锁阳对运动训练大鼠睾酮含量、物质代谢及抗运动疲劳能力的影响

2014-01-09曹建民周海涛

天然产物研究与开发 2014年1期

郭伟，曹建民，周海涛

1营口职业技术学院，营口 115000;2 北京体育大学，北京 100084;3 北京联合大学生物化学工程学院，北京 100023

锁阳(Cynomorium songarium Rupr，CSR)，又名不老药、锈铁棒、地毛球，羊不锁拉。为锁阳科(Cynomoriaceae)锁阳属的单科单属单种植物。始载于《本草衍义补遗》。其性甘、温，具补肾、助阳、益精、润肠、健胃、消食、补血及养身之功效，是兴阳益精、抗衰老的重要药物。研究表明锁阳富含多种氨基酸及微量元素，已检测并确定的氨基酸有17 种之多，其中苯丙氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、缬氨酸5 种为人体必需氨基酸;微量元素达24 种，其中如Fe、Cu、Zn、Mn、Ni、Co、Mo 等7 种均为WHO 公布的人体必需微量元素。锁阳还含有如三萜类、甾体类、鞣质类、多糖类、有机酸以及多种挥发性物质，是中药和蒙药中的常用药物。现代医学研究证明，其具有多种药理活性，可增强机体免疫功能、改善机体内分泌功能，提高清除自由基、抗缺氧、抗应激能力［1］。已有研究表明，长时间大运动量训练造成的运动性低血睾酮症是机体运动能力下降和恢复过程延长的主要原因［2］。本文以大强度耐力训练大鼠为模型，研究锁阳对运动训练大鼠睾酮含量、物质代谢与抗运动疲劳能力的影响，旨在为其临床应用提供理论依据。

1 材料与仪器

1.1 试验动物

清洁级雄性Wistar 大鼠55 只，42 d 龄，平均体重(195.1 ±15.1)g，北京大学医学部实验动物科学部提供，合格证编号SCXK(京)2006-0008。在整个实验过程中，实验室内温度保持在(22 ±2)℃，相对湿度55%～75%，光照时间随自然变化。所有实验大鼠均以基础饲料(北京大学医学部实验动物科学部提供)和蒸馏水常规饲养，自由饮食。实验时间为56 d，正式训练时间为49 d。

1.2 试验用药

锁阳(Cynomorium songarium Rupr)，产自甘肃，北京同仁堂购得，批号:120814351，并经天津中瑞药业有限公司高占友高级工程师鉴定。称取锁阳粉粒50 g 加蒸馏水250 mL，浸泡4 h，武火煮沸后文火煮25 min 后过滤。药渣加蒸馏水250 mL 武火煮沸后文火煮15 min，过滤。合并2 次滤液，浓缩至生药浓度1 g(生药)/mL，4 ℃存放备用。

1.3 主要仪器

ALCYON300 全自动生化分析仪，美国雅培;LG 10-3A 高速冷冻离心机，北京医用离心机厂;DY 89-Ⅱ型电动玻璃匀浆机，宁波新芝生物科技股份有限公司;SHH.W21.Cr600 型三用电热恒温水箱，北京市东霞科学仪器厂;UV7502pcs 型紫外可见分光光度计，上海欣茂仪器有限公司。

2 试验方法

2.1 动物分组

实验大鼠适应性饲养4 d 后，以20 min/d 的运动量对其进行为期3 d 的筛选，淘汰个别不适应游泳训练者，将剩余大鼠以数字随机分组法分为5 组:静止对照组(C 组)、运动对照组(T 组)、运动+低剂量锁阳组(TML 组)、运动+中剂量锁阳组(TMM组)、运动+高剂量锁阳组(TMH 组)，每组10 只。各组每天自由摄食饮水，采用专业灌胃器，每天灌胃(ig)一次。低、中、高剂量组ig 剂量分别为0.75、1.5、4.5 g/(kg.d)，相当于成人推荐剂量的5 倍、10倍、30 倍。TM 各组ig 体积为5 mL/kg，对照组ig 等量生理盐水。

2.2 训练及测试方案

C 组不进行任何训练。其他组进行负重游泳训练，均采用100 cm×50cm ×60 cm 的玻璃泳槽作为大鼠游泳训练装置，水深50 cm。水温(31 ±2)℃，为防止大鼠在水面漂浮不动，特在游泳箱底部放置佳宝“AP1500”型水泵形成流动水。训练42 d，第1周不负重，第2 周负2%体重，第3 周负4%体重，第4～7 周负5%体重，每次游泳训练至力竭［3］。大鼠开始游泳至力竭所用时间为大鼠力竭运动能力［3］。力竭标准以大鼠下沉后10 s 不露出水面为度。处死前的最后1 次为无负重力竭游泳训练，记录力竭时的游泳时间。

