纳豆激酶对过度训练致大鼠胃溃疡干预效果的研究

张建伟

（唐山师范学院体育系，河北唐山063000）

运动员作为一个特殊人群，长期的高强度运动训练和比赛很容易产生运动性应激类疾病。其中，运动员应激性胃溃疡的发病率很高。应激性胃溃疡指机体在应激状态下引起的一种急性胃黏膜表浅损伤，表现为胃黏膜出血、糜烂。提高运动成绩势必要加大运动强度，而大强度的力竭性运动所导致的运动应激性胃溃疡又严重影响运动员的健康及运动成绩的提高。如何减轻和消除运动应激性胃溃疡，目前是运动医学领域重点关注的问题之一。

对于运动员用药来说，必须符合相应的规范，避免使用违禁药物。因此，药食同源的天然食材成为调理运动员身体机能的理想选择。

为此，我们探讨了纳豆激酶干预运动应激性胃溃疡的作用效果，为纳豆激酶的进一步应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

8周龄雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠，体质量（180±18.8）g：购自北京维通利华实验动物技术有限公司。

纳豆激酶：由本实验室通过大豆发酵制得的新鲜纳豆分离沉淀得到。

超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、丙二醛（MDA）、内皮素（ET）、一氧化氮合酶（NOS）测定试剂盒：南京建成生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

DSPT-202跑台：中国杭州段氏制造；低温离心机：Ependorff公司；721B分光光度计：北京六一仪器厂；恒温培养箱：日本Sanyo公司；DK-98-1A恒温水浴锅：天津泰斯特有限公司。

1.3 方法

1.3.1 模型制备、分组及运动训练方案

雄性SD大鼠（北京维通利华实验动物技术有限公司），8周龄，体重（180±18.8）g。普通饲料喂养，自由饮食，饲养室温为（25±2）℃，湿度为 55%～57%，照明随同自然变化。适应性喂养1周后，随机分为力竭组、力竭加药组和安静组，每组10只大鼠。

力竭组：在运动模型的基础上运动至力竭。

力竭加药组：每次训练前3 h灌胃以等体积生理盐水配制的新鲜纳豆制得的粗酶，补充剂量为5 mL/kg体重。在运动模型的基础上运动至力竭。

安静对照组：不进行任何训练，每天补充同剂量的生理盐水。

运动模型：在倪静运动应激性胃溃疡模型[1]和Bedford运动模型[2]基础上，以及动物行为学表现的变化，建立了运动模型。

具体方案：力竭组及力竭加药组以15 m/min，15 min/d进行5 d适应性跑台运动，休息2 d后进入正式训练。一共训练6周：基础训练阶段（第1～4周）和建模训练阶段（第5～6周）。基础训练阶段大鼠运动方案：跑速15 m/min，运动时间25 min/d，跑距375 m，负荷级别一级负荷（第1周）；跑速20 m/min，运动时间30 min/d，跑距600 m，负荷级别二级负荷（第2周）；跑速25 m/min，运动时间35 min/d，跑距875 m，负荷级别三级负荷（第3周）；跑速30 m/min，运动时间40 min/d，跑距1 200m，负荷级别四级负荷（第4周）。力竭运动阶段大鼠运动方案：跑速33m/min，负荷级别五级，负荷变化为五级负荷减至一级负荷（第5周）；跑速35m/min，负荷级别六级，负荷变化为六级负荷减至一级负荷（第6周）。

后2周训练分别以预定运动负荷33 m/min，35 m/min跑速运动，当动物跟不上预定速度，大鼠臀部压在笼具后壁上，后肢随着转动皮带后拖达30 s，毛刷驱赶或手轻推均无效，逐渐降低运动负荷至一级负荷，继续运动，直至真正到不能运动，视为力竭[5]。

行为学特征：每天观察并记录动物的一般情况（毛色、活动、摄食量、死亡率等情况）及训练情况（跑步速度、动作协调性、各组力竭时间、运动后的呼吸深急情况、幅度大小、精神疲倦情况、是否腹卧位、垂头、刺激后有无反应），并在每周休息日称重1次。

1.3.2 样品制备

运动末次达到训练效果后，即刻称重，乙醚麻醉、断头、解剖取胃。胃取出后立刻置于冰生理盐水冲洗，沿着大弯侧剪开、展平，计算溃疡指数（按照Guth[3]标准计算）；测量每个溃疡的长度，以全胃各溃疡长度之和（L/mm）作为溃疡指数；之后用生理盐水低温匀浆处理，制备10%的匀浆，低温冷冻离心3 000 r/min，离心10 min，分离上清液4℃保存备用。

溃疡抑制率计算公式：溃疡抑制率/%=（对照组溃疡长度总和—给药组溃疡长度总和）/对照组溃疡长度总和×100。

1.3.3 指标测定

超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、丙二醛（MDA）、内皮素（ET）、一氧化氮合酶（NOS）含量测定，均按试剂盒说明操作。

