D-核糖对小鼠抗疲劳作用的影响

康 丹，胡馨瑜，何计国

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083 )

D-核糖对小鼠抗疲劳作用的影响

康 丹，胡馨瑜，何计国

(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083 )

目的：研究D-核糖对小鼠力竭游泳时间、肝糖元及血清尿素的影响，探讨D-核糖抗疲劳作用的机制，为核糖作为运动营养补充剂提供依据。方法：利用随机分组法将180只昆明种小鼠分为3批，每批6组，即5个实验剂量组和1个空白对照组，每组10只；连续30d经口给予D-核糖，末次灌胃后进行负重力竭游泳实验、肝糖原的测定以及血清尿素的测定；实验动物饲喂期间每周进行称重。结果：D-核糖对小鼠体重的增长具有明显的控制作用(P<0.05、P<0.01)，能够显著延长小鼠负重游泳时间，时间延长率最高可达91.46%；实验组动物的血清尿素水平与对照组相比存在显著性差异 (P<0.05)；最低剂量组(125mg/kg·BW)能显著提升肝糖原含量(P<0.05)。结论：D-核糖能够明显延长小鼠力竭游泳时间，增强肝糖元的储备能力，降低血清尿素的产生，对延缓疲劳和体重增长的控制具有积极作用。

D-核糖；抗疲劳；力竭游泳；肝糖原；血清尿素

疲劳不但标志着机体本身工作能力的暂时性下降，并且有可能是是机体发展到疾病状态的预示[1]。据WHO调查发现，全球有35%以上的人群处于疲劳状态，其中中年男性占到60%左右[2]。疲劳不仅会影响人们的日常活动，还可能会引起一些亚慢性疾病的发生，所以开发和研究抗疲劳的功能成分及作用剂量对于运动营养补充剂的开发极具意义。D-核糖是生物体内遗传物质―核糖核酸的重要组成物质[3]，它与腺苷酸的形成和三磷酸腺苷(ATP)的再生有着密切关系，是生命代谢过程中最基本的能量来源之一[4]。外源性核糖的补充可以加快嘌呤核苷酸的合成速度[6]，促进骨骼肌内ATP的生成，提高代谢效率，从而具有增强运动能力，修复运动后造成的肌肉损伤，起到缓解疲劳产生的重要作用[5-10]。

本实验针对D-核糖研究其对小鼠体重、负载游泳时间、肝糖元及血清尿素的影响，探究其合适的使用剂量，为D-核糖作为运动营养保健品的开发和利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂 D-核糖，北京惠康源生物科技有限公司，生产批号20140606。血清尿素氮试剂盒，威海威高生物科技有限公司，生产批号20150325E。三氯醋酸、浓硫酸、硫脲、蒽酮，以上试剂均为分析纯。

1.1.2 实验动物及饲料 180只SPF级雄性昆明种小鼠，6～8w龄，体重18～22g，许可证号：SCXK-(军)2012-0004，购于中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心。实验动物使用许可证号：SYXK(京)2011-0016。动物饲料由北京科澳协力饲料有限公司提供，生产许可证号：SCXK(京)2014-0010。

1.1.3 仪器及设备 TBA-120FR全自动生化分析仪，日本东芝公司；DKZ-450B型电热恒温振荡水槽，上海森信实验仪器有限公司；V1800型可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；BJCDCTQ-07952高速冷冻落地式离心机，久保田(日本)株式会社。

1.2 实验设计

1.2.1 动物分组及饲喂 180只SPF级昆明种小鼠适应性喂养5d以后，分为3批分别进行小鼠力竭游泳实验、肝糖原测定和血清尿素的测定，每批小鼠采用随机分组方法，按体重随机分为6组，每组10只，分别为对照组、剂量Ⅰ组、剂量Ⅱ组、剂量Ⅲ组、剂量Ⅳ组和剂量Ⅴ组。每日自由饮水、摄食，饲喂30d。