2.3 指标测定

各组在末次训练24 h 后称重，乙醚适度麻醉，从颈总动脉处取20 μL 全血测定血红蛋白含量，取0.5 mL 全血测定尿素氮含量，取2～3 mL 全血测定血清睾酮和血清皮质醇含量［4］。加入柠檬酸钠溶液抗凝，37 ℃水浴中30 min 后，4 ℃3000 rpm 离心10 min，分离制备血清，并迅速取肝脏、双侧睾丸和深层股四头肌，剔除筋膜，置于预冷的生理盐水中洗净血污，滤纸吸干后置于-20 ℃冰箱保存备用。组织匀浆制备:精确称取100 mg 肝脏组织、500mg 肌肉组织，按W(g)组织块重量/V(mL)匀浆介质为1/9 的比例加取预冷的匀浆介质(0.9%的NaCl 溶液)于烧杯中，迅速剪碎组织块(以上全部操作在冰水浴中进行)。匀浆经3000 rpm 低温离心15 min，分离提取上清液，在4 ℃冰箱冷藏即用或-20 ℃冰箱冰冻备用。血清睾酮、血清皮质酮、促黄体生成素和促卵泡刺激素采用放射免疫分析法测定。试剂盒由天津九鼎医学生物工程有限公司提供，批号20120903。肝糖原、肌糖原采用南京建成生物工程研究所的试剂盒所提供的方法测定，试剂盒编号:20120904。血尿素氮采用UV-GLDH 法测定。血红蛋白采用高铁氰化钾氧法测定，蛋白质定量采用双缩脲法［5］。

2.4 数据统计

采用SPSS12.0 软件对所有数据进行统计学处理，数据用平均数±标准差()表示，组间比较采0.01 为标准，P ＜0.05 表示有差异，P ＜0.01 表示有显著性差异。

3 试验结果

用t 检验，多组间比较采用方差分析，以α=0.05 与

3.1 锁阳对大鼠体重及运动能力的影响

表1 锁阳对大鼠体重及运动能力的影响(n=10，)Table 1 Effect of C.songarium extracts on weight and swimming ability of rats (n=10，)

注:与C 组比较，1)表示P ＜0.05，2)表示P ＜0.01;与T 组比较，3)表示P ＜0.05，4)表示P ＜0.01。Note:Compared with C group，1)represent P ＜0.05，2)represent P ＜0.01;compared with T group，3)and 4)represent P ＜0.05 and P ＜0.01，respectively.

由表1 可知，TM 各组体重大于T 组(P ＜0.05)、小于C 组(P ＜0.05);TM 各组力竭游泳时间明显长于C、T 组，具有极显著性差异(P ＜0.01)，且随剂量增大而延长。

3.2 运动及锁阳对大鼠血清睾酮、皮质酮水平的影响

表2 运动及锁阳对大鼠血清睾酮、皮质酮水平的影响(n=10，)Table 2 Serum testosterone(T)and corticosterone(C)levels in various groups of rats (n=10，)

由表2 可知:血清睾酮水平，T 组(P ＜0.01)，TM 各组(P ＜0.05)低于C 组;TM 各组高于T 组(P＜0.01);TM 各组间无显著差异。血清皮质酮水平，TM 各组(P ＜0.05)低于T 组，TM 各组间及与C组间比较无显著差异。各组间血清睾酮与皮质酮比值变化与睾酮变化较为一致。

3.3 运动及锁阳对大鼠肝、肌糖原储量的影响

由表3 可知:肝、肌糖原水平，T 组(P ＜0.01)、TM 各组(P ＜0.05)低于C 组;TM 各组高于T 组(P＜0.05)，TM 各组间无显著差异。

3.4 运动及锁阳对大鼠血清LH 和FSH 水平的影响

表3 运动及锁阳对大鼠肝、肌糖原水平的影响(n=10，)Table 3 Content of muscle and liver glycogen levels in various groups of rats(n=10，)

表4 运动及锁阳对大鼠血清LH 和FSH 水平的影响(n=10，)Table 4 Luteinizing hormone and follicle-stimulating hormone levels in various groups of rats (n=10，)

由表4 可知:各组间LH，FSH 水平较为接近，无显著差异。

3.5 运动及锁阳对大鼠血尿素氮和血红蛋白水平的影响

表5 运动及锁阳对大鼠血尿素氮和血红蛋白水平的影响(n=10，)Table 5 Blood urea nitrogen and hemoglobin levels in various groups of rats (n=10，)

