人参皂苷的抗疲劳作用研究

张祥 张晶莹 宋昕恬 隋自洁 高峰

摘要人参皂苷是人参、三七、西洋参的主要成分，具有极强的药理活性，其具有抗疲劳的功效已被广泛证实。查阅和分析国内外文献，从人参皂苷抗中枢疲劳、调节糖代谢、减少乳酸堆积、抗自由基、阻止钙离子代谢紊乱等方面进行综述。

关键词人参皂苷；抗中枢疲劳；调节糖代谢；抗自由基

中图分类号S567.5+1文献标识码A文章编号0517-6611（2018）05-0012-03

AbstractGinsenoside is the main component of Panax ginseng， Panax notoginseng and Panax quinquefolius L. and has extremely strong pharmacological activity.The efficacy of ginsenosides with antifatigue has been widely confirmed.Consulting and analyzing the domestic and foreign documents， ginsenoside was reviewed from the aspects of anticentral fatigue， regulating glucose metabolism， reducing lactic acid accumulation， antifree radicals， preventing calcium ion metabolism and other aspects.

Key wordsGinsenoside；Anticentral fatigue；Regulating glucose metabolism；Antifree radicals

人参皂苷是人参、三七、西洋参的主要活性成分，也是人参提取物的主要成分，具有极强的药理活性，因而成为人们的研究热点。目前分离鉴定的人参皂苷可分为3类[1]，即人参二醇型（达玛烷A型），如Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rh2等；人参三醇型（达玛烷B型），如Rg1、Re、Rg2、Rh1等；齐墩果型，如Ro、Rh3、Ri、F4等。

国内诸多动物试验和临床试验研究表明，人参皂苷尤其是其中5种占据总皂苷含量80%以上的主要皂苷（Rb1、Rb2、Rg1、Rc、Re）具有延缓疲劳产生和促进疲劳恢复的作用，主要表现在调节中枢神经系统、改善机体功能和消除疲劳等方面。随着现代细胞生物学、分子生物学等学科的发展，关于人参皂苷抗疲劳作用的认识也在不断深入。筆者综合近年来国内外研究文献，主要从人参皂苷抗中枢疲劳、调节糖代谢、减少乳酸堆积、抗自由基、平衡电解质紊乱等方面进行综述。

1抗中枢疲劳

中枢疲劳主要表现为中枢神经系统功能降低，改变脊髓α运动神经元的运动功能，使其支配相应运动单元的能力下降[2]。中枢疲劳在人群中普遍存在，且不仅仅表现为运动能力的下降，更有认知和思维能力的损伤。人参皂苷对抗中枢疲劳，主要为影响HPA轴功能、各类神经递质（如5-羟色胺、多巴胺、γ-氨基丁酸、乙酰胆碱等）水平、增强大脑抗缺氧能力。

1.1调节HPA轴功能

HPA轴是由下丘脑、垂体以及肾上腺组成的复杂系统，是神经内分泌系统的重要组成部分[3]。运动强度超出一定限度时，HPA轴系统兴奋性降低，分泌激素出现异常，导致中枢神经系统产生疲劳。Filaretov等[4]给予大鼠腹腔注射人参皂苷，大鼠皮质酮水平增高，连续注射7 d后，皮质酮水平恢复正常，大鼠学习能力得到明显提升，证实人参皂苷能够提高动物HPA轴敏感性。人参皂苷通过刺激垂体分泌促肾上腺皮质激素（ACTH）[5]，ACTH在cAMP的介导之下刺激肾上腺分泌皮质酮，从而维持HPA轴的兴奋性。

1.2调节神经递质水平

中枢疲劳与神经递质和受体调控异常密切相关。单胺类神经递质5-羟色胺（5-HT）和多巴胺（DA）在中枢疲劳的产生过程中起到至关重要的作用。研究发现，疲劳产生时，5-HT含量升高，给予5-HT激动剂或拮抗剂可缩短或延长运动时间；而DA的含量降低也是诱发中枢疲劳的重要因素[6]。因此，5-HT/DA比值被公认为中枢疲劳的敏感性指标[7]，而大脑γ-氨基丁酸（GABA）和乙酰胆碱（Ach）同样是构成中枢疲劳的物质基础。陈昱等[8]对大鼠灌胃人参皂苷Re或人参总皂苷1 h后进行中等强度水平跑台运动，连续14 d后，大鼠下丘脑5-HT、Ach和GABA水平均显著性降低，DA含量则显著性上升。林碧等[9]研究发现，人参皂苷Rb1能浓度依赖性抑制低氧诱导的大鼠PASMCS增殖，从而抑制5-HT1BR的表达，其机制可能与抑制RhoA/Rho激酶通路表达有关。人参皂苷可以通过影响5-HT/DA比值和GABA、Ach分泌水平，从而延后疲劳的产生，加速疲劳期的恢复速度。