饲养条件：SPF级动物房内，温度在22±3℃，湿度控制在40%RH，饲料及饮水充足。饮水瓶每2d更换1次，饮水瓶和吸水管预先清洗并消毒。每周二、周四更换垫料，垫料预先消毒处理。隔周称量体重。1.2.2 剂量分组及给样方法 设置空白对照组和5个剂量组，分别为Ⅰ组125mg/kg BW；Ⅱ组250 mg/kg·BW；Ⅲ组500mg/kg·BW；Ⅳ组1 000mg/kg·BW；Ⅴ组2 000mg/kg·BW。将D-核糖用蒸馏水配制成相应浓度的试液，空白对照组每日给予蒸馏水，经口给予受试物，小鼠每日的灌胃量为10mL/kg·BW；连续灌胃30d。

1.2.3 实验方法 (1)力竭游泳试验：末次给予受试样品30min后，将小鼠尾根部负荷体重5%的铅皮，然后置于(水深30cm，温度25±1℃)的游泳箱中游泳。记录小鼠自游泳开始至死亡的时间，即小鼠的力竭游泳时间。死亡的判断标准是小鼠沉入箱底10s后不再浮上为止。(2)肝糖原测定：末次给样30min后处死动物，精确称取小鼠肝脏100mg，加入TCA(5%的三氯醋酸)研磨，离心取上清液，加入95%的乙醇充分混匀，室温下竖立放置过夜。取沉淀完全的糖原溶解，利用蒽酮法，在620nm波长下测定吸光度值，并计算肝糖元含量。(3)血清尿素测定：末次给受试样品30min后，在温度为30℃的水中不负重游泳90min，休息60min后，小鼠拔眼球取全血约0.5mL。置4℃冰箱3h后，以 2 000r/min离心15min，取血清备用，然后将血清样品置于全自动生化分析仪上进行尿素含量。

1.2.4 统计方法 实验结果以均数±标准差表示，采用SPSS 17.0软件处理并进行方差分析或 t 检验。

2 结果与分析

2.1 D-核糖对小鼠力竭游泳时间的影响

2.1.1 D-核糖对小鼠体重的影响 动物体重反映了动物的生长情况，也可以间接反映动物的能量代谢情况，实验周期内每周对实验动物进行称重(表1)。

表1 游泳组小鼠体重(n=10) 单位：g

注：与对照组比较，*P<0.05、**P<0.01

由表1可见，实验初期各小组小鼠体重未见显著性差异，表明各组动物体重基本一致，说明动物分组符合体重随机的原则。

在接触D-核糖1w后，实验组动物体重开始低于对照组，且剂量Ⅲ组小鼠的体重与对照组相比存在显著性差异，实验第2w后，各实验组实验动物的体重均低于对照组且存在显著性差异，表明灌胃D-核糖能够降低实验动物的体重的增长。Griffiths J C等人[11]研究发现，D-核糖的给予会造成大鼠体重降低，由于D-核糖参与葡萄糖的戊糖旁路代谢系统，因此D-核糖引起的体重降低可能与体内葡萄糖代谢增加，机体消耗有关。

2.1.2 D-核糖对小鼠力竭游泳时间的影响 小鼠负重力竭游泳时间是衡量运动耐力的常用指标，运动耐力的提高是抗疲劳能力增强的直接表现[12]。连续经口给予小鼠D-核糖30d后，对其进行力竭游泳时间的测定(表2)。由表2可见，实验组动物的游泳时间高于对照组。剂量Ⅰ和剂量Ⅱ组与对照组相比，存在极显著性差异；其余3个剂量组的游泳时间与对照组相比存在显著性差异，表明实验组动物的力竭游泳时间高于对照组。各实验组的游

