中药不同的调理方式对长时间递增负荷训练大鼠脑组织单胺类递质的影响

练志宁,楚海月

中药不同的调理方式对长时间递增负荷训练大鼠脑组织单胺类递质的影响

练志宁,楚海月

(广东培正学院体育教学部,广东广州510830)

以中医理论为指导,结合运动训练的实际,研究中药不同的调理方式对大运动量训练大鼠脑组织单胺类递质的影响,进一步探讨加快机体恢复,提高运动能力的中医调理方式,为科学训练提供理论依据。40只雄性大鼠随机平均分为4组,分别为对照组(C)、训练组(T)、服药1组(M1,先补脾,后补肾法即序贯法)和服药2组(M2,补肾法),观察8周递增负荷游泳和不同中药调理方式对不同组别某些指标的影响。研究发现,训练组脑组织中5-HT量显著高于对照组(P＜0.01),DA含量显著低于对照组(P＜0.01),而NE水平也下降,但无统计学意义。与训练组相比,两种中药调理方式(M1,M2)均可显著降低脑内5-HT的含量(P＜0.01;P＜0.05),可增加脑组织DA和NE的含量,但没有显著性差异(P＞0.05)。研究结果提示,脑内5-HT的升高和DA下降可能与长时间运动性疲劳有关。补肾中药右归饮,及健脾理气中药四君子汤与补肾中药复方右归饮先后配合使用,在一定程度上具有延缓中枢疲劳的作用。

中药;调理方式;训练;单胺类递质;受体

自1880年Mosso开始研究运动性疲劳以来,国内外不少学者对其产生机理的研究,先后提出中枢疲劳理论、外周疲劳理论、神经-肌肉接点疲劳理论、自由基损伤理论、综合性疲劳理论等。多层次影响疲劳理论认为机体外周血液-组织间液-肌组织之间的各个梯度系统的综合影响产生的疲劳。由此可见,运动性疲劳后出现的机体变化较为复杂,涉及物质代谢、神经、内分泌、免疫及心理等各个方面。多数学者认为运动性疲劳的发生机理与运动的类型有关,短时间剧烈运动时出现的疲劳,往往与肌肉中能源物质的消耗及乳酸等代谢产物的堆积这些外周因素有关,而长时间中等、大强度的运动产生的疲劳,则以中枢神经系统出现保护性抑制的中枢因素为主。中枢神经系统中的神经递质和神经调质参与这类疲劳的发生。其中,单胺类递质与下丘脑-垂体-肾上腺轴、性腺轴有着密切的关系,有关运动时脑组织单胺类递质的变化规律及中药复方的不同调理方式对脑组织单胺类递质的影响,是本研究着重探讨的问题。

1 材料与方法

1.1 实验对象

选用44只SD雄性大鼠,体重在(107.45±8.23)g。随机分为4组,即对照组(C)、训练组(T)、运动 +中药1组(M1)和运动+中药2组(M2)。训练前各组均进行一次适应性10min游泳训练。除对照组以外,其他各组均在玻璃泳缸进行每周递增负荷训练(无负重游泳),水温控制在28℃。第一周训练20min,以后每周增加20min,共训练8周(每周训练5天)。

1.2 用药情况

服药1组(M1)前一个月采用益气健脾经典方四君子汤(党参、白术、茯苓、炙甘草),后一个月采用温补肾阳经典方右归饮(附子、肉桂、熟地、山茱萸、山药、枸杞子、仙灵脾(代杜仲)、炙甘草)灌胃。服药2组(M2)两个月均采用右归饮灌胃。两种复方分别水煎醇提,过滤取上清,调药浓度至200%,高压灭菌,4℃保存备用,使用时用蒸馏水调药,制成含生药1g/ml。按10g/kg体重灌胃,每天一次,训练后服药。对照组以等体积蒸馏水代替灌胃。

1.3 单胺类递质的测定

各组大鼠断头处死,迅速剥取全脑,去除小脑后将脑组织称重,放入装有3m1预冷酸性正丁醇溶液中匀浆,倒入离心管内,再按重量补足正丁醇量(1g脑组织:30ml酸性正丁醇),匀浆液在快速混匀器上混匀1min,离心10min(3 000 rpm),倾出上清液。分别取每个样品的正丁醇上清液1.5ml和1.0ml供测定NA、DA和5-HT使用,其中每个样品均需做样品管与内标管(样品十标准品),每批实验需做1个空白管(荧光灭活管),实验操作流程见图1,实验所测得荧光强度按下列公式计算成组织内递质含量。

