针灸对运动性疲劳的能量代谢调节作用述评

郑秀琴， 刘文珂， 阮明玉， 胡军， 周佩娟

（1.上海中医药大学，上海 201203；2.华东理工大学，上海 200237；3.上海第九人民医院，上海 200011；4.上海交通大学医学院附属仁济医院，上海 200240）

随着竞技运动水平的逐年提高，运动员在运动训练和比赛过程中出现运动性疲劳的机率也随之升高。运动性疲劳的产生机制存在多种理论学说，其中能量耗竭学说是目前本研究领域的主要理论之一[1-3]。针灸疗法作为一种安全有效的治疗方法已被普遍用于延缓运动性疲劳的发生发展[2]。以下从能量代谢角度来探讨针灸对运动性疲劳的调节作用。

1 针灸对供能化合物的影响

能量供应化合物主要包括三磷酸腺苷（ATP）和磷酸肌酸（CP）[4]。ATP是生物体内能量直接供给的唯一来源，CP是能量储存形式，ATP经去磷酸化释放能量并转化为二磷酸腺苷（ADP），CP在肌酸激酶（CK）催化下向ADP提供高能磷酸基团以形成ATP。

动物实验研究证实，针灸治疗可增加局部效应器官的能量代谢及ATP含量。王波[5]建立肾阳虚大鼠模型，采用灸法治疗后可使肾阳虚大鼠穴位局部及整体能量代谢增强。杜宁宇[6]的针刀治疗干预疼痛触发点局部肌组织以调节肌肉能量代谢的研究结果显示，促进局部ATP合成是该疗法减轻局部肌组织压力、改善其持续收缩状态的作用机制之一。既往针灸对大鼠和小鼠骨骼肌能量代谢影响的实验研究表明，针刺和穴位电刺激可提高实验动物骨骼肌ATP酶（ATPase）和肌酸激酶（CK）的活性，改善骨骼肌的能量代谢[7-9]。

CK是骨骼肌收缩过程中提供能量的重要高能磷酸转移酶，主要存在于肌细胞中。负荷运动可使肌细胞膜通透性一过性增加，CK从细胞内释放至血液中，血清CK含量因而升高[10，11]，故CK可以作为反映运动性疲劳的生物学指标之一。顾一煌等[12]在实验研究中采用不同艾灸量干预游泳力竭小鼠模型，结果显示一定程度的艾灸可显著降低血清CK。孙德利等[13]报道电针有促进运动员训练或比赛后血清CK活性恢复的作用。另一研究证实，在高强度训练士兵中，用毫针、温针刺激足三里穴，治疗组训练后的血清CK水平低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），结果提示针灸能够有效增强高强度军训士兵的抗疲劳能力，减少高强度训练所造成的骨骼和心肌损伤[14]。向志勇等[15]对20名健康男性大学生在功率自行车上进行逐渐增加负荷的力竭运动后进行针灸，观察针灸前后CK等指标的变化，结果显示，针刺对CK等血清酶学的恢复作用显著，可以明显缓解运动疲劳症状。

2 针灸对血糖和糖原代谢的影响

糖在机体中的储存方式主要包括血糖和糖原。剧烈运动时，机体能量消耗以糖类为主。血糖以游离葡萄糖形式存在于血液中，以肝糖原和肌糖原的形式成为动物体内的能源储备。

肝糖原分解形成游离葡萄糖主要用于维持血糖浓度，肌糖原分解产能主要用于肌肉自身做功消耗。人体中的糖原80%存在于骨骼肌中，肌糖原的耗竭多伴随着肌肉疲劳和损伤的产生；同时，肌糖原的减少也使胰岛素在肌肉内活化，从而增加葡萄糖的吸收率[16]。因此机体内糖储量直接影响运动员的耐力训练和运动能力。以往研究发现，穴位埋线可增加运动性疲劳大鼠肌糖原浓度[17]。谢琴[18]对大鼠进行大强度训练直至大鼠力竭，以隔药灸神阙穴对大鼠进行干预，检测力竭训练后大鼠的糖原含量。结果显示隔药灸组大鼠较未干预的训练组大鼠的肌糖原、肝糖原含量均有升高，其中肌糖原有显著增高（P＜0.01），提示隔药灸神阙穴可加速血液循环运输葡萄糖进入肌肉中再合成肌糖原，以加速肌糖原水平的恢复并提高其储量，促进大鼠糖异生，从而保证了中枢神经系统、运动肌等组织的糖供给，延缓运动性疲劳的产生。高明等[19]用不同针灸方法早期干预电刺激诱导大鼠腓肠肌疲劳试验中腓肠肌的效应差异，结果表明大鼠疲劳试验中手针组、艾灸组的腓肠肌糖原含量明显高于模型组和电针组（P＜0.05，P＜0.01），提示手针和艾灸可加强机体对糖的动员能力，提高并维持肌糖原水平，延缓长时间运动中疲劳的发生，从而增强耐力运动能力。

