经皮穴位电刺激对大运动量耐力训练大鼠血清睾酮和尿素氮含量及ATP酶活力的影响

具紫勇,游世晶,王珂,刘世敏,夏勇,李艺,何金森



经皮穴位电刺激对大运动量耐力训练大鼠血清睾酮和尿素氮含量及ATP酶活力的影响

具紫勇1,游世晶1,王珂2,刘世敏1,夏勇1,李艺1,何金森1

(1.上海中医药大学针灸推拿学院,上海 201203;2.生物芯片上海国家工程研究中心,上海 201203)

观察经皮穴位电刺激(TEAS)对大运动量耐力训练大鼠血清睾酮(T)和尿素氮(BUN)含量及骨骼肌ATP酶活力的影响。将40只雄性SD大鼠随机分为正常组、模型组、正常刺激组、治疗1组、治疗2组,每组8只。模型组和治疗组的大鼠进行8星期大运动量跑台训练,治疗1组、治疗2组的大鼠分别于跑台训练前1 h和跑台训练后1 h采用TEAS干预手段,刺激大鼠后足三里和环跳穴,正常刺激组不进行跑台训练,刺激方法同治疗组。8星期跑台训练结束后,检测大鼠血清T和BUN含量及骨骼肌ATP酶活力的影响。TEAS能显著降低大鼠血清BUN的含量,升高血清T含量与骨骼肌ATP酶的活力,与模型组相比有显著性差异(＜0.05)。TEAS能显著降低大鼠血清BUN的含量,升高血清T的含量与骨骼肌ATP酶的活力,起到防治运动性疲劳的作用。

经皮穴位电刺激;大鼠;运动耐受性;睾酮;尿素氮;三磷酸腺苷酶

运动性疲劳是运动医学中的常见病,对运动性疲劳及其恢复的研究已经成为运动医学中亟待解决的课题之一。经皮穴位电刺激(transcutanclus electrical acupoint stimulation,TEAS),是将欧美国家的经皮神经电刺激疗法与针灸穴位相结合,通过皮肤将特定的低频脉冲电流输入人体以治疗疾病的方法。TEAS具有安全、无创伤、易操作、便于携带等优势,同时实验研究证实TEAS对运动性疲劳的影响[1],因此在防治运动性疲劳方面得到广泛应用[2-5]。运动后血清睾酮(T)和尿素氮(BUN)含量及ATP酶活力变化在一定程度上反映了骨骼肌的损伤情况,是评定肌肉承受刺激和骨骼肌微细损伤及其适应与恢复的重要敏感指标。因此本实验采用大鼠跑台运动疲劳模型,观察TEAS对大运动量耐力训练大鼠血清T和BUN含量及ATP酶活力的影响,探讨TEAS是否具有防治运动性骨骼肌损伤和运动性疲劳的作用。

1 材料和方法

1.1 实验动物与分组

40只纯种SD雄性大鼠,清洁级,体重200～220 g,由上海中医药大学实验动物中心提供。饲养温度18～21℃,相对湿度40%～60%,12 h光照维持,自由摄食饮水。大鼠适应性喂养1星期后,每天以10 m/min的速度进行适应性跑台练习,连续3 d,15 min/d。练习后,将大鼠按体重随机分为5组,正常组、模型组、正常刺激组、治疗1组、治疗2组,每组8只。

1.2 运动方案

训练强度参照Bedford的运动负荷标准[6],大鼠以15 m/min连续15 min的运动负荷训练,速度隔日增加2 m/min,时间增加5 min,当强度递增至38 m/min连续60 min时,维持此负荷训练至8星期结束,每星期训练6 d。训练中使用小木棍或毛刷刺激动物尾部,使动物保持在跑道前1/3处,以保证运动强度。运动过程中未使用声、光、电刺激,以避免大鼠的应激反应对实验结果的影响。

1.3 干预方法

各组大鼠分别于后足三里、环跳穴用电动剃毛器备皮,用75%乙醇局部消毒,注意避免皮肤损伤。环跳穴在后肢髋关节后上缘;足(后)三里穴在后肢后外侧,当腓骨小头下约5 mm处[7]。

