人参饮料缓解免疫抑制小鼠运动性疲劳的研究

2021-12-30孔凡秀董佳萍杨琪谢琳琳王鹤霖迟晓星

黑龙江八一农垦大学学报 2021年6期

孔凡秀，董佳萍，杨琪，谢琳琳，王鹤霖，迟晓星

（黑龙江八一农垦大学，大庆 163319）

疲劳是当体力或脑力消耗到一定阶段时，出现的一种复杂且常见的机体生理状态，疲劳导致工作、学习效率下降，快速和紧张的生活节奏以及工作的压力使得人们身心疲惫，特别是强体力劳动工作者，以及每天从事大量体育训练者更是感觉到疲惫不堪。每当人们感觉到身体疲劳时，就会很容易引起注意力分散，工作效率降低，严重的话可能会形成继发性疾病。因此，研究如何减缓机体疲劳从而提高工作效率、保证人体生命健康等诸多方面均具有十分重要的意义。

机体的免疫系统是通过免疫器官、免疫细胞、免疫分子等多方面的复杂调节而起作用，机体免疫应答是人类免疫系统的重要防御手段，是机体对内、外环境的适应，而营养不良、感染、慢性疾病、获得性免疫缺陷等均会引起机体免疫力低下。当发生免疫力低下时，机体不能及时清除入侵的病原体以及自身的衰老和损伤等，长此以往会加重患重大疾病的风险，甚至导致肿瘤和感染的发生。疲劳与免疫息息相关，随着疲劳的产生，机体内环境协同失调，从而影响机体免疫力，长期疲劳易致免疫低下[1]，而以免疫低下对体力疲劳的影响少有探究，目前现有的保健品对于抗疲劳作用的研究[2-4]，多是以疲劳个体为研究对象，而以免疫低下个体作为研究对象的抗疲劳保健品研究较少。

现代研究已证实，人参中含有多种活性成分，具有抗疲劳、增强免疫力等功效[5-8]，人参能有效地改善机体的内环境，达到清除自由基，延缓机体组织衰老，抑制肿瘤和癌变，以及抗辐射等功效，同时现代医学也指明，人参具有使神经兴奋、提高大脑的分析和解决问题、改善思维等能力。黄精又名老虎姜、鸡头参，属百合科植物滇黄精、黄精或多花黄精的干燥根茎，是我国一味传统的中药材，黄精同样对增强免疫力、抗疲劳、抗氧化功能有增强功效[9-10]。枸杞中含有枸杞多糖、黄酮、枸杞甜菜碱、枸杞色素、氨基酸类等营养物质，具有降“三高”、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、增强免疫等功效。蛹虫草的主要成分有多糖类、蛋白质类、核苷类和糖醇类等，现代实验证实，其在镇静催眠、增强免疫力、缓解体力疲劳、抗辐射、降低血糖血脂、抗氧化等方面有显著功效[11]。目前人参与黄精复合保健品的研究多是以加工工艺与制备为主，对于抗疲劳功能性的研究较少，人参复合植物饮料是以人参为原料，配伍枸杞、黄精、蛹虫草研制的药食同源饮品，实验以人参复合植物饮料为受试物，通过小鼠负重游泳实验、对免疫低下小鼠运动后血清、肝组织及骨骼肌中的抗疲劳指标进行测定，探讨人参复合植物饮料的抗疲劳作用。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

杞精椹草人参复合植物饮料（人参复合饮料（150 mL）：人参3 g，枸杞10 g，黄精、桑葚各8 g，葛根、山药、蛹虫草各3 g，罗汉果2 g）肇东市渴乐养生饮品有限公司；环磷酰胺（CY），江苏盛迪医药有限公司，批号18041725；尿素氮（BUN）、丙二醛（MDA）、肝/肌糖原、蛋白定量试剂盒，均购自南京建成生物工程研究所。

5424高速离心机，美国Eppendorf；紫外可见分光光度计，上海INESA；SUNRISE-BASICTECAN型酶标仪、DRP-9082型恒温培养箱，上海森信。