由表5 可知:血尿素氮水平，T 组(P ＜0.01)，TM 各组(P ＜0.05)高于C 组;TM 各组低于T 组(P＜0.05)，且组间无显著差异。血红蛋白水平，T 组(P ＜0.01)，TM 各组(P ＜0.05)低于C 组;TM 各组高于T 组(P ＜0.05)，且组间无显著差异。

4 讨论与分析

4.1 运动及锁阳对大鼠体重、力竭游泳的影响

体重是反映机体骨骼、肌肉的发育程度以及肥胖程度的标志。在运动训练过程中，通过体重的变化可以了解训练的安排是否妥当、训练对机体的影响程度和机体对训练的适应状况［5］。运动性力竭是疲劳的一种特殊形式，是运动性疲劳发展的最后阶段。力竭时间是机体的抗应激能力、抗疲劳能力等多种作用的综合体现，是衡量机体运动能力的重要直接指标［6］。大鼠力竭性游泳时间是评定机体运动能力、抗疲劳能力及恢复能力的重要指标之一。实验结果表明机体的自身调节作用，已不能完全阻止力竭运动对生长发育所产生的影响，长时间力竭运动明显抑制了大鼠的正常生长。补充锁阳对长时间力竭运动造成的机体损伤有一定的作用，能够在一定程度上改善大强度训练造成的生长发育缓慢的现象、提高大鼠抗疲劳能力，进而延长大鼠运动时间，且呈剂量依赖性，但对机体损伤的作用没有随剂量的增加而呈现显著的递增状态。这可能与锁阳中含有15 种氨基酸和糖苷有关，此类物质可以为大鼠提供一定的能源供应［7］。

4.2 运动及锁阳对大鼠血清睾酮、皮质酮水平的影响

睾酮作为人体内一个重要的促合成激素，可以刺激组织摄取氨基酸，促进肌纤维和骨骼的生长，增加肾脏促红细胞生成素生成及肌糖原储备，增强免疫功能［8］。其在雄性激素中活性最高，在运动训练中对运动成绩的影响有着重要的意义。而皮质酮作为促分解激素，具有减少蛋白质合成、降低运动能力的作用。所以通常把睾酮与皮质酮比值(T/P)作为衡量合成代谢分解代谢平稳指标，反映运动能力以及疲劳积累程度。实验结果表明长时间力竭运动使得运动组大鼠促黄体生成素、卵泡刺激素水平小幅度降低(无统计意义)，睾酮水平显著降低(P ＜0.01)，皮质酮水平显著上升(P ＜0.05)，睾酮/皮质酮比值显著降低，长时间力竭运动显著抑制了大鼠性腺睾酮合成和分泌的能力，从而使力竭运动组大鼠的分解和合成代谢紊乱，合成能力显著降低，导致运动组大鼠运动能力降低。而各治疗组运动大鼠睾酮水平非常显著提高、并且显著降低了皮质酮水平，使得进行力竭运动大鼠的能量代谢紊乱得到纠正，促进了运动大鼠的各种营养物质的快速恢复，有利于维持其运动能力，提高了大鼠抗疲劳能力。其机制可能为:一、锁阳中所含黄酮类、三萜类、多糖具有较高的抗氧化活性，可通过激活抗氧化酶(SOD)的活性，抑制体内生成过量自由基，降低脂质过氧化物(LPO)的浓度［1，8］，减轻机体细胞损伤，同时锁阳中所含维生素E 具有抗体内脂质过氧化，清除自由基，保护腺体结构的功效，从而使睾丸能够正常分泌睾酮［9］;二、锁阳中所含乙酸、硬脂酸、油酸、亚油酸及其他酸性物质比油脂更容易失H·，从而延缓脂质的氧化，终止了油脂氧化链式反应的传播，起到抗氧化剂的作用，进而减轻机体细胞损伤，保证睾丸能够正常分泌睾酮［9］;三、锁阳中锁阳多糖对丘脑-垂体-性腺系统正向调节作用，促进雄性激素分泌，而皮质酮水平变化则与运动应激密切相关［1］。

另外，实验中TM 各组LH、FSH 水平较T 组有小幅度提高，较C 组有所降低，但幅度较小，并无统计意义。提示锁阳对雄性大鼠下丘脑、垂体、性腺的作用是多方面的，但具体作用于何处?需进一步研究证实。

