100%枸杞汁对递增负荷运动期间机体HPA轴及血糖调节的影响*

翁锡全， 林宝璇， 王朝格， 张晓莉， 徐国琴， 彭燕群

(1. 广州体育学院， 广东 广州 510500； 2. 珠海科技学院， 广东 珠海 519090)

在中枢神经系统和周围组织中存在着介导机体应激反应的结构。应激反应的主要效应器位于下丘脑室旁核、垂体前叶和肾上腺，这些结构通常被称为下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA)轴。运动应激时， HPA轴激活[1]，下丘脑增加促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin-releasing hormone, CRH)和血管加压素(arginine vasopressin, AVP)的分泌,刺激垂体产生释放促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)，进而促进肾上腺分泌糖皮质激素。当运动强度高于60%～70%最大心率(maximum heart rate, HRmax)时机体产生运动应激，糖皮质激素如皮质醇(cortisol, C)浓度的上升影响胰岛素(insulin, INS)和胰高血糖素(glucagon, PG)的分泌，PG和Ins之间的拮抗作用使机体血糖维持在正常水平。当C作用于胰腺时，减少Ins的释放或诱导产生胰岛素抵抗，同时增加PG浓度发挥协同作用，进而影响调节机体糖代谢[2]。研究发现，枸杞在机体内具有调节糖脂代谢[3]和抗氧化作用[4]等特性，使其在肝脏疾病、代谢紊乱等方面有许多治疗前景。枸杞可通过减少C的释放、抑制其功能或加速代谢，调节机体内的糖代谢并控制血糖(blood glucose, Glu)浓度，增强机体对运动等生理应激的适应能力[5]，以改善机体的糖脂代谢和神经内分泌系统的调节。目前有关枸杞的研究主要集中于补充枸杞多糖对运动后机体机能的研究，而对于100%枸杞汁对运动中机体神经内分泌系统和物质代谢影响的相关研究较少[6]，与单纯补充多糖枸杞相比，新鲜枸杞汁中除富含枸杞多糖外，还有多种维生素、矿物质等对抗衰老、防治肿瘤发展、调节免疫系统、改善视力等十分有利的。现已被证实，枸杞中的枸杞多糖和氧结合物可改善和维持糖代谢平衡，有报道称枸杞中含有的香豆酸(p-coumaric acid)在抗氧化、抗炎症和抗癌症方面也有着突出贡献。同时，香豆酸可能通过激活L6骨骼肌细胞中的AMP激活蛋白激酶(AMPK)调节葡萄糖和脂代谢，且可以抵消化合物C的抑制作用。故补充新鲜枸杞汁可能会比单纯补充枸杞多糖在维持血糖平衡方面有更好的效果。因此，本研究以健康男性大学生为实验对象，观察在递增负荷跑台运动过程中补充100%枸杞汁对血清促肾上腺皮质激素(ACTH)、皮质醇(C)、胰岛素(INS)、胰高血糖素(PG)和血糖(Glu)水平的影响，以探讨饮用100%枸杞汁对机体递增负荷运动期间HPA轴和糖代谢的调节作用。

1 对象与方法

1.1 研究对象及分组

招募28名健康男性大学生，签署知情同意书后随机分为对照组(C)和实验组(E)，进行最大摄氧量(VO2max)测试并进行32 d递增负荷运动。受试者基本情况如表1，组间均无显著性差异(P<0.05)。

1.2 实验仪器与试剂

实验主要仪器：GT-1640血糖测试仪(日本京都第一科学株式会社)；MAX-II型运动心肺功能测试系统(美国AEI公司)；Varioskan Flash全波长扫描式多功能读数仪(美国Thermo Fisher Scientific)。

实验主要试剂：血糖试纸(日本京都第一科学株式会社)；ACTH、C、INS、PG ELISA试剂盒(上海蓝基生物科技有限公司)。

Tab. 1 Characteristics of the study population

1.3 VO2max测试

以MAX-II型运动心肺功能测试系统采用跑台递增运动负荷程序测试VO2max。初始强度从8.0 km/h跑速开始，每1 min增加速度1 km/h。当以下条件满足两项以上，则判断受试者达到VO2max:(1)随着运动负荷的增加，摄氧量没有进一步增加；(2)呼吸交换比>1.10；(3)心率达到或超过年龄预测的最大值(220-年龄)。受试者VO2max测试结果见表1，组间无显著性差异(P<0.05)。