亦有研究显示，重复性大强度跑台运动并不能耗尽大鼠的肌糖原，考虑重复性大强度运动导致疲劳的主要原因不是糖类物质的耗竭，而可能是糖储备的下降。血糖的降低可引起中枢性疲劳，进而引起运动能力的降低[20]。因此，肌糖原的储量对运动持续时间、运动负荷强度、运动性疲劳程度具有决定性的影响。江红轲[21]观察艾灸足三里、关元穴对大鼠运动能力的影响，结果显示艾灸可以明显延长大鼠跑台运动力竭时间，增强训练组大鼠的肌糖原、肝糖原含量升高趋势，其抗疲劳作用可能与增强机体糖储备有关。卢峻等[22]观察艾灸对运动性疲劳大鼠肝糖原变化及肝脏超微结构的影响，探讨艾灸消除运动性疲劳的作用机制。电镜观察结果显示模型组肝糖原稀少，肝细胞线粒体和粗面内质网结构不清晰；而艾灸组肝糖原较丰富，线粒体和粗面内质网结构基本清晰，提示通过调节肝糖原含量，促进血糖的稳定，改善肝细胞的超微结构而缓解肝细胞损伤可能是艾灸治疗运动性疲劳的作用机制之一。

3 针灸对氨基酸代谢的影响

运动过程中随着能量的消耗，蛋白质分解代谢也加强，血液中游离的氨基酸和细胞内的氨基酸可随着运动的进行而消耗，因此氨基酸及其代谢产物也可以作为衡量运动性疲劳的生物标志物[23]。

亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸是人体必需的支链氨基酸（branched-chain amino acids，BCAAs），也是目前被认为与能量代谢相关的氨基酸。长时间运动可引起血浆中BCAAs下降，游离色氨酸与支链氨基酸比值（F-Trp/BCAAs）上升，促使更多的游离色氨酸（F-Trp）进入血脑屏障。F-Trp是脑内神经递质5-羟色胺（5-HT）的前体，5-HT的升高导致中枢疲劳的出现[24，25]。

既往研究表明，对递增游泳训练方法复制的慢性运动性疲劳大鼠采用头穴透刺的逆针灸治疗后，治疗组大鼠F-Trp/BCAAs比值下降，5-HT的水平降低，运动至力竭的持续时间延长[26]。张淼等[27]观察到接受经皮穴位电刺激足三里穴治疗的实验大鼠的血清BCAAs含量升高，血浆F-Trp水平降低，F-Trp/BCAAs比值下降，实验大鼠的运动主动性和体能状态明显改善。以上2个实验的结果均提示头穴透刺的抗运动性疲劳机制可能与调节F-Trp/BCAAs比值有关。陈志刚等[28]观察不同针灸疗法预刺激足三里穴对高强度军训士兵Trp和BCAAs浓度的影响，结果显示经皮穴位电刺激、艾灸及穴位注射刺激足三里穴均可延缓疲劳的发生，提高军训士兵的运动能力，提示针灸抗运动性疲劳机制之一是通过降低血浆F-Trp浓度及提高血浆BCAAs浓度。

4 针灸对脂质代谢的调节作用

脂肪是人体内贮存能量最多的物质，随着运动时间的增加，脂肪开始氧化分解参与供能；血浆中的总胆固醇（TC）分解加速，转运至肝脏，肝脏内的甘油三酯（TG）由低密度脂蛋白转运至肝外，进而使肌肉等组织对脂肪酸的利用增高，从而维持耐力运动。

运动时脂肪被大量动员，血浆游离脂肪酸（free fatty acid，FFA）浓度大幅度升高。当血浆FFA尤其是不饱和脂肪酸浓度过高，外周组织的氧化能力超负荷时[29]，肝脏、肌肉等器官的代谢功能则受到很大的干扰。孙健等[30]的研究结果显示，针刺可降低胰岛素抵抗模型大鼠血清、心肌、肝脏和骨骼肌内的FFA含量，减轻胰岛素抵抗模型大鼠体内多个靶器官内FFA的生成和堆积。

