5-HT、DA与运动性中枢疲劳的关系及运动疲劳的恢复浅述

朱 华



5-HT、DA与运动性中枢疲劳的关系及运动疲劳的恢复浅述

朱 华1，2

近年来，运动性中枢疲劳成为科研人员的研究热点之一。通过文献资料法，对国内运动中枢疲劳相关文章进行分析后，发现国内对于运动性中枢疲劳的研究已有所进展。本文对5-HT、DA等神经递质的在运动性中枢疲劳中的影响进行了一定的分析讨论，同时浅谈运动疲劳的恢复，以期在神经递质方面疲劳的恢复有所启发。

5-HT；DA；运动中枢疲劳

1982年国家运动生物化学会议规定：机体生理过程不能持续其机能在一特定水平或/和不能维持一定的预定运动强度。在查阅文献中，可以看到通常会把疲劳分为心理性疲劳和躯体性疲劳。如篮球项目中由于赛场上队员们精神必须高度集中，同时也必须注意战术的运用，通常比赛结束后，篮球运动员容易产生心理性疲劳，当然，也会有躯体性疲劳。不同的运动项目会有不同的躯体性疲劳，即躯体性疲劳具有专项特点。如：跆拳道这一运动项目主要是以腿法为主，同时以手部格挡为辅助，这些特点导致了跆拳道运动中疲劳主要发生在腰腹以及下肢。其中大腿、小腿以及脚踝所占的比重较大。[3]而在运动生物化学这一范畴中，通常疲劳包括了外周疲劳和中枢疲劳这两个种类。运动性中枢疲劳是由运动引起的，发生在从大脑到脊髓运动神经元的神经系统的疲劳，即由运动引起的中枢神经系统不能产生和维持足够的神经冲动给肌肉以满足运动所需的现象。[5]随着科研技术的发展，近年来越来越多的研究关注中枢疲劳这一问题。运动性中枢疲劳的诱发因素很多，而运动时脑组织中的某些神经递质的成分变化是目前研究较为关注的，因此它成为现疲劳研究的一大热点，尤其是在运动训练或者比赛时，神经递质5-HT和DA的浓度变化和运动中枢疲劳产生之间的关系。

1 5-HT、DA的变化与运动性中枢疲劳

1987年中枢疲劳假说由Newsholm等首次提出，他们认为长时间运动后脑内5-HT含量增加会引起中枢疲劳。5-HT作为一种神经递质，在早期并未找出它与中枢疲劳的关系。但随着现代科研技术的发展，人们逐渐发现5-HT在中枢疲劳中起着一定的作用。运动中的主要能源物质是糖，随着运动强度的不断增加，糖的消耗不断增大，最终机体动用肝糖原，为维持运动，机体将动用脂肪这一充足但供能效率较低的能源物质。在动用脂肪供能时，血液中游离脂肪酸不断增加，故与色氨酸竞争白蛋白的结合增加，导致色氨酸与白蛋白结合减少，血中游离色氨酸的含量相应增加，最终导致更多的色氨酸进入血脑屏障形成5-HT，导致机体产生中枢疲劳。5-HT对中枢疲劳的影响不仅取决于脑内5- HT的浓度，还取决于其受体的敏感性。[2]大部分科研人员通过大鼠的运动研究如力竭运动等发现，在运动后期，尤其是接近大鼠力竭时，大鼠纹状体细胞外液中的5-HT含量开始时明显增加。由此，逐渐认识到5-HT是一种抑制性神经递质，在运动过程中，这种物质会不断积累，从而机体产生运动性中枢疲劳，最终其运动能力受到影响。为对这一物质有进一步研究，部分研究人员在运动后期给大鼠注射5-HT受体拮抗剂，发现大鼠的运动能力和未注射受体拮抗剂的大鼠相比有所恢复，并没有出现运动能力的极速下降。因此，得出推论：5-HT这一抑制性神经递质在脑内浓度的增加导致了机体中枢疲劳。当然，主要还是由于运动过程中供能物质的变化最终影响了脑内5-HT神经递质浓度的变化。

不同于5-HT这类抑制性神经递质，DA是一种兴奋性神经递质，并能调节肌肉的协调能力。在运动初期，机体内的多巴胺水平多呈现上升状态，此时机体的运动能力处于高涨阶段，并且肌肉功能状态良好。运动过程中脑内DA的活性增加，随着中枢疲劳的出现，脑干和中脑DA的合成代谢逐渐减弱。[2]一些大鼠的运动试验中对大鼠脑内多巴胺水平监测后，研究人员发现大鼠出现疲劳时，其多巴胺水平相应下降，同时，机体的肌肉协调能力也有所下降，运动能力降低。因此，可得出相应的推论，即机体出现中枢疲劳与多巴胺水平的下降有一定关系。那么在运动中采取哪些措施能将多巴胺的合成与代谢的转换保持平衡呢？研究有效延缓疲劳产生的措施时，研究人员将这一问题的解决作为研究重点。通过相关研究，可得知脑内多巴胺的水平可通过某些特定的运动训练提高。

大鼠运动试验中，研究人员发现，上述两种递质并不是相互独立发生变化，而是相互关联并且二者并不是直接的此消彼长的关系。尽管5- 羟色胺可以直接影响位于多巴胺细胞里的5- 羟色胺受体，但是5- 羟色胺也可通过调节γ- 氨基丁酸和谷氨酸能进入VTA 和黑质致密部来间接调节。虽然5- 羟色胺/ 多巴胺的相互作用在大脑已经被广泛的研究,但是仍需通过进一步的研究来阐明这个问题。[6]因而中枢疲劳的机制也可从二者的相互作用进行开展进一步的研究。

