小麦肽对模拟高原训练大鼠骨骼肌蛋白代谢影响及机制研究

柏海平

（石家庄学院体育系，河北石家庄050035）

小麦肽对模拟高原训练大鼠骨骼肌蛋白代谢影响及机制研究

柏海平

（石家庄学院体育系，河北石家庄050035）

目的：探讨小麦肽对模拟高原训练大鼠骨骼肌代谢的影响，以及可能的机制。方法：75只雄性SD大鼠随机分为正常对照组（A组）、低氧对照组（B组）、运动训练组（C组）、低氧+运动训练组（D组）、低氧+运动训练+补充小麦肽组（E组），每组15只，C组、D组和E组进行无负重游泳9周，E组大鼠于每次训练后灌服小麦肽溶液。实验结束后，检测骨骼肌总蛋白（Pro）、肌球蛋白（Myo）、胰岛素样生长因子-1（IGF-1）。结果：与A组相比，B组大鼠骨骼肌总蛋白（Pro）和肌球蛋白（Myo）含量均显著降低，C组大鼠骨骼肌Pro含量无差异，而Myo含量则显著降低；E组大鼠骨骼肌Pro和Myo含量均高于B组和C组。与A组相比，B组和C组大鼠骨骼肌和血清中胰岛素样生长因子-1（IGF-1）含量均降低；E组大鼠骨骼肌和血清中IGF-1含量均高于B组和C组。结论：补充小麦肽可有效降低模拟高原训练对大鼠骨骼肌蛋白的影响，可能通过促进IGF-1分泌而加速骨骼肌蛋白的合成代谢。

小麦肽，大鼠，模拟高原训练，骨骼肌蛋白，机制

高原训练有利于促进运动员机体发生一系列代偿性和适应性变化，提高能量代谢及骨骼肌利用氧能力，有助于提高成绩，已被作为运动员一种常规训练方式［1］。然而，高原训练过程中由于处于缺氧环境，易导致肌原纤维收缩蛋白发生降解，出现肌纤维变细、肌力降低，有研究指出［2］，在高于海拔5km处停留60d以上，会使大腿肌肉横断面积减少10%。因此，如何采取有效的干预措施以减少高原训练对运动员骨骼肌蛋白代谢的影响，对提高高原训练效果具有十分重要的现实意义。

小麦肽是由小麦谷朊粉经酶解、提纯等加工而成，具有较高的葡萄糖胺（Gln）和蛋白含量且氨基酸组成较为均衡，具有水溶性佳、易吸收、稳定性好等优点，不仅可为人体生长发育提供所需的能量和营养物质，而且具有抗氧化、改善人体生理机能的作用［3］。

本研究通过动物实验，对模拟高原低氧运动的大鼠补充小麦肽，探讨其对大鼠骨骼肌蛋白代谢的影响，并对可能的机制进行探讨，以期为实际工作提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验鼠 SF级6周龄雄性SD大鼠75只，体重260～280g，购自河南省实验动物中心，合格证号SCXK（豫）2011-0003；标准大鼠饲料 北京科澳协力饲料有限公司；小麦肽 山东中食都庆生物技术有限公司；BCA蛋白浓度测定试剂盒 上海索莱宝生物科技公司；ELISA试剂盒 上海江莱生物科技公司。

JA2003A型电子天平 上海精天电子仪器有限公司；常压低氧舱 美国Hypoxico公司；EOXIBLAEPGM-36型氧气监测仪 美国华瑞公司；游泳池（100cm×80cm×70cm） 上海艾研生物科技有限公司；2%戊巴比妥钠 上海江莱生物科技有限公司；富华800电动离心机 金坛市富华仪器有限公司；Dounce匀浆器 美国ProScientific公司。

1.2 实验方法

1.2.1 SD大鼠分组 随机分为正常对照组（A组）、低氧对照组（B组）、运动训练组（C组）、低氧+运动训练组（D组）、低氧+运动训练+补充小麦肽组（E组），每组15只。所有大鼠按照组别编号进行分笼饲养，每笼饲养5只，自然光照，温度保持在20℃，上下不超过2℃，垫料每天更换一次，使笼内保持干燥。每晚9点用标准大鼠饲料喂养。

