.76 13.10±6.87 9.29±1.07△13.10±2.09 13.66±2.07 B 8 15.68±2.93＊ 15.86±3.51 10.05±4.14 13.30±2.94 14.75±2.79

2.3 不同狀態(tài)下大鼠骨骼肌MDH活性的變化

安靜狀態(tài)下,B組大鼠骨骼肌MDH活性顯著升高 (P<0.05),在其他狀態(tài)下B組活性較A組升高但無顯著差異;A組內(nèi)大鼠骨骼肌MDH活性僅在運(yùn)動(dòng) 1 h時(shí)升高 (P<0.05)。

表3 不同狀態(tài)下各組大鼠骨骼肌MDH活性變化的比較(,U/mgprot)

表3 不同狀態(tài)下各組大鼠骨骼肌MDH活性變化的比較(,U/mgprot)

注:＊表示與 A組相比較 P<0.05;△表示與同組安靜狀態(tài)下相比較 P<0.05。

組別 只數(shù) 安靜 運(yùn)動(dòng) 1h 力竭即刻 力竭恢復(fù) 1h力竭恢復(fù)12h A 8 0.56±0.05 0.68±0.11△0.44±0.04△ 0.49±0.18 0.54±0.30 B 8 0.77±0.10＊ 0.59±0.07 0.50±0.17 0.54±0.08 0.64±0.24

3 分析與討論

從中醫(yī)角度來看,運(yùn)動(dòng)性疲勞屬“勞倦”范疇,主要表現(xiàn)為神疲懶言、腰酸腿軟、頭暈、盜汗、心悸、脈虛弱等。按《內(nèi)經(jīng)·素問·舉痛論》中說到“勞則氣耗”,按“虛則補(bǔ)之”的立法原則,從“補(bǔ)氣”入手,采用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法,觀察中藥黃芪對運(yùn)動(dòng)性疲勞的療效及其作用機(jī)制。既有研究證實(shí),中藥黃芪可以增強(qiáng)機(jī)體抗缺氧能力[2],增強(qiáng)小鼠運(yùn)動(dòng)過程中肝糖原的儲備量,降低小鼠運(yùn)動(dòng)后血乳酸變化幅度[3];人參、黃芪、白術(shù)為主的補(bǔ)脾活血中藥可加速肌糖原恢復(fù),并提高其儲量,提高運(yùn)動(dòng)能力[4-6]。本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),注射 APS劑組大鼠游泳至力竭時(shí)間較對照組明顯延長 (P<0.05),游泳時(shí)間的長短可以反映動(dòng)物運(yùn)動(dòng)能力的水平,而運(yùn)動(dòng)耐力的提高則是抗疲勞能力加強(qiáng)最有力的表現(xiàn)。

琥珀酸脫氫酶 (SDH)是線粒體的標(biāo)志酶,而線粒體是細(xì)胞氧化磷酸化的中心,對細(xì)胞內(nèi)已初步分解的物質(zhì)繼續(xù)進(jìn)行氧化分解,從而產(chǎn)生能量,以供細(xì)胞活動(dòng)。SDH活性的變化常與線粒體結(jié)構(gòu)的改變同時(shí)出現(xiàn),與線粒體的數(shù)目平行升降其活性能反映三羧酸循環(huán)情況[7]。SDH可催化琥珀酸生成延胡索酸參與 TCA循環(huán),SDH是三羧酸循環(huán)中的關(guān)鍵酶,也是線粒體三羧酸循環(huán)中的第一個(gè)脫氫酶,其活性的高低及含量的多少影響著三羧酸循環(huán)的速度,三羧酸循環(huán)是機(jī)體長時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生能量的最重要的途徑。因此 SDH代表著機(jī)體有氧氧化能力的高低,可用于評定運(yùn)動(dòng)員有氧氧化能力的高低。蘋果酸脫氫酶(MDH)是生物組織有氧分解三羧酸循環(huán)中的最后一個(gè)氧化還原酶,線粒體基質(zhì)中的MDH可促進(jìn)蘋果酸到草酰乙酸的轉(zhuǎn)化,而細(xì)胞質(zhì)中的MDH可將草酰乙酸還原為蘋果酸,穿梭于基質(zhì)和細(xì)胞質(zhì)之間,維持著酶促反應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡,因此,MDH是線粒體基質(zhì)的標(biāo)志酶。