2 运动疲劳恢复浅谈

运动后恢复的过程主要涉及运动中所消耗的能源物质的恢复以及代谢产物的消除，运动中消耗的能源物质也可以通过增加合成来恢复，这是机体使运动能力提高的物质基础。[4]运动疲劳的恢复通常有以下几大恢复手段：1能源物质的补充：机体运动的主要能源物质就是糖、脂肪、蛋白质。运动后的能源物质恢复通常以补糖为主。作为最经济和高效的能源物质，通常补糖有运动前补糖，运动中补糖和运动后补糖，补糖不只是为了补充能源物质，更是为了避免在运动中因为肝糖原的大量消耗导致血糖降低。血糖作为大脑的重要能源物质，其浓度的下降最终会导致人脑产生保护性抑制从而导致运动疲劳的产生并致使运动过程的结束。同时，补糖也可降低机体对脂肪这一能源物质的动用，相应地降低了血浆中脂肪酸的浓度，减弱了脂肪酸与色氨酸竞争白蛋白结合位点的能力，从而减少了进入血脑屏障的色氨酸，最终5-HT合成减少，对机体的中枢抑制降低。2补充无机盐、维生素等。运动过程中，尤其是运动强度过大时，通常会引起机体的电解质紊乱、汗液大量排出从而影响了运动能力导致机体疲劳。为促使机体尽快恢复，在运动过程中或运动后会建议运动员补充运动饮料来补充电解质，恢复机体电解质的平衡。3补充促激素生长的物质，如刺激睾酮产生的物质。现国内对很多中草药中的一些成分进行分析研究，尤其是保肝类的中药。现有大量研究提出蒺藜能作为一种睾酮刺激剂。蒺藜是生长在中国河北等地的一种常年生蔓本植物，它主要通过刺激垂体前叶分泌促黄体生成素来增加睾酮水平。目前临床研究中并未发现其有毒性和其他不良作用。有研究表明：补充蒺藜对长时间力竭运动造成的机体损伤有一定的作用，可在一定程度上改善大强度训练造成的生长发育缓慢、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。[1]所以，为提高运动员的抗疲劳能力，可以通过使用蒺藜这一草本植物来提高运动员的运动能力，但蒺藜还是需要进一步的科学研究，以对其有一个更为清晰、全面、准确的认识。此外，有部分研究人员从神经递质方面着手，希望找出能影响5-HT、DA浓度的有效物质来对机体中枢疲劳的过程进行调节控制，但目前未发现有效进展。

3 结语

由于科研技术发展的限制以及其他社会因素，并未能在人体的运动实验中检测人脑内的这一神经递质的浓度变化，仅从大鼠等动物试验中得出这一推论。因此，后续的研究应可以将部分重点放在如何采取安全有效的手段来检测运动中人脑这类神经递质的浓度变化，从而得出更为肯定和准确的结论。同时，值得注意的是，在研究运动中枢疲劳恢复时，病理生理学或药理学上已有科研人员研究出相关的氨基酸物质来可能改变脑的合成和释放5-HT和DA这几种神经递质。但氨基酸已经证实很大程度上不成功。同时，现提出的一些缓解运动疲劳的草本植物如蒺藜并未出现随使用剂量增加而呈现显著的增加状态，所以运动疲劳的恢复物质仍需要进行大量研究。因此，今后的研究应在对人体脑内神经递质浓度变化研究发展的基础上，对脑中相关神经递质的合成与释放以及水平变化进行进一步研究，以实现运动性中枢疲劳产生的速度放缓，运动能力和运动成绩均有所提高的目的。

[1] 崔笑梅,曹建民,周海涛. 蒺藜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[J]. 中国实验方剂学杂志,2014,03:157-161.

[2] 张蕴琨. 运动性中枢疲劳的影响因素及其机制研究进展[J]. 体育科研,2013,03:33-40.

[3] 李丹丹,迟姗姗,牟烁. 运动疲劳产生的机制与恢复的探讨[J]. 金田,2013,12:467.

[4] 张世明,包小强. 运动疲劳消除方法研究综述[J]. 搏击(体育论坛),2015,01:80-81.

[5] 李欣,林华. 力竭运动后5-HT、DA含量的动态变化与运动性中枢疲劳的关系[J]. 运动,2014,22:155-156.

[6] 王永梅. 运动性中枢疲劳及相关神经递质研究进展[J]. 体育科研,2012,03:78-81.

Study on the Relationship between 5-HT, DA and Exercise-induced Central Fatigue and Fatigue Recovery

Zhu Hua1，2

In recent years, exercise-induced central fatigue has become one of hot issues in scientific researchers. By the method of literature summarization, it is found that the research on central fatigue of exercise has been progressed. This paper has analyzed and discussed the effect of 5-HT, DA and other neurotransmitters on exercise-induced central fatigue. And discussion is made on the recovery of exercise-induced fatigue so as to get some inspiration in the neurotransmitter fatigue recovery.

5-HT; DA; exercise-induced central fatigue

朱华(1971-)，男，主任医师，在职研究生，研究方向：全科医学，运动康复。

1.北京体育大学研究生院，北京 100000 Graduate School of Beijing Sport University, Beijing 100000, China. 2.北京市海淀区清河社区卫生服务中心，北京 100085

G804.2

A

1005-0256(2017)06-0162-2

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2017.06.068