注：与对照组比较，*P<0.05、**P<0.01

泳时长分别延长91.46%、59.60%、51.45%、49.27%、48.33%，表明D-核糖能够显著提高小鼠力竭游泳时间，说明D-核糖具有抗疲劳的作用。D-核糖的抗疲劳作用可能与D-核糖能够提高肌肉组织中腺嘌呤核苷酸的代谢速度，在高强度运动期间可以提升骨骼肌内腺嘌呤核苷酸的补充速度有关，从而加速了嘌呤核苷酸到ATP的转化，以实现对运动过程中能量补充的目的[9、14]。较高剂量D-核糖实验组的力竭游泳时间延长率低于低剂量组的可能原因是：D-核糖的补充增强了动物的心肌功能[14]，导致心肌代谢能力增强以致消耗较多的葡萄糖，使得运动能力的提升低于较低实验剂量组。

2.2 D-核糖对小鼠肝糖原的影响2.2.1 D-核糖对小鼠体重的影响 由表3可见，肝糖原组小鼠实验初期的体重未见显著性差异，表明各组动物体重基本一致，分组符合体重随机的原则。在第1周灌胃过后，实验组小鼠的体重开始低于对照组，且剂量I与剂量Ⅴ组的体重与对照组相比存在显著性差异，剂量Ⅲ、Ⅳ两组与对照组相比存在极显著性差异。从第2周到最后饲喂结束，各实验组小鼠体重均低于对照组且存在显著性差异，表明灌胃D-核糖能够降低实验动物的体重。

2.2.2 D-核糖对小鼠肝糖原的影响 肝糖原储备量意味着在运动时可以转化成的血糖量，用来合成更多肌糖元，为运动时肌纤维的收缩提供能量，从而延缓运动性疲劳的产生[15]，所以肝糖原也是评价小鼠抗疲劳能力的一个重要指标。在30d饲喂结束后，取小鼠肝脏进行肝糖原的测定，结果见表4。

表3 肝糖原组小鼠体重数(n=10)

注：与对照组比较，*P<0.05，**P<0.01

表4 D-核糖对小鼠肝糖原的影响(n=10)

注：与对照组比较，*P<0.05，**P<0.01

由表4可见，剂量Ⅰ至剂量Ⅳ组的肝糖原含量高于对照组，且剂量Ⅰ组的肝糖原含量与对照组相比存在显著性差异，其他3个实验组的肝糖原含量与对照组相比不存在显著性差异，表明在本实验条件下，尚不能确定剂量Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组小鼠的肝糖原水平与对照组的肝糖原水平来自于不同总体。实验结果说明较低剂量的D-核糖对小鼠肝糖原的储存具有促进作用。这可能与D-核糖能够促进小鼠体内的糖异生作用有关[16]，D-核糖的补充促进了6-磷酸果糖向6-磷酸葡萄糖的转化，从而生成更多的葡萄糖和糖原[17-18]。高剂量D-核糖实验组的肝糖原含量低于低剂量组的可能原因是：D-核糖的大量补充增强了动物的心肌功能[14]，导致心肌代谢能力增强以致消耗较多的葡萄糖，减少了葡萄糖向糖原的转化量，从而不利于肝糖原的生成。

2.3 D-核糖对小鼠血清尿素的影响

2.3.1 D-核糖对小鼠体重的影响 实验周期内每周对血清尿素组的实验动物进行称重。由表5可见，实验初期各小组小鼠体重未见显著性差异，表明各组动物体重基本一致，说明动物分组符合体重随机的原则。

在第1周饲喂过后，实验组动物的体重均低于对照组，且剂量Ⅴ组的体重与对照组相比存在显著性差异。小鼠接触受试物2周以后，各实验组小鼠的体重低于对照组且存在显著性差异。第4周饲喂结束时，各实验组动物体重虽低于对照组，但却无显著性差异。实验表明，灌胃D-核糖能降低小鼠体重的增长。