1.3.1 正常组

常规饲养,每天将大鼠俯卧于自制大鼠固定器上15 min,不加任何干预措施。

1.3.2 模型组

共8星期大运动量跑台运动,同样方法固定,不加任何干预措施。

1.3.3 正常刺激组

不进行8星期大运动量跑台运动,每天将大鼠俯卧于自制大鼠固定器上,分别于足三里、环跳穴放一直径约0.5 cm的电极,再将电极片与韩氏HANS- 200E穴位神经刺激仪相连,选用疏密波模式,刺激频率2～15 Hz,强度2.5 mA,时间15 min。

1.3.4 治疗1组

大鼠于跑台训练前进行经皮穴位电刺激干预,干预结束后1 h再进行跑台运动,干预方法同正常刺激组,共8星期。

1.3.5 治疗2组

大鼠从跑台训练第2星期起,每次训练后1 h进行经皮穴位电刺激干预,干预方法同正常刺激组,共7星期。

1.4 取材及处理

末次训练治疗后各组大鼠禁食不禁水,用2%戊比巴妥钠30 mL/kg腹腔注射麻醉后,腹主动脉取血,分离血清待测。同时迅速取右后肢腓肠肌(尽可能去除脂肪组织和结缔组织),称适量的腓肠肌加0.9%生理盐水,按W(g):V(m)=1:10制成匀浆,分离上清液,4℃冰箱保存备用。

1.5 指标检测

大鼠血清T和BUN及骨骼肌ATP酶活力。实验试剂由南京建成生物工程研究所提供,具体检测过程严格按照说明书进行。

1.6 统计学方法

实验结果以均数±标准差表示,采用SPSS13.0软件进行统计学处理,并对各观察指标进行正态分布检验。组间比较,符合正态分布者,采用单因素方差分析(-),不符合正态分布,采用多个独立样本比较的秩和检验()。以＜0.05表示有统计学意义。

2 结果

8星期训练后,模型组、治疗1组、治疗2组大鼠血清T与骨骼肌ATP酶活力明显低于正常组,血清BUN含量明显高于正常组(＜0.05),正常刺激组与正常组大鼠的血清T和BUN含量及骨骼肌ATP酶活力无统计学差异(＞0.05);治疗1组和治疗2组大鼠血清T和BUN含量及骨骼肌ATP酶活力与模型组相比差异有统计学意义(＜0.05);治疗1组和治疗2组大鼠之间检测各项指标无统计学差异(＞0.05)。详见表1。

表1 各组大鼠血清T和BUN及骨骼肌ATP酶活力比较 (±s)

注:与正常组比较1)＜0.05;与模型组比较2)＜0.05

3 讨论

运动性疲劳可归于中医学“虚损”范畴,其病因病机主要与气血精液耗伤有关。足三里为足阳明胃经合穴和胃下合穴,为补虚要穴,具有调节机体免疫力、增强抗病能力、调理脾胃、补中益气、通经活络、疏风化湿、扶正祛邪的作用。环跳为足少阳、太阳经之交会穴,此两经与腰腿部关系最密切,《针灸大成》:“主冷风湿痹,不仁,风疹遍身,半身不遂,腰胯痛,蹇膝,不得转侧伸缩。”故刺激足三里和环跳可使下肢运动和感觉功能得到改善,具有利腰腿、通经络之功效。因此,本实验选择足三里和环跳穴作为防治运动性骨骼肌疲劳的穴位。

睾酮在人体内有合成同化和雄性作用[8],对力量、速度及对抗性项目而言是个很重要的代谢激素。睾酮主要作用是“刺激雄性器官发育并维持其功能,且促使和维持雄性第二性征的出现。睾酮对代谢也有重要作用,与运动能力、肌肉力量的增长和疲劳的消除关系密切”[9]。

本研究结果也可看出经过数星期大运动耐力训练后,模型组、治疗1组、治疗2组大鼠血清T含量显著下降,与正常组相比差异有统计学意义(＜0.05),证实了过度的运动训练可引起机体疲劳,运动能力下降。而治疗1组和治疗2组能显著减少血清T含量下降,与模型组相比差异有统计学意义(＜0.05),从而改善大鼠疲劳状态,增强运动能力。因此,我们推测TEAS大鼠后三里和环跳可通过增加机体内源性激素分泌,增强机体的功能,从而延缓运动性疲劳的发生。