1.4 实验设计

所有受试者均进行为期32 d的四阶段的递增负荷跑台运动，每阶段隔天运动一次，4次为一个阶段(历经7 d)，每阶段具体运动强度、坡度、运动及间歇时间安排见图1。在运动期间E组每人每天睡前饮用2瓶(每瓶50 ml)100%枸杞汁，C组则不饮用。纯新鲜枸杞汁由青海大漠红枸杞有限公司提供，经PONY谱尼测试集团测试新鲜枸杞汁所含枸杞多糖(LBP)为360～440 mg/100 ml，并经中国反兴奋剂中心检测不含任何兴奋剂(2014FD151)。

Fig. 1 The intervention plan and blood collection time point of thestudy population

1.5 生化指标测定

在实验前和每阶段(以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示)末次运动后次日晨测试受试者的空腹血糖(Glu)并采集肘静脉血，分离血清后采用Elisa法检测ACTH、C、INS和PG。

1.6 统计学处理

2 结果

2.1 补充100%枸杞汁对大负荷运动期间机体HPA轴的调节

本研究结果显示，与实验前相比，两组受试者血清ACTH浓度(表2)在第Ⅰ阶段末均出现非常显著性下降(P> 0.01)，并随着递增负荷运动的进行呈持续升高趋势，第Ⅳ阶段末达到最高，并且非常显著性或显著性高于第Ⅰ和第Ⅱ阶段末水平(P<0.01，P<0.05)；递增负荷运动期间4个阶段组间血清ACTH水平比较虽未见统计学差异(P>0.05)，但E组第Ⅲ和第Ⅳ阶段末的ACTH水平均高于C组，且E组第Ⅳ阶段比第Ⅲ阶段的升高程度(P<0.01)较C组(P<0.05)明显。

Tab. 2 Changes of serum ACTH in each group at the end of each stage(pg/ml,

与实验前比较，受试者血清C水平(表3)在第Ⅰ阶段末均出现非常显著性升高(P<0.01)，之后呈现下降趋势；C组受试者在第Ⅲ、第Ⅳ阶段末比第Ⅰ、第Ⅱ阶段末下降存在非常显著或显著性意义(P<0.01，P<0.05)，E组在第Ⅱ、第Ⅲ和第Ⅳ阶段末则比第Ⅰ阶段末非常显著性下降(P<0.01)。与C组比较，除第Ⅳ阶段末E组受试者血清C浓度显著性降低外(P<0.05)，其他同阶段末组间没有差异(P>0.05)。提示在递增负荷运动期间补充新鲜枸杞汁对男性大学生血清C水平降低更为明显。

Tab. 3 Changes of serum Cortisol in each group at the end of each stage(nmol/ L,

2.2 补充100%枸杞汁对大负荷运动期间机体血糖水平调节的影响

表4可见，在递增负荷运动期间，受试者血清的INS变化规律基本一致，在第Ⅰ阶段末显著升高(C组P<0.01；E组P<0.05)，而后的三个阶段末的INS水平依次下降。在第Ⅳ阶段末，与E组的血清INS水平变化(P>0.05)相比，C组的浓度下降更明显(P<0.05)，提示在递增负荷运动期间补充100%新鲜枸杞汁可以维持机体INS水平的稳定。

Tab. 4 Changes of serum Insulin in each group at the end of each stage(mIU/L,

随着递增负荷运动的进行，C组的PG浓度出现持续升高趋势(表5)；E组的PG浓度在第Ⅰ阶段末升高后逐渐降低，但其降低无显著性差异(P>0.05)，并且E组在第Ⅳ阶段末与C组的PG水平相比有显著性下降(P<0.05)，提示在32 d的递增负荷跑台运动期间补充100%新鲜枸杞汁可以维持机体PG的稳定，避免其持续升高。

Tab. 5 Changes of serum Glucagon in each group at the end of each stage(ng/L,

表6可见，实验期间受试者的Glu均在正常范围内。与实验前相比，C组和E组受试者第Ⅰ和第Ⅱ阶段的Glu浓度均无明显变化，第Ⅲ和第Ⅳ阶段呈现下降趋势，其中C组的Glu浓度下降明显(P<0.05)，E组未见显著性下降(P> 0.05)，提示在递增负荷运动期间补充新鲜枸杞汁可以维持机体Glu的平衡，改善在递增负荷跑台运动期间引起的Glu浓度降低。