1.2 实验方法

1.2.1 动物与分组

雄性BALB/c小鼠64只，2月龄，体重18~21 g，辽宁长生生物技术有限公司。小鼠按体重随机分四大组，分别为空白静止组、空白运动组、免疫抑制模型组、人参饮料组（23 mL·kg-1），每大组16只，各大组分为A、B两小组，每组8只，A组进行负重游泳试验，B组进行生化指标测试。

1.2.2 免疫抑制模型的建立

健康小鼠随机分组后造模，除空白静止组与空白运动组腹腔注射生理盐水外，其余组腹腔注射环磷酰胺造模，根据文献[12-14]确定30 mg·kg-1，连续7 d可造成小鼠免疫低下模型。给予受试物灌胃第19天时，环磷酰胺强化造模一次。

1.2.3 给予受试物

以人体每日摄入人参复合饮料150 mL为灌胃剂量，研究确定给予实验动物人参复合植物饮料每日灌胃量为23 mg·kg-1；空白静止组、空白运动组与免疫抑制模型组以同体积生理盐水灌胃，连续灌胃21 d。

1.2.4 负重游泳实验

灌胃期间，小鼠每周两次无负重游泳训练，训练时间为30 min。置于水温23～25℃、水深35 cm、长为50 cm宽为35 cm的游泳箱中，将小鼠置于水中不互相接触，保证小鼠尾部不碰触箱底，游泳时驱赶小鼠使之不停的游泳，游泳结束后用吹风机尽快吹干小鼠皮毛。末次灌胃30 min后，取A组小鼠进行负重游泳实验，分别将小鼠尾根部负重其体重5%的铅皮，小鼠头部沉入水中10 s内不能浮出水面为小鼠的力竭游泳时间[15-17]。

1.2.5 样品采集与测定指标

末次灌胃给药后30 min，取B组小鼠放入游泳箱中无负重游泳90 min，游泳结束后小鼠休息30 min，乙醚麻醉，腹主动脉取血，3 000 r·min-1离心20 min，取上清。试剂盒测定血清中尿素氮（二乙酰肟比色法）、丙二醛（TBA法）。小鼠处死后取肝、骨骼肌等组织剥离干净后，生理盐水漂洗后滤纸吸干，按试剂盒说明测定肌/肝糖原（比色法）及以上生化指标。

1.3 数据处理

数据采用SPSS 20.0进行单因素方差分析，LSD法进行多重比较，数据均以均值±标准差（x¯±s）表示，以组间方差分析P＜0.05为具有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 人参复合植物饮料对小鼠体重变化的影响

如表1所示，小鼠初期体重各组间差异不显著（P＜0.05）；免疫抑制模型建立后，除空白静止组外，其余各组小鼠体重较空白运动组明显下降（P＜0.01），结果表明，小鼠建立免疫抑制模型后体重明显下降，这与高敏等[13]的研究结果相一致，环磷酰胺致小鼠体重下降明显；给予人参复合饮料灌胃后小鼠末体重增长率较空白组体重增长率下降明显。

表1 各组小鼠体重比较结果Table 1 Comparison of body weights for different groups

2.2 人参复合植物饮料对小鼠脏器指数的影响

如表2所示，与空白运动组比较，免疫抑制模型组小鼠的脾/体比明显增加（P＜0.01）；与免疫抑制模型组比较，人参饮料组小鼠的脾/体比明显下降（P＜0.05）；各剂量组小鼠的胸腺/体比、肾/体比与肝/体比较空白运动组及模型组均无差异（P＜0.05）。结果表明，环磷酰胺致小鼠免疫抑制后脾/体比明显增加，这与张函淇等[18]的研究结果一致；人参复合饮料对免疫抑制所致的小鼠脾重量增加有一定恢复作用。