1.3增强大脑抗缺氧能力

长时间、高强度的运动会使得供氧不足，中枢神经系统氧代谢降低，能量物质供应不足，会限制中枢神经的各项作用，导致中枢疲劳的产生[10]。近年来研究发现，缺氧能够损伤海马神经元的生长增殖活力，而人参皂苷能剂量依赖性提高缺氧损伤海马神经元的增殖活力，从而减少因缺氧所致的神经细胞凋亡率[11]。

2调节糖代谢

糖类是体力活动时的直接能量来源，肌糖原是体内糖原的最大储存库，血糖是机体重要的肌外糖来源，也是中枢神经系统最重要的能量来源。运动时，肌糖原耗竭将导致血糖下降速度过快，直接影响大脑中枢神经系统的供能。肝糖原对体内糖原的后备贮存库，对于耐力运动中维持血糖水平、供能于中枢神经系统和肌肉有着重要意义。因此，延长运动时间、推迟疲劳的发生和加速疲劳期的恢复应该着重于减少糖原消耗和促进肝糖原合成。

2.1减少糖原消耗

人参皂苷节约糖原主要体现在促进脂肪动员和维持血糖水平。脂肪彻底水解所释放的能量比同等量的糖或蛋白质约多1倍。脂肪细胞中储存的甘油三酯经过一系列催化水解释放能量，供全身组织使用。人参皂苷能够使运动时血清甘油三酯含量降低、游离脂肪酸含量上升[12]，血乳酸和血尿素氮含量下降[13]，显示糖类和蛋白质利用降低。服用人参提取物之后的大鼠，经过跑台运动，其体内丙酮酸脱氢酶和柠檬酸合酶的活性显著增加[14]。丙酮酸脱氢酶和柠檬酸合酶是三羧酸循环的关键酶，三羧酸循环是糖类、脂肪、蛋白質最终氧化的共同途径，由此可知人参皂苷能提高运动过程中的能量供给。Hwang等[15]研究证实，人参皂苷能显著提升运动过程中的脂肪代谢，提高运动时脂肪分解供能，减少糖类和蛋白质分解的比例。

2.2维持血糖水平

经过人参皂苷Rg1处理的大鼠相对于安慰剂组在力竭游泳过程中血糖含量下降缓慢，胰岛素水平和胰高血糖素水平变化也较为缓慢[16]。胰岛素能抑制脂肪动员的限速酶——甘油三酯脂肪酶的活性；而胰高血糖素能促进脂肪酶活性。运动时胰岛素含量下降、胰高血糖素含量上升，这种变化具有一定程度生理意义。但胰岛素和胰高血糖素浓度变化过大会导致糖原消耗过快，并加快血糖下降速度。人参皂苷能通过抑制胰岛素下降速度和胰高血糖素上升速度来减少糖原的消耗，并维持血糖水平，最终延缓疲劳的发生。

2.3促进糖原合成

人参皂苷对平静状态下糖原的合成没有影响。在运动状态下，人参皂苷能抑制肝糖原合成酶激酶-3β[17]，从而促进肝糖原的合成。Hou等[18]研究表明，人参皂苷对于运动时肌糖原的合成也有显著的增强作用。人参皂苷能增加运动时糖原的储备量，对于维持耐力、延缓疲劳产生具有重要的意义。

3减少乳酸堆积

乳酸堆积的速度对机体的疲劳产生有着重要的影响。安静或不超出一定强度运动情况下，机体内乳酸产生速度和清除速度基本平衡。当运动超出一定强度之后，乳酸生成过多，超出机体清除速度后，就会在体内堆积，导致组织和血液中pH下降，不仅抑制糖酵解、产生供能障碍，而且导致骨骼肌收缩能力下降，最终引起机体疲劳。已证实人参皂苷能显著减少乳酸堆积[19]，其原因可能是减少乳酸生成和加速乳酸清除等方面。

3.1减少乳酸生成

乳酸的生成过多是运动强度过大而达到无氧阈值的结果。4 mmol/L被认为是无氧阈的血乳酸值[20]。无氧阈出现越晚，个体肌肉代谢水平越高，有氧耐力也越好。人参皂苷能增强骨骼肌能量代谢能力[21]，增强机体有氧代谢的能力。此外，增加氧的供给也能增加机体有氧运动持续时间，从而推迟乳酸的产生。服用人参皂苷能显著增加机体红细胞数量，增加机体内血红蛋白的含量[22]，因而能提高氧的供给，提高有氧代谢的强度，减少乳酸生成，最终推迟疲劳的产生。