本實(shí)驗(yàn) SDH活力變化,大鼠游泳運(yùn)動(dòng) 1 h,酶活性略有升高,但無顯著差異性 (P>0.05),力竭即刻其活性顯著降低,與安靜相比降低 23.8%,SDH是線粒體的標(biāo)志酶,經(jīng)過長時(shí)間游泳,能量物質(zhì)消耗且合成不足,以及肌細(xì)胞脂質(zhì)過氧化作用加強(qiáng)使線粒體膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,這些都使 SDH在力竭狀態(tài)下活性顯著降低。在恢復(fù)階段,其活性呈上升趨勢,恢復(fù) 12 h基本達(dá)到安靜水平。孫常義、王明輝[8]研究四君子湯對運(yùn)動(dòng)后不同類型肌纖維作用的細(xì)胞化學(xué)變化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,疲勞組小鼠 SDH活性較安靜組明顯減弱。應(yīng)瑞春、劉英學(xué)等[9]研究紅毛五加多糖對解除運(yùn)動(dòng)后大鼠骨骼肌疲勞作用實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過 5周無負(fù)重耐力游泳運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)組大鼠的 SDH活性較安靜組明顯減弱,推測其原因一是能源物質(zhì)在利用過程中酶大量被消耗,引起合成不足,也可能是線粒體內(nèi)膜損傷,因而使 SDH活性降低。

提高 SDH活力,有利于有氧代謝過程,促進(jìn)運(yùn)動(dòng)能量的供給,緩解疲勞[10]。本實(shí)驗(yàn)黃芪多糖 APS可以增加安靜狀態(tài)下SDH酶活性 (P<0.05),并且減緩其活性的下降速率及增加其恢復(fù),這都與黃芪提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力、延緩疲勞有關(guān)。白云清、裴德愷等[11]在研究復(fù)方丹參黃芪湯對實(shí)驗(yàn)性肝纖維化的影響中發(fā)現(xiàn),在肝細(xì)胞變性壞死期中藥組 SDH活性明顯高于對照組。劉旺根、王紅霞等[12]研究發(fā)現(xiàn),黃芪建中湯可以使大黃致脾虛大鼠胃粘膜降低的 SDH活性得到明顯恢復(fù)。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),大鼠無負(fù)重游泳運(yùn)動(dòng) 1 h,MDH活性顯著增加,可能是因?yàn)?1 h不負(fù)重游泳為中等強(qiáng)度的耐力練習(xí),這時(shí)大鼠有氧供能占優(yōu)勢,因此作為有氧供能反應(yīng)中的酶活性將會升高。大鼠達(dá)力竭狀態(tài),隨著機(jī)體能量物質(zhì)的消耗,其能量供應(yīng)減少,雖然是有氧供能,但其酶活性卻是下降,與安靜對照組相比具有顯著性差異 (P<0.05)。在力竭后的恢復(fù)階段,機(jī)體仍然是以有氧供能提供能量,因此其酶活性有所增加,但由于力竭運(yùn)動(dòng)過程中能源物質(zhì)的消耗,MDH的恢復(fù)始終達(dá)不到安靜狀態(tài)水平。張玉亮、張貞良等[13]在平衡陰陽口服液抗疲勞、抗應(yīng)激的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn),訓(xùn)練組運(yùn)動(dòng)后 3 h,MDH活性出現(xiàn)增高,高于運(yùn)動(dòng)后即刻和安靜時(shí)的酶活性;該組疲勞性運(yùn)動(dòng)后即刻該酶活性下降,恢復(fù) 3 h上升,24 h約保持在較安靜值稍高的水平。另有研究發(fā)現(xiàn)[14],一次急性運(yùn)動(dòng)或衰竭運(yùn)動(dòng)后,大鼠骨骼肌線粒體中的檸檬酸合成酶、蘋果酸脫氫酶的活性明顯受抑。余謙等[15]實(shí)驗(yàn)指出,補(bǔ)劑和清劑均能提高大鼠骨骼肌MDH活性。其中補(bǔ)劑能顯著提高骨骼肌MDH活性;岳春林、張宗豪[16]在研究蒙古黃芪對持續(xù)運(yùn)動(dòng)大鼠糖代謝的影響實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),給藥組MDH活性都高于對照組。

綜上所述,黃芪可以增加大鼠機(jī)體有氧代謝酶 SDH、MDH的活性,減緩其活性下降速率及增加其恢復(fù),使能源物質(zhì)得到充分利用的同時(shí)減少對機(jī)體危害的代謝產(chǎn)物生成,從而維持更長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)以提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力。

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Effects of APS on enzyme relavant to saccharide metabolism in rats

TIAN Chun-lan
(School of Sports Science,Qufu Nor mal University,Qufu273165,China)

G804.22

A

1009-9840(2010)01-0029-03

2010-01-08

田春蘭 (1965- ),女,山東菏澤人,副教授。