表2 各组小鼠的脏体比Table 2 Organ to body weight ratio for different groups

2.3 人参复合植物饮料对小鼠力竭游泳时间的影响

如表3所示，人参饮料组小鼠负重游泳时间明显高于空白组与免疫抑制模型组（P＜0.05），人参饮料组较空白组游泳时间增加了54.0%，同时免疫抑制模型组较空白组小鼠游泳时间增加了-5.7%。结果表明，人参复合植物饮料可延长小鼠的力竭游泳时间。

表3 小鼠力竭游泳时间Table 3 The loaded swimming time and pole-climbing time of mice

2.4 人参复合植物饮料对小鼠游泳后血清中BUN、MDA的影响

如图1所示，与空白运动组比较，空白静止组、人参饮料组小鼠血清中BUN含量明显下降（P＜0.05）；与免疫抑制模型组比较，空白静止组、空白运动组、人参饮料组小鼠MDA含量均明显下降（P＜0.01）。结果表明，人参复合植物饮料可降低小鼠血清中BUN、MDA含量。

图1 运动后小鼠血清中BUN、MDA含量Fig.1 Contents of BUN and MDA in serum of mice after exercise

2.5 人参复合植物饮料对小鼠游泳后肝及骨骼肌中糖原的影响

如图2所示，与空白运动组比较，免疫抑制模型组小鼠肝糖原含量明显下降（P＜0.05），与模型组比较，人参饮料组小鼠肝糖原含量明显升高（P＜0.05）；各组小鼠骨骼肌中糖原含量无显著性差异（P＜0.05）。结果表明，人参复合植物饮料可增加小鼠肝组织中肝糖原含量。

图2 小鼠肝及骨骼肌中糖原含量Fig.2 Glycogen content in mouse liver and skeletal muscle

2.6 人参复合植物饮料对小鼠游泳后肝及骨骼肌中MDA含量的影响

如图3所示，小鼠肝中的MDA含量各组间差异不显著（P＞0.05）；在骨骼肌中，与空白运动组比较，空白静止组与免疫抑制模型组小鼠MDA含量均有增加（P＜0.01），与空白运动组比较，人参饮料组小鼠骨骼肌中的MDA含量均显著下降（P＜0.01），与免疫抑制模型组比较，人参饮料组小鼠骨骼肌中的MDA含量均显著下降（P＜0.01）。结果表明，人参复合植物饮料可降低小鼠骨骼肌中MDA含量。

图3 小鼠肝及骨骼肌中MDA含量Fig.3 MDA in mouse liver and skeletal muscle

3 讨论

疲劳又称疲乏，是一种主观不适的感觉，在一定的环境下，人体工作后会表现出体力和脑力工作效率下降的心理和生理现象。运动性疲劳一般表现为肌肉僵硬并伴随疼痛、注意力不集中、反应迟钝等。疲劳的产生伴随着大量的能量消耗，包括血糖与肌、肝糖原消耗，疲劳产物积累等。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，随着疲劳的产生，机体协同调节机能失调，机体免疫力受到一定影响，环磷酰胺是目前最常用的免疫抑制剂之一，是一种细胞毒性药物，其能够杀死有丝分裂和进人循环周期的细胞，可引起小鼠体重下降，同时脾脏、胸腺重量减轻，降低机体免疫功能，具有较强的免疫抑制作用。实验中，腹腔注射环磷酰胺的模型组小鼠和其他组比较，建立模型后小鼠体重与空白组相比显著降低，模型组末体重与空白组小鼠体重显著降低；从小鼠脏器比变化可知，模型组小鼠脾/体与空白组小鼠脾/体相比显著增加，脾脏是动物体内重要的免疫器官，其能制造免疫球蛋白、补体等免疫物质，同时还能产生淋巴细胞，发挥着重要的免疫作用。实验中模型组小鼠脾/体比与对空白组相比显著增加，说明环磷酰胺对小鼠脾脏有一定影响。