1.2.2 大鼠游泳训练 训练方法采取无负重游泳，一周连续训练6d，休息1d，首先进行适应性训练2周，前3d运动时间30m in，1周后达到60m in，2周内将运动时间逐渐提高到90m in，共进行9周。游泳池水深50cm，水温保持在32℃，上下波动不超过1℃，2d更换一次池水。游泳时间安排在下午，游泳过程中要密切观察大鼠状态，以防止溺水发生。低氧环境采用常压低氧舱，利用氧气监测仪对低氧舱中氧分压的进行监测，在适应性2周时间内模拟海拔由1.6km升高到3km，最终氧浓度控制在14.2%。

1.2.3 大鼠灌胃 E组大鼠于每次训练后，按每kg体重服用500mg的剂量称取小麦肽，用蒸馏水溶解后进行灌服，以相同剂量的蒸馏水作为对照组；实验过程中五组大鼠均未出现死亡。

1.2.4 大鼠血液、肌肉指标的测定 所有大鼠于最后一次训练后休息24h，处死前禁食12h，用2%戊巴比妥钠按50mg/kg剂量进行腹腔注射，达到预定麻醉效果后经腹主动脉进行取血，取右后肢腓肠肌组织，检测骨骼肌总蛋白（Pro）、肌球蛋白（Myo）、胰岛素样生长因子-1（IGF-1）。Pro采用凯氏定氮法检测，Myo和IGF-1含量利用放射免疫法测定。

1.3 数据统计

所有实验数据利用SPSS13.0统计分析软件进行统计学处理，数据采用平均值±标准差（Mean±S.E）表示，同组大鼠实验前后比较采用配对t检验，多组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD-t检验，p＜0.05代表具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 五组大鼠实验前后体重变化情况

表1 五组大鼠试验前后体重变化情况（Mean±S.E.，n=15）Table 1 Theweight changes of rats in five groups before and after the test（Mean±S.E.，n=15）

五组大鼠实验前后体重变化见表1。实验前，五组大鼠体重差异无统计学意义；实验后，五组大鼠体重均较实验前显著增加（p＜0.05）。实验后，B组和C组均较正常对照组（A组）大鼠体重降低（p＜0.05）。长期处于低氧环境会使机体各项代谢能力下降，有研究指出［4］，动物长期暴露在低氧环境生长速率下降，体重减轻。登山爱好者在海拔4km呆1周后，体重会下降3%，而在海拔6～8km高原呆3个月体重则会下降15%［5］。本研究显示，B组实验后大鼠体重较正常对照组下降显著（p＜0.05），说明低氧暴露会使大鼠体重减轻；本研究亦发现，B组大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均低于A组（p＜0.05）（表2），进一步说明暴露于低氧环境会抑制大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白合成，使其含量降低，可能是导致体重降低的原因。

2.2 五组大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量情况

表2 五组大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量情况（Mean±S.E.，n=15）Table 2 Contents of skeletal muscle protein and myosin in five groups of rats（Mean±S.E.，n=15）

不同处理方式对大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量影响见表2。有研究指出［6-7］，抗阻力运动会使骨骼肌蛋白含量增加，耐力运动及耐力组合抗阻运动亦可使骨骼肌蛋白增加，而缺乏体力活动则可引起骨骼肌蛋白大量分解。然而，高原训练过程中，由于涉及低氧环境、运动形式及低氧和运动的组合形式等多种因素的影响，其对机体的影响远比常态下运动更为复杂。有研究表明［8］，游泳运动员在模拟2.8km的低压低氧舱中3周后，体重和瘦体重明显下降，而血尿素及血清皮质醇水平则升高，说明低氧运动能够促进蛋白质分解加速从而使体重降低。本研究显示，与A组相比，C组大鼠骨骼肌蛋白含量无差异（p＞0.05），而肌球蛋白含量则显著降低（p＜0.05），说明在正常状态下进行运动训练亦可对骨骼肌蛋白代谢产生抑制作用，可能是由于大量运动导致疲劳不能及时消除，逐渐形成过度训练而影响骨骼肌蛋白的合成［9］。同时，D组大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均低于C组（p＜0.05），进一步说明低氧和大量运动（高原训练）可对大鼠产生双重刺激，从而使骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均明显下降。提示高原训练可对大鼠骨骼肌蛋白合成产生抑制作用，从而导致骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量降低，直接对高原训练效果产生影响。

