黄芪多糖APS对大鼠能量代谢相关酶影响的研究

2010-09-13田春兰

山东体育科技 2010年1期

关键词：力竭骨骼肌黄芪

田春兰

(曲阜师范大学体育科学学院,山东曲阜 273165)

黄芪多糖APS对大鼠能量代谢相关酶影响的研究

田春兰

(曲阜师范大学体育科学学院,山东曲阜 273165)

为了探讨黄芪多糖APS对游泳大鼠糖代谢相关酶的影响,采用动物实验法检测大鼠游泳力竭时间、不同状态下大鼠骨骼肌琥珀酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶的动态变化。实验发现:1)两组大鼠游泳力竭时间比较 B组游泳力竭时间明显延长 (P<0.05)。2)安静状态下,B组 SDH活性显著高于 A组 (P<0.05),MDH活性显著升高 (P<0.05);运动 1h状态下,A组 MDH活性升高 (P<0.05);力竭状态下,A、B组 SDH活性降低 (P<0.05)。结论:黄芪多糖APS可以增加大鼠机体有氧代谢酶 SDH、MDH的活性,减缓其活性下降速率及增加其恢复,使能源物质得到充分利用的同时减少对机体危害的代谢产物生成,从而维持更长时间的运动。

黄芪多糖 APS;琥珀酸脱氢酶;苹果酸脱氢酶;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

传统中药学认为,黄芪味甘,性微温,有补气升阳、益卫固表、利尿消肿、托毒生肌之功效。现代药理研究分析,黄芪含有多糖、皂甙、黄酮类化合物、生物碱、多种氨基酸、维生素以及硒、锌、铁等 14种人体所需要的微量元素,其中黄芪多糖 (Astragalus polysaccharidesAPS)被认为是黄芪的主要生物活性成分。实验及临床研究表明[1],APS具有增强机体免疫功能、强心降压、降血糖、抗应激、抗肿瘤、抗病毒、抗辐射、抗氧化等多种药理功效。本研究通过动物实验初步探讨黄芪多糖 APS在游泳运动过程中对糖代谢相关酶的影响,并为黄芪的实际运动医学临床应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组

选取 8周龄雄性 Wistar大鼠 80只,体重 (200±15)g,由山东中医药大学实验动物中心提供。采用国家标准大鼠饲料喂养,自由饮用纯净水。动物房内保持安静,室温保持在 20℃～25℃,湿度保持在 40%～50%。

大鼠适应性游泳训练一周,隔天进行一次,共适应性游泳 3次,每次游泳时间依次为 10 min、20 min和 30 min。玻璃钢游泳池:150×60×70cm,水深 60cm,水温 36℃±1℃。游泳时间在上午 10点进行,游泳结束后用干毛巾擦干大鼠皮毛。

大鼠随机分为对照组 (A组)和 APS注射组 (B组),每组40只。B组每天早上 8点按 78.125 mg/kg剂量腹腔注射 APS,持续 4天;A组在同一时刻注射等量生理盐水,持续 4天。最后一次注射 2小时后,置游泳池内进行游泳运动。A、B两组随机在安静对照、运动 1小时、力竭即刻、力竭恢复 1小时和力竭恢复 12小时五种状态下取材,每种状态取大鼠 8只。力竭即刻、力竭恢复 1小时和力竭恢复 12小时三种状态下记录游泳力竭时间,游泳力竭标准:大鼠沉于水底 10 s不能返回水面,且放在平面上无法完成翻正反射。

1.2 取材

取大鼠右腿股四头肌,于冰生理盐水中洗净血液,滤纸吸干,取肌 0.3 g～0.4 g,用电子天平称重,按 1:9的比例加入生理盐水中,在冰浴条件下用匀浆器匀浆,超声波细胞破碎仪破碎细胞,置低温离心机以 3 000 rpm/min速度离心 15 min,后取上清装入样品管中-20℃冷藏备用。

1.3 指标测试与方法

苹果酸脱氢酶 (MDH)、琥珀酸脱氢酶 (SDH)试剂盒购自南京建成生物工程研究所,比色法测定。各项指标的测定严格按照试剂盒说明书进行,并在实验之前进行预实验,测定完毕后按说明书计算所测指标浓度。

1.4 实验数据处理方法

2 实验结果

2.1 大鼠游泳力竭时间的比较

两组大鼠游泳力竭时间比较 B组游泳力竭时间明显延长(P<0.05)。

表1 A、B两组大鼠游泳力竭时间的比较 (,h)

组别只数力竭时间A组 24 6.11±1.80 B组 24 9.27±2.91 t值 2.35 P值 P<0.05

2.2 不同状态下大鼠骨骼肌 SDH活性的变化

安静状态下,B组 SDH活性显著高于 A组 (P<0.05),其他四个状态下,B组 SDH活性较 A组升高但无显著差异;A、B组内大鼠骨骼肌 SDH活性在力竭即刻时降低 (P<0.05)。

表2 不同状态下各组大鼠骨骼肌 SDH活性变化的比较(,U/mgprot)

注:＊表示与 A组相比较 P<0.05;△表示与同组安静状态下相比较 P<0.05。

组别只数安静运动 1 h 力竭即刻力竭恢复 1h力竭恢复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 不同状态下大鼠骨骼肌MDH活性的变化

安静状态下,B组大鼠骨骼肌MDH活性显著升高 (P<0.05),在其他状态下B组活性较A组升高但无显著差异;A组内大鼠骨骼肌MDH活性仅在运动 1 h时升高 (P<0.05)。

表3 不同状态下各组大鼠骨骼肌MDH活性变化的比较(,U/mgprot)