大多数情况下机体运动过后引起一系列的生理生化指标的改变，以至于使肌肉组织感到疲劳。评价疲劳程度的方法主要有各种生理生化指标的检测以及耐力时间的检测。小鼠负重游泳实验是目前评价受试物抗疲劳程度的较普遍方法之一，宋昕恬等[19]研究发现，人参三醇组皂苷按100 mg·kg-1的剂量连续灌胃7周，可有效缓解大鼠运动后的疲劳，延长大鼠力竭游泳时间；余震[20]的课题组研究表明，腹腔注射人参皂苷Rb，可以减缓大鼠小肠切除术后疲劳症状；刘佳等[21]研究发现，人参茎和叶的总皂苷10、40、160 mg·kg-1剂量连续灌胃28 d，均能明显提高小鼠负重游泳实验的力竭时间；还有研究发现人参总皂苷20、40、80 mg·kg-1剂量连续灌胃28 d，也均能明显延长小鼠负重游泳实验的力竭时间[22]。实验中，免疫抑制模型组小鼠负重游泳平均时间为428.0 s，较空白组减少了26 s，人参饮料组较空白组小鼠平均游泳时间增加了245.2 s，人参饮料组较空白组与免疫抑制模型组分别延长了54.0%、63.4%。结果表明，给予小鼠人参复合植物饮料可明显延长小鼠的负重游泳时间，提高小鼠的运动耐力水平。

尿素氮是人体蛋白质代谢的主要终产物，运动初期时蛋白质不参与功能，尿素氮含量变化不明显，一段时间体能消耗后，随着运动量的增加，肌肉中的氨基酸分解增加，氨基酸经过转氨或脱掉氨基后形成谷氨酸，谷氨酸脱氨后形成游离氨循环后形成尿素氮，尿素氮含量增高反应了机体疲劳程度[23-24]。高强度持续运动后，代谢产物尿素氮含量呈现激增。高伟博等[25]给小鼠灌胃人参炮制品后，人参组和红参组血清尿素氮含量显著低于对照组。黄超等[26]分析人参及其炮制品对小鼠抗疲劳的作用，高剂量组小鼠肌糖原与肝糖原含量高于同品低剂量组，尿素氮含量低于同品低剂量组，说明人参炮制品对小鼠有较好的抗疲劳作用。人参饮料组与空白运动组比较，小鼠血清尿素氮含量明显下降，反应了人参饮料组小鼠疲劳程度较低。尿素氮作为脂质过氧化的代谢产物，同样反应机体疲劳程度，脂质过氧化过程中对生物细胞膜的损害，将会导致细胞结构与功能的改变，导致ATP合成不足，造成机体运动能力下降，诱发运动性疲劳的发生。人参饮料组小鼠血清及骨骼肌中丙二醛含量显著下降，反应了机体疲劳程度较低，说明人参复合植物饮料可有效减少尿素氮及丙二醛的生成，从而有效缓解运动性疲劳的产生。

肌糖原是糖在肌肉中的储存形式，持续运动大量血糖被消耗时，肌糖原被分解生成乳酸，经血液输送到肝脏转化成肝糖原，肝糖原是葡萄糖分子以聚合的形式储存在肝脏中，随着持续高强度运动，肝糖原被分解成葡萄糖，继而转化为能量，肝糖原是衡量机体疲劳的重要指标[27-28]，在试验中，人参饮料组的小鼠肝糖原含量与空白组比较明显增加，说明人参复合植物饮料可延缓肝糖原的消耗速度，从而延缓小鼠运动性疲劳。

现有研究表明，进行高强度运动训练后机体产生运动疲劳，抗体形成细胞数减少，白细胞数量下降，中性粒细胞数量减少，造成机体免疫力降低[29-31]。在实验中，免疫抑制组小鼠血清及骨骼肌组织中丙二醛含量积累过多，肝中糖原含量较其他组均有下降，但小鼠负重游泳时间免疫抑制模型组与空白组比较无显著差异，因此，免疫抑制对于机体疲劳的影响还有待于进一步研究。