表5 血清尿素组小鼠体重数(n=10) 单位：g

注：与对照组比较，*P<0.05，**P<0.01

2.3.2 D-核糖对小鼠血清尿素的影响 机体内血清尿素含量随运动负荷的增加而增加。由于血清尿素氮的含量表征体内肌肉蛋白质分解与合成代谢状况以及肌肉细胞在大强度训练后的损伤及恢复能力，所以血清尿素氮对运动疲劳程度的判定具有现实意义[17]。运动后血清内尿素氮含量越多，机体对负荷运动的适应能力越差。连续经口给予小鼠D-核糖30d后，建立疲劳小鼠模型，对小鼠进行拔眼球取血测定其血清尿素含量。

由表6可见，各实验组动物的尿素值均低于对照组，且D-核糖剂量Ⅰ、剂量Ⅱ和剂量Ⅳ组与对照组相比存在极显著性差异。剂量Ⅲ组的尿素值与对照组相比存在显著性差异，但剂量Ⅴ组与对照组相比未见显著性差异，这表明在本实验条件下，尚不能确定剂量为2 000 mg/kg·BW的D-核糖组的血清尿素水平与对照组的血清尿素水平来自于不同总体。实验结果表明，剂量Ⅰ～Ⅳ组的D-核糖灌胃能降低运动后小鼠体内的血清尿素含量，对减少血清尿素的生成具有良好作用。说明D-核糖具有提升肌肉能量，加速能量补充的作用。其作用效果可能与调节肌肉中的代谢平衡有关，外源性补充D-核糖可以及时补充肌肉细胞内的ATP，防止蛋白质和氨基酸分解供能，从而减少了体内血清尿素氮的含量。最高剂量组作用效果不明显的可能原因是：D-核糖的补充增强了动物的心肌功能[18]，导致心肌代谢能力增强以致消耗较多的葡萄糖，使蛋白质的分解增多，产生较多的血清尿素。

表6 D-核糖对小鼠血清尿素的影响(n=10)

注：与对照组比较，*P<0.05、**P<0.01

3 结论

通过对实验数据的分析和处理，我们可以得出以下结论：(1)D-核糖具有控制小鼠体重的作用，并且作用效果较为明显；(2)口服D-核糖可以显著提高小鼠的力竭游泳时间，对提高运动耐力具有积极作用；(3)服用剂量为125mg/kg·BW的D-核糖能提高小鼠体内的肝糖原含量，表明这个剂量的D-核糖具有促进肝糖原储存的功效；(4)口服D-核糖可以显著降低运动后小鼠体内血清尿素的含量，对控制血清尿素的生成具有积极作用。提示我们，D-核糖所具有的提升能量物质贮存和降低代谢产物积累的作用是其抗疲劳功效的主要机制。

本实验还发现D-核糖能够控制体重的增长，可扩大D-核糖在食品和保健工业上的使用范围[19-20]。◇

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(责任编辑 李婷婷)

Antifatigue Effect of D-ribose on Mice

KANG Dan,HU Xin-yu,HE Ji-guo

(College of Food Science &Nutritional Engineering，China Agricultural Univercity,Beijing 100083，China)

ObjectiveTo discuss the effect of D-ribose on anti-fatigue and the mechanism of anti-fatigue effect on mice ,which can provide a basis for the ribose as sports nutrition supplements .MethodTotally 180 mice were divided into 3 groups randomly, each consisting of six groups, which have five experimental groups and a control group; the mice were exposed via the diet to D- ribose, for 4 consecutive weeks. To discuss the effect of D-ribose on anti-fatigue through the weight load exhausting swimming test and the analysis of serum urea changes and hepatic glycogen. ResultD- ribose could significantly prolong swimming time, the highest prolonged rate is 91.46%;and there was a significant reduction in serum urea generation.The lowest dose group could significantly improve glycogen content (P<0.05), but the remaining four experimental groups of mice had no significant effect on the hepatic glycogen. ConclusionD- ribose can significantly improve sports endurance in mice and enhance the ability of anti-fatigue.

D-ribose；anti-fatigue；exhaustive swimming；hepatic glycogen；serum urea

康 丹(1992— )，女，硕士研究生，研究方向:营养与食品卫生学。

何计国(1966— )，男，硕士生导师，研究方向：营养与食品安全。