小麦肽是一种寡肽，分子量相对较小，具有一定的功能性，由小麦蛋白质在水解酶的作用下产生，并在水解过程中发生了重要结构的重排，使蛋白质分子内部的疏水区能够充分显露，从而具有了新的生物学特性和营养功能［10］。本研究显示，E组大鼠骨骼肌蛋白和肌球蛋白含量均显著高于C组（p＜0.05），补充小麦肽可明显提高低氧训练大鼠蛋白和肌球蛋白含量，说明补充小麦肽对于模拟高原训练的大鼠骨骼肌蛋白代谢具有积极的促进作用，减缩了低氧和运动训练对骨骼肌蛋白的影响，提高了机体运动能力。分析原因：一方面是小麦肽为大鼠提高了丰富的氮源，保证了骨骼肌蛋白合成的顺利进行，同时，小麦肽具有抗氧化作用［11］，能够将运动中产生的自由基清除，从而有助于保护骨骼肌；另一方面小麦肽可能会通过促进某些生物活性物质分泌而达到调节骨骼肌蛋白合成代谢的作用［12］。

2.3 五组大鼠血清和骨骼肌中IGF-1含量情况

表3 五组大鼠血清和骨骼肌中IGF-1含量情况（Mean±S.E.，n=15）Table 3 Contents of IGF-1 in serum and skeletal muscle in five groups of rats（Mean±S.E.，n=15）

不同处理方式对大鼠血清和骨骼肌中IGF-1含量影响见表3。IGF-1主要是由肝脏合成的一种生长因子，在骨骼肌生长、分化及修复过程中发挥重要作用［13］。本研究显示，B组和C组的骨骼肌和血清中IGF-1含量均低于A组（p＜0.05），说明低氧环境和运动训练均可对骨骼肌和血清中IGF-1含量产生影响。同时，本研究亦发现，D组大鼠骨骼肌和血清中IGF-1含量显著低于C组（p＜0.05），说明在模拟高原训练条件下，同时受到低氧和运动双重负荷，会使IGF-1分泌进一步降低［14-15］。本研究显示，E组骨骼肌和血清中IGF-1含量均高于C组（p＜0.05），说明对模拟高原训练的大鼠补充小麦肽可增加骨骼肌和血清中IGF-1含量，提示小麦肽可能通过促进IGF-1的分泌，从而促进模拟高原训练大鼠骨骼肌蛋白合成，从而减少了由于低氧和运动对骨骼肌蛋白和肌球蛋白的影响。

3 结论

将小麦肽作为补充，对每天模拟高原训练的大鼠进行定量补充，结果显示：补充小麦肽可减轻低氧和运动训练对大鼠体重的影响，对大鼠骨骼肌蛋白代谢具有积极的促进作用，减少了低氧和运动训练对骨骼肌蛋白的影响，同时，可增加骨骼肌和血清中IGF-1含量，提示小麦肽可能是通过促进大鼠体内IGF-1的分泌，提高血清和骨骼肌中的水平，从而有效促进了骨骼肌蛋白的合成代谢。

［1］Lundby C，MilletGP，Calbet JA，etal.Does‘altitude training' increase exercise performance in elite athletes？［J］.Br J Sports Med，2012，46（11）：792-795.

［2］Billaut F，Gore CJ，Aughey RJ.Enhancing team-sport athlete performance：is altitude training relevant？［J］.Sports Med，2012，42（9）：751-767.

［3］Zhao S，Huang Q，Yang P，et al.Effects of ion beams pretreatment on damage of UV-B radiation on seedlings of winter wheat（Triticum aestivum L.）［J］.Appl Biochem Biotechnol，2012，168（8）：2123-2135.

［4］Ritenour AE，Christy RJ，Roe JL，et al.The effect of a hypobaric，hypoxic environment on acute skeletal muscle edema after ischemia-reperfusion injury in rats［J］.JSurg Res，2010，160（2）：253-259.

［5］Palmer BF，Clegg DJ.Ascent to altitude as a weight loss method：the good and bad of hypoxia inducible factor activation［J］.Obesity（Silver Spring），2014，22（2）：311-317.