含量(ng/g)=(样品管荧光读数-空白管荧光读数)/(内标管荧光读数-样品管荧光读数)×所加标准品量×1/组织湿重(g)×正丁醇体积/测定所有正丁醇体积

注:所加标准品量:NA和DA为100ng;5-HT为200ng。

1.4 数理统计法

采用SPSS软件包处理,进行组间独立样本t检验。

2 研究结果

2.1 一般观察指标

图1 脑组织中NA、DA、5-HT的提取和测定步骤

对照组大鼠的神态安静,活泼好动,皮毛光洁整齐,眼睛有神;训练组普遍神态倦怠,易受惊吓,皮毛脱落,双眼暗淡无光;而服药组从神态、皮毛、倦怠程度介于对照组和训练组之间。对照组体重在8周内呈正性增加;训练组在第7周开始呈负性增加;M1,M2组在第七周开始正性增加缓慢。

2.2 运动训练和服药对脑组织单胺类递质的影响

大鼠经8周训练后各组脑组织5-HT的变化,与对照组相比较,训练组(T)和服药2组(M2)5-HT含量显著性增加(P＜0.01;P＜0.01),服药1组(M1)虽有增加,但无统计学意义;M1、M2组与 T组相比,显著性降低(P＜0.01;P＜0.05);M1和M2之间有显著性差异(P＜0.05)。

脑组织NE水平的变化,训练组(T)最低,服药1组(M1)和服药2组(M2)有所增加,但都低于对照组(C),各组之间没有显著性差异(P＞0.05)。脑组织DA的变化与对照组相比较,T、M1和M2组均低于对照组(P＜0.01;P＜0.05;P＜0.01);M1、M2组高于 T组(P＞0.05;P＞0.05);M1和M2之间没有显著性差异(P＞0.05),见表1。

表1 不同组别脑组织的变化(¯x±s,ng/g)

3 讨论

运动性疲劳是一百多年来运动医学研究的热点问题。运动疲劳包括大脑的中枢机制和肌肉本身的外周机制。有关运动性疲劳的外周机制的研究较多,而中枢机制的研究相对较少,已有大量证据表明脑内神经递质,特别是单胺类递质与运动性疲劳关系密切,是影响中枢疲劳的重要因素之一。中枢性疲劳与兴奋性和抑制性神经递质的代谢和变化有关,其中,与单胺类递质的改变关系密切。

Newsholme等认为5-HT是中枢疲劳的调节物质,脑组织5-HT对唤醒、睡眠、体温调节、情绪和神经活动、内分泌、心血管活动、运动功能等有着密切的关系。Bailey等研究发现,特定的药物引起脑内5-HT增加,可以导致中枢抑制出现疲劳现象。有学者在人体上进一步证实了5-HT在运动性中枢疲劳中起着重要的作用。

Barchas和Freedman报道,长时间运动后鼠全脑5-HT改变,发现3h低强度游泳导致脑5-HT显著增加。

Dley的研究表明,急性运动明显增加了脑干、下丘脑中5-HT的合成与代谢,而4周的训练可以促进皮层中5-HT的合成与代谢,运动对不同脑区的影响具有显著差异性。训练时间的长短和脑内5-HT变化有一定的关系,而与负荷强度的相关性不大。

Bliss等报道了运动后脑中DA代谢增强。Karena证明旋转运动增强了纹状体中DA的代谢。也有学者认为运动作为一种应激可加速DA、5-HT的合成与降解。

Priscilla等发现,大鼠进行耐力运动后纹状体中多巴胺(DA),3,4-羟苯乙酸(DOPAC)及DA受体浓度上升幅度较大,DA与其受体的变化呈明显的正相关。Pagliari等也发现,耐力训练和急性运动同时激活了外周CA的分泌和中枢NA的活动,运动时间的延长增加了中枢高浓度NA的持续期,且在外周A的分泌和中枢NA的浓度之间有明显的相关性。Bailey等人在进一步研究大鼠运动性疲劳与脑内5-HT和DA之间的关系时,通过测定中脑、纹状体、下丘脑和海马等脑区中的5-HT和3,4-二羟苯乙酸和DOPAC发现,除海马运动1h仅有5-HIAA升高外,其他各脑区5-HT和5-HIAA、DA仍维持较高水平,而5-HIAA在中脑和纹状体增加。DA和DOPAC在运动后1h,大多数脑区中都升高,但运动至疲劳时下降。多巴胺系统的作用是调节肌紧张,使机体做好进行运动的准备,并在大脑皮层冲动的触发下发动某一动作。