3.2加速乳酸清除

运动时，乳酸生成急剧升高，造成乳酸堆积。乳酸脱氢酶能催化乳酸生成丙酮酸，实现乳酸清除的第一步。因此，乳酸脱氢酶活性的高低直接决定乳酸的清除速度。人参皂苷的干预，能显著刺激运动时机体LDH的活性[23]，减少氢离子的释放，降低机体的酸化程度，增强了肌肉的运动能力，从而延缓疲劳的产生并加快对疲劳感的消除。

4抗自由基

自由基在体内的堆积对运动性疲劳的产生起到了至关重要的作用。急性运动和力竭运动会使得内源性自由基生成增多。当机体内源性自由基生成速率超过自由基的清除速率时，自由基便会在体内堆积，不仅引起机体细胞膜和细胞器膜流动性下降，影响细胞膜正常的转运功能，同时还会破坏线粒体超微结构和功能[24]，影响线粒体能量代谢，并对细胞造成不可逆转的伤害，导致机体的活动能力下降。人参皂苷的抗自由基作用集中在抑制自由基损害、加速自由基清除速率和增强体内抗氧化酶（SOD、GSH-Px等）活性等方面。

4.1抑制自由基损害

人参皂苷不但能抑制超氧阴离子自由基的生成，还能抑制羟自由基的生成。冯立明等[25]用多种方法在体外产生氧自由基，加入人参提取物，结果发现，人参提取物能直接抑制红细胞中的O2、OH-、H2O2的脂质过氧化作用。

4.2加速自由基清除速率

运动过量时，自由基在体内堆积，体内储存的抗氧化物质耗竭，导致自由基的清除速率下降。丙二醛（MDA）是膜脂过氧化最重要的终产物，具有细胞毒性，是反映细胞中自由基含量的较重要指标。人参皂苷能降低运动疲劳模型大鼠血清、肝脏和骨骼肌的MDA含量[26-27]，加速自由基清除速率，减轻自由基对膜脂过氧化损伤作用。人参皂苷具有弱还原性，清除速率较维生素C更为温和[28]，这也使得其性质更为稳定，更有利于持续清除体内的有害自由基。

4.3增强体内抗氧化酶活性

生物体内存在抗氧化物，如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等。人参皂苷Rg1不仅能增加生物体内SOD的含量，增强SOD活性[29]，同时也能增加GSH-Px的含量[30]，从而减轻自由基的损伤作用。人参皂苷对生物体内抗氧化酶活性的增强，不仅能延长运动时间，同时对力竭运动后的恢复也具有重要意义。

5调节钙离子代谢

高强度、超负荷的训练导致心肌缺血，细胞损伤甚至凋亡，从而影响机体的活动能力和限度[31]。缺血心肌细胞内钾离子外流，钙离子大量内流，出现钙超载的现象。钙离子是有氧运动中的重要调控因子，细胞内钙离子浓度过高时会改变心肌电生理特性而致心律失常，同时抑制Na+-K+-ATP酶的活性而导致抑制线粒体呼吸作用，并活化磷脂酶C、A1、A2，使线粒体膜磷脂水解，花生四烯酸释放增多，产生大量自由基[32]。因此，细胞内钙离子的代谢异常也是导致疲劳的重要因素之一。

张文杰等[33]研究证明，人参皂苷单体Rb1具有阻断钙离子通道、调控心肌细胞膜电位的作用，且这种作用具有浓度依赖性。Lin等[34]的研究进一步证实人参皂苷单体Rb1能够选择性阻断L型钙离子通道，而对其他钙离子通道没有影响。钙离子内流减少，胞浆钙离子浓度降低，有利于降低心肌收缩力，保护运动性疲劳的心肌。此外，进入细胞内的钙离子浓度降低，有利于线粒体排除钙离子，减少钙超载，降低自由基的堆积，对于运动性疲劳的恢复有着积极的意义。

6结语

疲劳作为一种复杂的生理现象，不只发生在接受高强度训练的运动员身上，更在社会压力日益增大的今天成为一种普遍而广泛的社会现象，严重影响着人群的身心健康。关于疲劳的假设有很多，从衰竭学说、堵塞学说、保护性抑制学说等到神经-肌肉接头学说、突变学说，直到现在已经成为热点的自由基理论、内环境稳态失衡和疲劳易感性理论。可见，疲劳的产生涉及中枢控制、神经内分泌传导、免疫系统协调，再到终端线粒体，机制和过程极为复杂，表现更是涉及躯体、认知、情绪等方面。

对疲劳的干预目前也没有完整的方案，多以营养补充和物理疗法为主。相较西药较为单一的能量补充方法，传统中药对于抗疲劳有着更为明显的改善作用。人参作为传统的滋补中药，其作用靶点较多，功效全面，对于干预疲劳有着积极的意义。随着药理学的不断发展，以及对整体疲劳链的深入研究，对于人参抗疲劳的认识也将更为明确，从而更好地指导人参皂苷作为抗疲劳保健品添加物的应用。

安徽农业科学2018年

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