1.4 数据分析

采用SPSS13.0软件，组间差异比较采用独立样本t检验。P＜0.05，表示差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 各组大鼠的一般行为学特征

各组大鼠的摄食量：前4周各组大鼠摄食量无明显差异，第5周和第6周力竭组大鼠摄食量比安静组大鼠摄食量显著降低，力竭加药组大鼠比安静组大鼠的摄食量有下降趋势，但是无显著性变化。

各组大鼠的精神状况：安静组大鼠的毛色干净整齐，呼吸均匀，对惊吓的反应敏感。各组大鼠前四周毛色均有光泽，对惊吓刺激反应敏感，跑步姿势协调，后退蹬地有力，只需要声音刺激即可完成每天训练，跑步时腹部与跑台不接触，尾巴翘起，极少与地面接触，粪便颜色正常。运动后呼吸频率有所加速，但与安静组比较无明显变化。从第5周的大强度运动训练开始，力竭组出现大鼠毛色暗淡且杂乱无光泽，对惊吓刺激反应迟钝，跑步姿势僵硬，需要声音和电双重刺激才可完成每天的训练，跑步时腹部与跑台接触频发，尾巴拖地现象明显，粪便颜色偏黑而且较软，肛周有污物。运动后呼吸幅度深急，嗜睡。力竭加药组虽有以上类似个别情况，但是表现不是很明显，远远好于力竭组，与安静组比较无明显的变化。

2.2 各组大鼠体重的变化

各组大鼠体重变化见表1。

表1 纳豆激酶对各组大鼠体重的影响Table 1 The effect of nattokinase on weight of rats

由表1可知，各组大鼠在试验前体重没有显著差异，试验开始后体重均有增加，前4周各组大鼠体重增加没有显著差异，第5周开始，与安静组比较，力竭组大鼠体重增加出现显著差异（P＜0.05），力竭加药组大鼠体重比安静组有下降趋势，但是没有统计学差异。

2.3 大鼠胃黏膜溃疡指数和溃疡抑制率

运动应激对大鼠溃疡指数和溃疡抑制率的影响见表2。

表2 纳豆激酶对各组大鼠溃疡指数和溃疡抑制率的影响Table 2 The effect of nattokinase on ulcer index and ulcer inhibition of rats

由表2可知，与力竭组比较，力竭加药组大鼠溃疡指数显著降低，损伤抑制率接近50%。

2.4 大鼠胃组织中SOD、MDA、GSH-PX的含量

纳豆激酶对各组大鼠胃组织中SOD、GSH-PX和MDA含量的影响见表3。

表3 纳豆激酶对各组大鼠胃组织相关生化指标的影响Table 3 The effect of nattokinase on biochemical indexes of gastric tissue of rats

由表3可知，与安静组比较，力竭组大鼠胃组织中的SOD、GSH-PX和MDA含量都有变化，变化都有统计学差异，其中SOD、GSH-PX含量有显著性差异（P＜0.05），MDA 含量有极显著性差异（P＜0.01）；力竭加药组与安静组相比，大鼠胃组织中的SOD、GSH-PX含量都有所升高，但是都没有统计学差异，MDA含量有显著性差异（P＜0.05）。

2.5 大鼠胃组织中NOS、ET的含量

纳豆激酶对胃组织中NOS、ET含量的影响见表4。

表4 纳豆激酶对胃组织中NOS、ET含量的影响Table 4 The effect of nattokinase on the content of NOS，ET in gastric tissues of rats

由表4可知，与安静组比较，力竭组大鼠胃组织中NOS含量有显著升高（P＜0.05），ET含量有极显著升高（P＜0.01），而力竭加药组大鼠胃组织中NOS和ET含量与力竭组比较都有显著降低（P＜0.05）。

3 结论与讨论

纳豆（Natto）是最具日本特色的一种传统的大豆发酵食品。在民间，纳豆一直被用来预防和治疗心血管疾病。1987年，Sumi等首次报道，在纳豆中存在一种丝氨酸蛋白激酶，并将其命名为纳豆激酶（Nattokinase，NK）[5]。此后，对纳豆进行的研究发现其具有抗氧化抗疲劳、降血压溶血栓、保护胃黏膜预防胃炎及胃溃疡等多种功能[6]。其中，纳豆激酶的抗氧化作用特别强大，是VC的20倍、VE的50倍。近年来，纳豆激酶的功能逐渐被人们所熟知，主要用于溶栓、降低血脂方面。对于纳豆激酶的预防胃炎、胃溃疡的研究还未见报道。