［6］Suetta C，Frandsen U，Mackey AL，et al.Ageing is associated with diminished muscle re-growth and myogenic precursor cell expansion early after immobility-induced atrophy in human skeletal muscle［J］.JPhysiol，2013，591（Pt15）：3789-3804.

［7］叶鸣，贺道远，刘霞，等.低氧运动应激和适应对骨骼肌蛋白质合成的作用［J］.北京体育大学学报，2010，33（4）：39-43.

［8］Chia M，Liao CA，Huang CY，et al.Reducing body fat with altitude hypoxia training in swimmers：role of blood perfusion to skeletal muscles［J］.Chin JPhysiol，2013，56（1）：18-25.

［9］de Souza EO，Tricoli V，Bueno Junior C，et al.The acute effects of strength，endurance and concurrent exercises on theAkt/mTOR/p70（S6K1）and AMPK signaling pathway responses in rat skeletal muscle［J］.Braz JMed Biol Res，2013，46（4）：343-347.

［10］Morón B，Cebolla A，Manyani H，etal.Sensitive detection of cereal fractions that are toxic to celiac disease patients by using monoclonal antibodies to amain immunogenic wheat peptide［J］. Am JClin Nutr，2008，87（2）：405-414.

［11］Niu LY，Jiang ST，Pan LJ.Characterization of phospholipid molecular species and peptide molecules in wheat sprout hydroalcoholic extract［J］.J Agric Food Chem，2013，61（47）：11453-11459.

［12］金振涛，马永庆，刘艳，等.小麦低聚肽粉中谷氨酰胺含量测定方法及其临床应用前景［J］.食品与发酵工业，201l，37（11）：189-193.

［13］Faienza MF，Acquafredda A，D'Aniello M，et al.Effect of recombinant insulin-like growth factor-1 treatment on short term linear growth in a child with Majewski osteodysplastic primordial dwarfism type II and hepatic insufficiency［J］.JPediatr Endocrinol Metab，2013，26（7-8）：771-774.

［14］贺道远，叶鸣，曾凡星.耐力运动和低氧暴露对骨骼肌IGF-lmRNA和蛋白表达的影响［J］.沈阳体育学院学报，2009，28（1）：59-61.

［15］Wahl P，Schmidt A，Demarees M，et al.Responses of angiogenic growth factors to exercise，to hypoxia and to exercise under hypoxic conditions［J］.Int JSports Med，2013，34（2）：95-100.

Study on the effects of wheat peptide on skeletal muscle protein metabolism in rats during simulated altitude training and its mechanism

BAIHai-ping
（Department of Physical Education，Shijiazhuang College，Shijiazhuang 050035，China）

Objective:To investigate the effects of wheat peptide on skeletal muscle protein metabolism in ratsduring simulated altitude training and its mechanism. Methods:75 male SD rats were randomly divided intonormal control group（group A），hypoxia group（group B），exercise training group（group C），hypoxic exercisetraining group（group D），hypoxic exercise training + add wheat peptide group（group E），each group had 15rats. Rats in group C，group D and group E were undergoing no load swimming for 9 weeks. Rats in group Ewere fed wheat peptide solution after each train. After the experiment，the skeletal muscle total protein （Pro），myosin（Myo） and insulin-like growth factor-1（IGF-1） were detected. Results:Compared with group A，thetotal protein（Pro） and myosin（Myo） of rat skeletal muscle in group B were significantly reduced，and the Pro ingroup C showed no difference，while Myo content was significantly reduced. The Pro and Myo contents inskeletal muscle of rats in group E were higher than hypoxic control group and exercise training group. Comparedwith group A，the insulin growth factor-l（IGF-1） levels in rat skeletal muscle and serum in group B and groupC were reduced. The IGF-1 levels in rat skeletal muscle and serum in group E were higher than group B andgroup C. Conclusion:Supplying of wheat peptide in rats could effectively reduce the effect of simulated altitudetraining on skeletal muscle protein. It might promote the secretion of IGF -1 to accelerate the anabolism ofskeletal muscle protein.

wheat pep tide；rat；simulated altitude training；skeletal muscle protein；mechanism

TS201.1

A

1002-0306（2015）08-0348-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.08.064

2014－10－20

柏海平（1978-），男，硕士研究生，讲师，研究方向：运动生理学。