4.3 运动及锁阳对大鼠肝、肌糖原储量的影响

糖是机体最重要的能源物质。其中肌糖原是骨骼肌中可以随时动用的贮备能源，其贮备量与运动的耐力呈正相关。肝糖原的主要作用是维持血糖的相对稳定。运动初期肌群主要利用肌糖原供能。随着运动时间的延长，血糖水平开始下降，为了补偿血糖的消耗并维持较高水平，肝糖原分解和糖异生作用增强，一旦肝糖原耗竭，会使运动肌供能不足，导致外周疲劳。同时中枢神经系统因血糖浓度下降也产生中枢疲劳［10］。所以增加肝、肌糖原储备，减少糖损耗，是保持血糖浓度稳定和延缓疲劳发生的重要措施。实验结果表明长时间力竭运动导致大鼠肝糖原、肌糖原储量下降，补充锁阳可以促进机体的糖代谢，提高糖原储备，使肝糖原及时分解维持补充血糖浓度，从而保证了中枢神经系统、运动肌及红细胞等组织的能量供给，提高抗疲劳能力，且呈剂量依赖性。其机制可能为:一是补充锁阳可以减轻长时间力竭运动对血睾酮和皮质酮的影响，并维持在正常生理水平促进糖原合成和糖异生作用的加强。二是锁阳所含有的多糖成分作为外源性糖分，可以补充或延缓长时间力竭运动对内源性糖的消耗，从而维持或提高机体内糖原储备的提高量，促进肝糖元的合成、保护。

4.4 运动及锁阳对大鼠血尿素氮和血红蛋白水平的影响

血尿素氮(BUN)是蛋白质的代谢产物，与机体机能、疲劳程度以及负荷量的大小呈密切正相关，可用来作为评定运动量的指标［11］。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进行脱氨基反应，氨在肝脏转变为尿素，BUN 经血液循环从肾脏排出体外使BUN 维持在正常生理水平。长时间较大强度运动时，BUN 的变化范围明显，BUN 与机体机能、疲劳程度以及负荷量的大小呈密切正相关，可用来作为评定运动量的指标［12］。实验结果表明长时间力竭运动使机体大量蛋白质参与供能，其分解代谢程度增加，导致大鼠运动性疲劳提早发生，BUN 上升。补充锁阳可以延缓血尿素氮疲劳阀值的出现，提高代谢系统的能量供应和利用能力，提高机体的运动水平提高，从而达到延缓疲劳的目的。其机制可能为:一、锁阳中所含大量氨基酸、多糖提供了蛋白质合成糖异生的原料，增加了体内糖原含量，增大糖的供能比例，减轻运动过程中机体对蛋白质的利用程度，减少BUN 的产生;二、补充锁阳，可以促进睾酮分泌，睾酮可促进脂肪分解，增强脂肪酸在肝内的氧化过程，有利于糖异生作用，增大糖的供能比例，减轻运动过程中机体对蛋白质的利用程度，减少BUN 的产生。

血红蛋白(Hb)俗称血色素，是红细胞中的一种含铁蛋白质，是机体中运输O2和CO2的载体，可通过结合不同物质可形成缓冲对，对酸碱均有缓冲作用，参与体内酸碱平衡代谢，是评定身体机能状况的一个重要指标。实验结果表明长时间力竭运动导致大鼠Hb 下降，补充锁阳能够增高大鼠Hb 含量，增加血液中的血含氧量，从而提高抗疲劳能力。其机制可能为:一、锁阳中含有大量而丰富的营养素，如黄酮、多糖、氨基酸，这些物质对抗氧化、补充机体所需及防止细胞膜的脂质过氧化有一定的作用，能有效地清除运动产生的过量自由基，避免了过剩自由基对红细胞膜的损伤，维持红细胞膜正常结构，使大鼠机体内Hb 氧化分解损失减少［1，11］;二、补充锁阳，促进睾酮分泌，进而促进肾脏EPO 的合成，促进骨髓造血，促进血红素酶系的活性，进而提高红细胞和Hb 含量;三、锁阳可经补肾而促进肾皮质分泌促红细胞生成素(EPO)、肾上腺皮质分泌糖皮质激素，此二者兴奋骨髓造血功能，刺激骨髓血细胞的成熟，使大鼠粘系祖细胞(CFU-D)的产出率明显增加，从而可维持应激状态下红白细胞系的平衡与稳定［12］。

5 结论

锁阳可以减轻大鼠血睾酮、皮质酮受高强度运动量的影响，维持在正常生理水平;促进蛋白质合成，抑制氨基酸和蛋白质分解，提高血红蛋白含量和糖原的储备，增强抗疲劳能力，具有多靶点、多途径的显著特点。

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