注:＊表示与 A组相比较 P<0.05;△表示与同组安静状态下相比较 P<0.05。

组别只数安静运动 1h 力竭即刻力竭恢复 1h力竭恢复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 分析与讨论

从中医角度来看,运动性疲劳属“劳倦”范畴,主要表现为神疲懒言、腰酸腿软、头晕、盗汗、心悸、脉虚弱等。按《内经·素问·举痛论》中说到“劳则气耗”,按“虚则补之”的立法原则,从“补气”入手,采用动物实验方法,观察中药黄芪对运动性疲劳的疗效及其作用机制。既有研究证实,中药黄芪可以增强机体抗缺氧能力[2],增强小鼠运动过程中肝糖原的储备量,降低小鼠运动后血乳酸变化幅度[3];人参、黄芪、白术为主的补脾活血中药可加速肌糖原恢复,并提高其储量,提高运动能力[4-6]。本实验研究发现,注射 APS剂组大鼠游泳至力竭时间较对照组明显延长 (P<0.05),游泳时间的长短可以反映动物运动能力的水平,而运动耐力的提高则是抗疲劳能力加强最有力的表现。

琥珀酸脱氢酶 (SDH)是线粒体的标志酶,而线粒体是细胞氧化磷酸化的中心,对细胞内已初步分解的物质继续进行氧化分解,从而产生能量,以供细胞活动。SDH活性的变化常与线粒体结构的改变同时出现,与线粒体的数目平行升降其活性能反映三羧酸循环情况[7]。SDH可催化琥珀酸生成延胡索酸参与 TCA循环,SDH是三羧酸循环中的关键酶,也是线粒体三羧酸循环中的第一个脱氢酶,其活性的高低及含量的多少影响着三羧酸循环的速度,三羧酸循环是机体长时间运动时产生能量的最重要的途径。因此 SDH代表着机体有氧氧化能力的高低,可用于评定运动员有氧氧化能力的高低。苹果酸脱氢酶(MDH)是生物组织有氧分解三羧酸循环中的最后一个氧化还原酶,线粒体基质中的MDH可促进苹果酸到草酰乙酸的转化,而细胞质中的MDH可将草酰乙酸还原为苹果酸,穿梭于基质和细胞质之间,维持着酶促反应的动态平衡,因此,MDH是线粒体基质的标志酶。

本实验 SDH活力变化,大鼠游泳运动 1 h,酶活性略有升高,但无显著差异性 (P>0.05),力竭即刻其活性显著降低,与安静相比降低 23.8%,SDH是线粒体的标志酶,经过长时间游泳,能量物质消耗且合成不足,以及肌细胞脂质过氧化作用加强使线粒体膜结构发生变化,这些都使 SDH在力竭状态下活性显著降低。在恢复阶段,其活性呈上升趋势,恢复 12 h基本达到安静水平。孙常义、王明辉[8]研究四君子汤对运动后不同类型肌纤维作用的细胞化学变化实验结果显示,疲劳组小鼠 SDH活性较安静组明显减弱。应瑞春、刘英学等[9]研究红毛五加多糖对解除运动后大鼠骨骼肌疲劳作用实验结果表明,经过 5周无负重耐力游泳运动,运动组大鼠的 SDH活性较安静组明显减弱,推测其原因一是能源物质在利用过程中酶大量被消耗,引起合成不足,也可能是线粒体内膜损伤,因而使 SDH活性降低。

提高 SDH活力,有利于有氧代谢过程,促进运动能量的供给,缓解疲劳[10]。本实验黄芪多糖 APS可以增加安静状态下SDH酶活性 (P<0.05),并且减缓其活性的下降速率及增加其恢复,这都与黄芪提高机体运动能力、延缓疲劳有关。白云清、裴德恺等[11]在研究复方丹参黄芪汤对实验性肝纤维化的影响中发现,在肝细胞变性坏死期中药组 SDH活性明显高于对照组。刘旺根、王红霞等[12]研究发现,黄芪建中汤可以使大黄致脾虚大鼠胃粘膜降低的 SDH活性得到明显恢复。

本实验结果发现,大鼠无负重游泳运动 1 h,MDH活性显著增加,可能是因为 1 h不负重游泳为中等强度的耐力练习,这时大鼠有氧供能占优势,因此作为有氧供能反应中的酶活性将会升高。大鼠达力竭状态,随着机体能量物质的消耗,其能量供应减少,虽然是有氧供能,但其酶活性却是下降,与安静对照组相比具有显著性差异 (P<0.05)。在力竭后的恢复阶段,机体仍然是以有氧供能提供能量,因此其酶活性有所增加,但由于力竭运动过程中能源物质的消耗,MDH的恢复始终达不到安静状态水平。张玉亮、张贞良等[13]在平衡阴阳口服液抗疲劳、抗应激的实验研究中发现,训练组运动后 3 h,MDH活性出现增高,高于运动后即刻和安静时的酶活性;该组疲劳性运动后即刻该酶活性下降,恢复 3 h上升,24 h约保持在较安静值稍高的水平。另有研究发现[14],一次急性运动或衰竭运动后,大鼠骨骼肌线粒体中的柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶的活性明显受抑。余谦等[15]实验指出,补剂和清剂均能提高大鼠骨骼肌MDH活性。其中补剂能显著提高骨骼肌MDH活性;岳春林、张宗豪[16]在研究蒙古黄芪对持续运动大鼠糖代谢的影响实验中发现,给药组MDH活性都高于对照组。

综上所述,黄芪可以增加大鼠机体有氧代谢酶 SDH、MDH的活性,减缓其活性下降速率及增加其恢复,使能源物质得到充分利用的同时减少对机体危害的代谢产物生成,从而维持更长时间的运动以提高机体运动能力。

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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