高浓度FFA对肌细胞膜上的Na+-K+-ATP酶（钠泵）及肌质网膜上的Ca2+-ATP酶（钙泵）产生抑制，导致ATP水解能力减弱，影响肌细胞膜动作电位的形成以及肌质网对钙离子的摄取，使肌肉收缩过程受到影响。而骨骼肌收缩功能直接反映骨骼肌的快速力量及疲劳的程度。兴奋—收缩耦联导致肌肉收缩，骨骼肌肌质网膜上的钙泵是其关键，Ca2+与肌钙蛋白结合从而实现肌肉收缩。游世晶等[31]观察针灸对大运动量耐力训练大鼠骨骼肌能量代谢的影响，结果发现经皮穴位电刺激可显著提高Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶的含量，并可显著降低骨骼肌糖原的消耗。电刺激干预失神经支配骨骼肌萎缩的研究表明，经皮电刺激对Na+-K+-ATP酶及Ca2+-ATP酶活性有较好的保护作用[32]。刘堂义等[33]通过观察穴位电刺激方法对急性运动后大鼠骨骼肌收缩能力及肌质网Ca2+-ATP酶功能、Ca2+浓度的影响，结果显示，穴位电刺激则可明显提高实验动物腓肠肌肌质网Ca2+-ATP酶的活力，降低肌质网Ca2+浓度，且可使其水平接近运动前，穴位电刺激干预后的腓肠肌疲劳因而得到有效缓解。结果提示穴位电刺激通过提高骨骼肌肌质网的Ca2+-ATP酶活性从而影响肌质网Ca2+循环机制，这可能是其延缓急性运动性疲劳的机制之一。

5 讨论

运动性疲劳是由于运动引起负荷超载所导致的机体生理机能出现暂时性减退的现象，可严重影响运动水平的发挥。目前对运动性疲劳产生的可能机制提出了较多学说，主要有能量耗竭学说、代谢产物堆积学说、自由基学说、内环境稳态失调学说、中枢神经递质失衡学说、保护性抑制学说等，其中能量耗竭学说最早得到公认。运动性疲劳机制仍未完全阐明，故其机制研究仍为运动医学研究的热点之一。

运动性疲劳主要表现为中枢神经系统的疲劳、免疫功能下降、神经内分泌功能抑制、机体抗过氧化下降等，相关的生物标志物是衡量运动性疲劳的重要依据。运动过程中消耗的磷酸化合物、血糖、氨基酸、脂肪酸等都可作为运动性疲劳的生物标志物。作为易于获取的生化指标，以上标志物已成为公认的临床研究的评价指标。此外，代谢产物相关标志物如乳酸、血氨、酮体等，自由基相关标志物如丙二醛（malondialdehyde，MDA）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等，中枢神经递质如γ-氨基丁酸（GABA）等，以及尿液及唾液中的相关生物标志物等，亦可作为运动疲劳的评价指标。但到目前为止，仍缺乏简易可靠的运动性疲劳评价指标。

针灸治疗运动性疲劳在能量代谢方面可能的途径如下：（1）针刺和穴位电刺激通过提高CK的活性，增加血清CK含量，增加CP向ATP的转化，从而改善骨骼肌能量供应。（2）针刺治疗通过兴奋下丘脑—垂体—肾上腺轴，剌激皮质醇、生长激素和肾上腺素等释放，增加肝葡萄糖的输出和减少葡萄糖的摄取[34]，维持肝糖原和肌糖原含量，并改善肝细胞的超微结构、缓解肝细胞损伤，从而为机体提供较好的能量储备。（3）针灸还可降低血浆F-Trp浓度、提高血浆BCAAs浓度，而血浆BCAAs浓度升高能抑制色氨酸通透血脑屏障从而减少脑内5-HT的生成和积聚，进而达到延缓和削弱中枢疲劳的作用[25]。（4）针灸可抑制血浆FFA含量的升高，提高骨骼肌肌质网的Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶的含量，调节肌质网Ca2+循环，从而有效缓解肌肉疲劳。

以上综述了近10余年来针灸在能量代谢各个环节对运动性疲劳的调节作用，旨在从能量代谢角度揭示针灸对运动性疲劳治疗作用的机制。针灸疗法通过针刺、经皮穴位电刺激和艾灸穴位的方式，达到调节经络、气血、增强自身的免疫力的作用，能安全有效地预防疲劳、延缓疲劳、消除疲劳，促进机体功能的恢复，有较好的临床应用前景。目前针灸对运动性疲劳方面的研究多为临床疗效评价，机制研究多观察对生化指标等的影响，但总体而言，临床研究缺乏大样本多中心的随机对照，机制研究不够深入。有关针灸对运动性疲劳的机制研究亟待从分子水平、中枢整合机制、信号通路等方面继续深入探索。