运动员，尤其是高水平运动员，为了进一步提高运动成绩往往要进行大强度运动训练，经常引起以慢性胃炎和胃溃疡为主的胃部疾病，进而影响食欲、体重下降、体能降低，甚至导致运动成绩严重下滑等情况。在2015年8月进行的世界游泳锦标赛中，据报道，中国游泳队在之前的备战中就出现了多名运动员由于加大训练强度而造成的胃溃疡、胃出血等情况，有的运动员由于胃部疾病导致体重甚至降低了10 kg以上。很显然，这是不利于运动成绩提高的，也极大地损害了运动员的身体健康。为了缓解和预防大强度运动给机体带来的胃部疾病，在本研究中，通过力竭运动大鼠模型观察了纳豆激酶对大鼠运动应激性所致胃溃疡的影响。

倪静建立的运动应激性胃溃疡模型适合于本研究的需要。因此，依据此模型，并结合Bedford的渐增负荷运动模型进行了预试验，效果较好，最后采纳了以上模型进行了相关研究。

从第5周开始，力竭组大鼠出现明显的食欲不振、睡眠障碍等症状，而且不能维持跑台预定速度，随转动皮带拖至跑台后端挡板处停留达30 s以上，毛刷驱赶或手轻推均无效[7]。大鼠以上表现说明力竭运动模型建立是成功的，经过6周递增负荷跑台训练出现过度训练的症状。

力竭加药组大鼠在第5、第6周表现出对运动应激的不适应，随训练时间延长和运动负荷加大，运动能力有增强趋势，说明该组大鼠对运动产生不适应，但是由于纳豆激酶的调理作用，并没有表现明显的过度训练症状，起到了延缓疲劳的作用。

在运动应激过程中，消化系统受损会导致体重逐渐降低[8]。本研究中，力竭组大鼠在第5周后体重有显著下降趋势，而力竭加药组大鼠体重则下降不显著，提示纳豆激酶有改善消化系统受损情况、促进生长的作用。

对过度训练导致运动应激性胃溃疡原因的研究中，普遍认为自由基损伤是重要原因之一[9]。胃组织产生大量氧自由基，而超过了其清除能力，导致胃部脂质过氧化水平升高，造成运动性胃缺血、膜系统受损。力竭运动作为一种应激源，引起大鼠应激性溃疡。溃疡指数反映胃黏膜损伤程度。溃疡指数大小与胃黏膜受损程度呈正相关性[10]。

SOD、GSH-PX的活性和MDA的含量直接反应组织的抗氧化能力和脂质过氧化水平[11]。本研究中，力竭组大鼠在6周训练后胃组织抗氧化酶SOD、GSH-PX的活性显著降低（P＜0.05），MDA 的含量显著升高（P＜0.01），说明力竭运动中胃组织大量产生氧自由基导致胃组织抗氧化能力降低，脂质过氧化水平升高。而力竭加药组大鼠氧化酶SOD、GSH-PX的活性与力竭组比较有显著差异（P＜0.05），与安静组比较没有显著差异，MDA的含量虽与安静组相比显著升高（P＜0.05），但是与力竭组比较有显著降低（P＜0.05），说明纳豆激酶在一定程度上抑制脂质过氧化，起到了清除自由基、增强抗氧化能力的作用。

本试验中，与力竭组比较，力竭加药组大鼠溃疡指数显著降低（P＜0.05），说明纳豆激酶能明显改善胃黏膜溃疡，起到增加胃部血流量保护胃黏膜的作用。这也进一步证明前人有关运动应激性胃溃疡与胃组织抗氧化关系的研究[12]。

NO（一氧化氮）和ET在保护胃黏膜、调节胃肠道黏膜血流量、调解平滑肌功能中起重要作用。研究表明，运动应激强度与胃组织中ET含量呈正相关。ET作为重要的溃疡因子，可使黏膜血管、微血管持续强烈收缩，胃黏膜血流量明显减少，导致黏膜受损[13]。在本研究中，力竭组大鼠ET含量与安静组比较升高极显著（P＜0.01），而给以纳豆激酶后，与力竭组比较，对胃黏膜受损的改善使力竭加药组大鼠胃组织中ET含量降低（P＜0.05）。NO具有典型的双重效应，运动应激会使NO上升，增加组织血流量、改善微循环。但是，当NO过量释放时会导致相应的组织损伤[14]。NOS是NO合成中的关键酶，其活性高低直接影响NO的合成。本试验结果中，与安静组比较，力竭组大鼠胃组织中NOS活性显著升高（P＜0.05），而力竭加药组大鼠胃组织中NOS活性与力竭组比较显著降低（P＜0.05），说明纳豆激酶可以抑制运动应激引发的大鼠胃组织中NOS活性，达到改善胃黏膜微循环，增加血氧供给的保护作用。

4 结论

纳豆这种以微生物发酵大豆制成的传统食品，其功效的研究正在逐步深入。2015年，“纳豆激酶作为功效成分获得国家级批准”[15]，这势必掀起对纳豆和纳豆激酶作用机理及应用研究的新浪潮。在运动医学领域急需既可以改善运动员应激性疾病、又可以提高运动成绩和身体机能的运动营养补剂。显然，纳豆激酶的深入研究，将可以使其在运动营养领域发挥作用。

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