Meeusen报道,6周中等强度跑台训练明显降低了大鼠纹状体中DA、NA、Glu(谷氨酸)的浓度,对GABA的影响不大。急性运动使训练和未训练过大鼠的DA、NA和GABA的水平分别增加。

尽管运动对脑内神经递质的的影响有区域性差异,且运动的不同强度、不同的持续时间具有不同的效果。但由于实验设计、运动方式、检测手段、方法及取材的不同,所得出的结果也不同,因此,运动疲劳的发生不仅与运动的强度、运动时间有关,还与运动员的机体状况、运动水平等诸多因素有关。

由于实验条件的限制,我们没有测定不同的脑区单胺类递质的变化,而测定了大脑中的单胺类递质的变化,大鼠在温度相对较低水中进行8周递增负荷游泳训练后,训练组脑组织中5-HT含量显著高于对照组(P＜0.01),而DA含量显著降低(P＜0.05),而NE水平也下降,但无统计学意义。可见,脑内5-HT的升高和DA下降可能与长时间运动性疲劳有关。

Blosmstrand分别测定了耐力训练和一次急性力竭运动后大鼠六个脑区色氨酸(Trp)、5-HT、及其代谢产物5-HIAA和多巴(DOPA)、NA和脑内单胺氧化酶的变化,结果发现,力竭运动增加了六个脑区游离色氨酸(F-Trp)含量,提高了大部分脑区的DA、5-HT、5-HIAA的浓度,它们的升高可能与Trp的变化有关,这些部位可能在中枢疲劳过程中发挥了重要作用。

Chaouloff等研究表明,大鼠在跑台上跑1～2h,引起血液中游离色氨酸浓度明显升高,导致脑内5-HT的合成和更新加快。

有关长时间运动引起中枢性疲劳,一些学者认为,长时间运动时血液中支链氨基酸(BCAA)进入运动肌氧化供能,游离色氨酸与支链氨基酸比值升高,游离色氨酸可通过血脑屏障进入脑内增多;此外,长时间运动时脂肪动员增加,甘油和脂肪酸参与氧化供能,使血浆游离脂肪酸增多,游离脂肪酸与游离色氨酸竞争白蛋白上的结合位点,导致血液中游离色氨酸含量升高进入脑内,致使脑内5-HT合成增加。一些研究表明,脑内5-HT浓度升高,可损害中枢神经功能。有学者认为,5-HT能提高大脑对疲劳信号的敏感性。也有学者认为,5-HT在中枢表现为抑制作用的机制,可能是5-HT可充当儿茶酚胺类神经元的假神经递质,使神经元的去甲肾上腺素的释放遭受灭活,中枢由兴奋转为抑制。有关5-HT升高导致运动性中枢疲劳的原因,有学者认为,可能是通过抑制多巴胺系统和/或减少对运动的唤醒和诱导来引起疲劳。

一些研究证实,脑内单胺类递质与HPGA有着密切的关系。现已证明DA对GnRH的释放和促性腺激素的释放具有复杂的效应。中脑、前脑和边缘系统有相当多的神经纤维投射到下丘脑,以调节GnRH的释放。

在动物实验研究中,一般认为5-HT可抑制LH的分泌。一些学者研究认为,不同脑区的5-HT对LH分泌有不同的影响。生理性LH释放时(如动情前期),ME(正中隆起)处的DA更新率降低,激活DA神经元能抑制LH的脉冲释放。有人认为,对促性腺激素分泌也存在中枢性NE兴奋和DA抑制的双重机制。

一些动物实验研究表明,NE可刺激LH的分泌。NE及E可能通过介导内源性阿片肽(EOP)对LH分泌的影响。

也有文献报道,5-HT对性激素和性活动有一定影响。雌鼠脑内5-HT升高可抑制自发排卵,而对雄鼠来说,脑内5-HT升高,性活动减少。也有一些研究表明,Glu(谷氨酸)可作用于下丘脑GnRH神经元,调控LH的分泌,且有剂量-效应关系。

有学者研究发现,小鼠进行5周负重游泳训练后完成力竭性运动,训练组小鼠脑组织抑制性氨基酸递质γ-氨基丁酸(GABA)、甘氨酸(Gly)、牛磺酸(Tau)均升高,其中甘氨酸升高显著,脑内5-HT浓度也显著升高。