血尿素氮(BUN)是蛋白质的代谢产物,是评价运动时体内蛋白质分解代谢的常用指标。在正常生理条件下,蛋白质和氨基酸等含氮物质在分解代谢中先脱下氨基,然后在肝脏转变为尿素,BUN经血液循环从肾脏排出体外。当机体运动时,体内能量平衡遭到破坏,蛋白质及氨基酸的分解代谢加强,尿素生成增多,使BUN含量升高。但一般来说,30 min以内的运动,BUN变化较小,只有在长时间较大强度运动时,BUN的变化范围明显,而且身体对负荷的适应性越差,则产生的BUN越多[10-11]。

本实验结果显示,8星期训练结束后,模型组、治疗1组、治疗2组的大鼠血清BUN含量明显高于正常组(＜0.05),说明大鼠骨骼肌蛋白质和氨基酸氧化分解供能加强,肌肉能量平衡被破坏,而治疗1组和治疗2组大鼠血清BUN明显低于模型组(＜0.05),说明TEAS大鼠后三里和环跳穴可以降低大鼠骨骼肌蛋白质供能比例,保持肌肉力量,延缓运动性疲劳的发生。

ATP酶存在于组织细胞及细胞器的膜上,是生物膜上的一种蛋白酶,它在物质运送、能量转换以及信息传递方面具有重要的作用,机体在缺氧或病理状态下,ATP酶活力发生一系列转变,ATP酶活力的大小是各种细胞能量代谢及功能有无损伤的重要指标[12]。本实验研究结果表明,模型组与正常组相比,大鼠骨骼肌内ATP酶活力显著降低(＜0.05),说明此种大负荷的跑台运动较大地影响了大鼠骨骼肌内ATP酶的活力,导致骨骼肌ATP能量供应下降,细胞内外离子浓度的变化,从而影响动作电位降低。治疗1组、治疗2组与模型组相比,ATP酶活性都有所升高(＜0.05),说明TEAS大鼠足三里、环跳穴可以防止因过度训练导致骨骼肌ATP酶活力降低,保证骨骼肌能量供应和正常兴奋收缩,延缓骨骼肌疲劳的发生。

综上所述,不论在跑台训练前还是在跑台训练后进行TEAS大运动量耐力训练大鼠足三里、环跳穴,均可防止因过度训练导致骨骼肌细胞的损伤,说明TEAS干预手段可起到防治运动性疲劳的作用。

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Effect of Transcutaneous Electrical Acupoint Stimulation on Serum Testosterone, Blood Urea Nitrogen, and ATPase in Rats under Strenuous Endurance Training

-1,-1,2,-1,1,1,-1.

1.-,,201203,; 2.,201203,

To investigate the effect of transcutaneous electrical acupoint stimulation (TEAS) on serum testosterone (T), blood urea nitrogen (BUN), and skeletal muscle ATPase in rats under strenuous endurance training.Forty male SD rats were randomized into a normal group, a model group, a normal stimulation group, treatment group 1 and treatment group 2, 8 rats each. Rats in model and treatment groups all received an 8-week strenuous platform training; in treatment group 1 and treatment group 2, rats’ points Zusanli (ST36) and Huantiao (GB30) were stimulated by TEAS 1 h before and after platform training; normal stimulation group didn’t receive platform training but the same stimulation as the treatment groups. After 8-week platform training, the effect on serum T, BUN, and skeletal muscle ATPase was measured.TEAS significantly decreased BUN content, increased serum T content and skeletal muscle ATPase activity of rats, which were significantly different from those in the model group (＜0.05).TEAS can significantly decrease BUN content, increase serum T content and skeletal muscle ATPase activity, and thus works to prevent and treat sports fatigue.

Transcutaneous electrical acupoint stimulation; Rats; Exercise tolerance; Testosterone; Blood urea nitrogen; Adenosine triphosphatases

1005-0957(2013)04-0313-03

R2-03

A

10.3969/j.issn.1005-0957.2013.04.313

2012-12-20

上海高校选拔优秀青年教师科研专项基金(SZY10007)

具紫勇(1979 - ),男,讲师,博士

何金森(1952 - ),男,教授,博士生导师