Tab. 6 Changes of serum Glucose in each group at the end of each stage(mmol/L,

3 讨论

机体在大负荷运动时产生应激反应，引起HPA轴激活释放ACTH并刺激肾上腺皮质释放C。本研究中受试者初次受到60%VO2max运动强度刺激后，血清ACTH水平下降和C水平上升，表现为机体应激反应引起的高C水平对垂体的负反馈作用导致ACTH水平下降并低于基础水平[7]。对于大强度运动后机体C水平升高和降低的不同，许多研究表明其可能与运动类型和身体状况等因素有关。常进行力量训练的年轻男性开始更高强度力量耐力训练时，表现出机体C水平明显增加[8]；进行20周耐力训练的受试者显示基础C水平的降低[9]；男性大学生进行高强度抗阻训练(HIT)后也表现出C的显著降低[10]。本研究受试者随着递增负荷跑台运动中运动强度的增大，血清ACTH水平呈现逐渐上升且C逐渐下降趋势，表现出机体对运动负荷产生的良性适应和对运动应激的调节能力逐步提高。与许多研究发现相似[5,11]，适当提高HPA轴对应激的反应可以使机体从对刺激的急性反应转向适应，维持或降低机体的基础C水平，减少HPA轴的活动以适应特定运动强度对机体的应激反应，从而改善机体的慢性应激状态并维持机体内环境的稳定。补充枸杞汁受试者在递增负荷第Ⅲ、Ⅳ阶段显著升高的ACTH和显著降低的C，表现出100%枸杞汁对机体神经体液调节的改善作用，减弱运动应激时HPA轴对ACTH的反应，增强了机体对特定运动负荷应激状态的适应。Yang等[12]关于补充枸杞汁在机体热应激效应的研究同样指出，机体补充枸杞汁能够改善机体应激引起的C变化，降低机体对应激的反应，减少机体疲劳。

机体在运动应激时引起肾上腺皮质中C释放量的改变，影响机体糖代谢调节。有研究指出慢性有氧运动能提高胰岛素的敏感性，降低机体的血糖和胰岛素水平，从而改善机体的糖脂代谢紊乱[13]。本研究C组受试者在初次受到运动应激时，表现出血清C、INS浓度的显著增高，此时GLU的升高是机体应对运动时物质、能量代谢调节的结果。在运动刺激一段时间后出现血清C和血清INS浓度的下降，PG升高和Glu浓度的下降，提示在递增负荷运动期间机体糖代谢调节能力的下降。研究显示运动员在高强度运动后2 h呈现出C浓度水平的下降，同时伴随着INS的上升[14]；另一项10周的大鼠持续运动和间歇运动研究[15]也显示出Glu水平的显著性降低和INS的下降。长期以来，许多研究证实了枸杞能够提高机体的胰岛素敏感性，促进机体高Glu水平的降低[16]，并显著提高糖原储备量和促进运动后机体的恢复[17]。在本研究递增负荷运动期间，补充枸杞汁的受试者血清C浓度明显下降，且INS的下降和PG的上升皆得到改善，并表现出运动过程中Glu浓度的相对平稳；表明补充枸杞汁能够减少由于机体运动应激反应引起的糖代谢改变，通过改善HPA轴对C的调节作用，改善INS和PG对机体Glu的调节作用，使机体Glu浓度升高并处于平稳状态。补充枸杞引起的INS和PG浓度调节与Glu的水平稳定可能与其有效成分枸杞多糖有关，研究指出，枸杞多糖对小鼠肾脏有保护作用[18]，使肾上腺皮质内与糖原代谢的相关酶处于正常活性水平。并且有研究指出血清C水平与机体葡萄糖供应有密切联系[19]，应激前进行外源性碳水化合物补充可降低皮质醇水平[20]，运动过程中补充葡萄糖和电解质可使C反应减弱，同时维持Glu水平和胰岛素的稳定性。提示枸杞能提高机体能量物质的储备及代谢调节能力，维持机体Glu的稳定，维持大负荷运动期间机体糖代谢平衡。

综上所述，补充100%枸杞汁可以提高递增大强度运动期间机体的血清ACTH浓度，降低血清C浓度，增强机体肾上腺皮质功能，从而改善递增负荷运动期间机体的应激反应，维持机体Glu的动态平衡，这对维持大负荷运动期间身体机能具有一定的促进作用。