一些学者认为,延缓中枢疲劳可通过补充碳水化合物、糖-电解质饮料、支链氨基酸,可延缓运动性中枢疲劳,但大量补充支链氨基酸会带来高血氨副作用,对延缓疲劳不利。

一些证据表明,中医药在消除和延缓疲劳的发生以及提高运动能力方面有一定的疗效,报道较多,而中药对运动引起的中枢疲劳的研究相对较少,那么中药复方对脑组织单胺类递质的影响以及不同的的调理方式对其影响如何,也是本实验研究的问题之一。

本研究发现,训练大鼠,服用中药复方右归饮2个月和先服用四君子汤,后服用右归饮各一个月(序贯法调理)的大鼠,与训练组相比,两种中药调理方式(M1,M2)均可显著低于脑内5-HT的含量(P＜0.01;P＜0.05),可增加脑组织DA的含量(P＞0.05;P＞0.05),也可增加脑内NE含量,但没有显著性差异(P＞0.05),研究结果提示,补肾中药右归饮,及健脾理气中药四君子汤与补肾中药复方右归饮先后配合使用在一定程度上具有延缓中枢疲劳的作用,至于其作用的机理,可能由于两种不同调理方式均能显著降低5-HT的含量,使中枢抑制过程减弱所至,也可能通过降低血液中游离色氨酸的含量致使其脑组织5-HT降低,或者通过影响其它神经递质的变化,进而影响其相互作用,或者递质受体的浓度和活性的变化等引起抑制过程减弱,但运动性中枢疲劳可能是各种神经递质综合作用的结果,其确切机制有待于进一步研究。

笔者研究也发现长时间大运动量训练会导致脑组织5-HT升高,DA降低,我们推测长时间大运动量训练引起的下丘脑-垂体-性腺轴的抑制可能与脑组织5-HT升高,DA降低有关,可能与单胺类递质调控GnRH mRNA表达水平有着密切的关系。

4 结论

八周递增负荷游泳训练后,训练组脑组织中5-HT含量显著高于对照组(P＜0.01),而DA含量显著降低(P＜0.05),而NE水平也下降,但无统计学意义。推测,脑内5-HT的升高和DA下降可能与长时间运动性疲劳有关。与训练组相比,两种中药调理方式(M1,M2)均可显著降低脑内5-HT的含量(P＜0.01;P＜0.05),可增加脑组织DA的含量(P＞0.05;P＞0.05),也可增加脑内NE含量,但没有显著性差异(P＞0.05),提示补肾中药右归饮,及健脾理气中药四君子汤与补肾中药复方右归饮先后配合使用在一定程度上具有延缓中枢疲劳的作用。

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Effects of the Traditional Chinese Medicine in the Different Acting Styles on Male Rat Monoamine Transmitters in Brain Tissue During Long Progressive Load Training

LIAN Zhining,CHU Haiyue
(PE Teaching Department of Guangdong Peizheng College,Guangzhou510830,Guangdong,China)

On the basis of traditional Chinese medicine theories and practice of training,the authors investigated the effects of the traditional Chinese medicine in different acting styles on brain monoamine transmitters.The further purpose is to observe effects of different acting styles of accelerating body recovery and improving exercise capacity and to provide some theoretical proofs for scientific training.Forty male Sprague-Dawley mice were randomly divided into four groups equally.These were control group,training group,group 1 administrated by gullet(M1,first invigorate the Spleen method,then tonify the Kidney method,which is called Xu Guan method)and group 2 administrated by gullet(M2,tonify the Kidney method).We observed the effects of 8 week step load swimming training of the traditional Chinese medicine in the different acting styles on some parameters of rats.Our studies find that serotonin content rises significantly in brain tissue in T-group as compared with control group.But there is a distinct decrease of dopamine content in brain tissue in T-group.And noradrenaline content in brain tissue also declines,but without significant change.Compared with T-group,there is a marked decline of serotonin in brain in both M1 and M2 groups.In the meanwhile,there is a smaller increase of dopamine and noradrenaline contents in brain in M1 and M2 groups than in T-group,but with no significant difference between them.Investigation results indicate that elevation of brain serotonin and decline of brain dopamine have a close relation with prolonged exercise-induced fatigue.However,two kinds of traditional Chinese medicine in the different acting styles possess the function to postpone center fatigue to some degree.

traditional Chinese medicine;acting style;training;monoamine transmitter;receptor

G804.7

A

1004-0560(2013)03-0081-04

2013-02-12;

2013-03-23

练志宁(1973-),男,讲师,硕士,主要研究方向为体育教学与运动健康促进。

责任编辑:乔艳春