玛咖灵芝片缓解小鼠体力疲劳的研究

于金玲,谢宏泉,解 微,任喜运,梁 菲,刘 万,刘 影,*

(1.哈尔滨医科大学 食品药品安全评价中心,哈尔滨 150086;2.哈尔滨医科大学 预防医学实验教学中心,哈尔滨 150086;3.哈尔滨医科大学 营养与食品卫生学院,哈尔滨 150086)

玛咖(Maca)原产自海拔4 000 m以上的秘鲁中部安第斯山脉[1],是一种纯天然可食用的根茎形似小萝卜的十字花科独荇菜属植物.玛咖种植要求较高,主要集中在南美洲,但现如今我国西藏、云南等地也已广泛种植[2],逐渐发展成我国重要的草药之一.玛咖营养价值极高,具有补充体力抗疲劳、增强机体免疫力、固精壮阳提高性能力以及助睡眠、调节女性更年期综合征等多种功能性作用[3-4],被誉为“南美人参”.其营养成分也十分丰富,除了含有丰富的蛋白质、多糖、氨基酸、矿物质[7-8]等丰富的营养素之外,还含有生物碱[9]、芥子油苷[10]、玛咖烯、玛咖酰胺[11]等众多活性物质,是南美地区秘鲁安第斯民族的主要食品之一[5].众多研究表明,玛咖具备提高生育功能[12]、促进新陈代谢抗氧化[13]、调节内分泌抗衰老、和强化免疫系统抑制肿瘤[14]等功效.甘瑾[15]等人对云南3种不同颜色的玛咖中的生物碱进行了定量分析,结果显示不同颜色的玛咖都含有抗癌活性物质生物碱,但各种类玛咖总生物碱含量不同,紫色玛咖含量最高[6],接近源产地秘鲁的玛咖干粉的总生物碱含量[16].这些科研成果不仅为云南、西藏等地区的玛咖种植业的可持续性发展奠定了坚实的理论基础,也夯实了我国在玛咖相关基础研究方面的工作.此外,这些成果还推动了玛咖的抗疲劳等功效理论研究的创新性开发和应用.

灵芝(Ganoderma lucidum),古往今来都人们奉为“仙草”,其药用最早记录见于东汉张衡的《西京赋》,《神农本草经》亦对灵芝的功效价值大为赞许,将其列为上品药.灵芝作为药材使用至今已有2000多年的历史[17],古代的中医药名家李时珍、孙思邈等人认为灵芝是一种具有独特功效的传统中草药,目前已经掌握灵芝的许多药效,并取得长足的进步[18],研究表明灵芝具有极高的医用价值,包括抗肿瘤[19]、提高机体耐缺氧能力和抗疲劳[20]、免疫调节[21]、抗衰老[22]、对心血管系统的活性、护肝解毒[23]、改善造血机能[24]、镇静[25]、降血糖[26]、治疗阳痿等.

综上,玛咖和灵芝都具有多种药理作用,尤其作为抗疲劳药物具有显著疗效,但其复方制剂玛咖灵芝片是否具备更为显著的抗疲劳作用尚未可知.本实验旨在分析玛咖灵芝片的抗疲劳作用.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

玛咖灵芝片 黑龙江康普生物科技有限公司提供;清洁级雄性ICR小白鼠 购自北京维通利华实验动物技术有限公司,实验动物许可证号:SCXK(京)2012-0001;血尿素氮测定试剂盒 中生北控生物科技股份有限公司;肝糖原测定试剂盒 南京建成生物工程研究所;乳酸测定试剂盒 南京建成生物工程研究所;分析纯浓硫酸 北京化学试剂公司.

游泳箱(50 cm×50 cm×40 cm);铅丝;Sartorius电子天平;Thermo低温离心机;日立7100型全自动生化分析仪;UV8100A紫外分光光度计.

1.2 实验方法

在经过5 d适应性饲喂后,将160只ICR小鼠进行负重游泳实验开展下一步的实验研究.160只ICR小鼠以体重为划分依据,被随机分为4组,包括低、中、高3个剂量组,以及1个阴性对照组,每组40只.分别对剂量组小鼠施以不同剂量的玛咖灵芝片试剂0.38 g/kg·bw、0.75 g/kg·bw和2.25 g/kg·bw.实验进行期间,每组的小鼠接受20 mL/kg·bw灌胃液的投药,而阴性对照组则给予等体积的蒸馏水进行灌胃处理.每日给药或蒸馏水1次,连续30 d.第31天,对所有小鼠进行负重游泳实验,记录血清尿素、肝糖原和血乳酸值等相关数据.所有实验都将在清洁级实验中心内进行.通过方差分析对数据进行统计分析,以评估玛咖灵芝片是否具有更为显著的缓解身体疲劳的作用.

1.2.1 负重游泳试验

在最后一次给予实验药剂30 min后,将重量占小鼠体重5%的铅丝系在小鼠尾根处,并将负重小鼠放入尺寸为50 cm×50 cm×40 cm游泳池中,注入深度30 cm,水温相对稳定于(25±1) ℃之间的温水.记录小鼠开始游泳至死亡的时间,以此计算小鼠游泳持续时长(单位:min).

1.2.2 血清尿素测定

将试验药剂注入小鼠体内,随后将其放置在水温为30 ℃的游泳池中游泳,持续90 min.运动后让小鼠休息60 min,并从其眼球采血0.5 mL.待血液凝固和血块收缩后离心,使用尿素测定试剂盒(酶法)进行血清尿素含量的测定.

1.2.3 肝糖原测定

其中:0.01为标准管中的含葡萄糖量;100为样本测试前稀释倍数;10为测试过程中的稀释倍数;1.11为将葡萄糖换算成糖原的系数.

1.2.4 血乳酸测定

在最后一次给予实验药剂30 min后,进行第一次眼球采血.接着,将小鼠放入恒定水温为30 ℃的游泳箱中,游泳10 min后,再进行第二次眼球采血.待小鼠休息20 min后,最后进行第三次眼球采血.每次采血量均为20 μL.使用乳酸测定试剂盒分别测试游泳前和游泳后10、20min的含乳酸量,并根据公式计算三个时间点的乳酸曲线下面积.

血乳酸曲线下面积=5×(游泳前的血乳酸值+游泳后0 min的血乳酸值)+10×(游泳后0 min的血乳酸值+游泳后休息20 min的血乳酸值)

1.3 统计学分析

实验数据用SPSS软件17.0进行统计,实验结果以平均值±标准差表示,采用单因素方差分析的统计学方法进行数据处理,P< 0.05、P< 0.01均代表有统计学意义.

2 结果与分析

2.1 玛咖灵芝片对小鼠体重的影响

从图1可以看出,每日给予小鼠不同剂量的实验药剂进行灌胃操作30 d后,玛咖灵芝片不同剂量组小鼠的体重增长值与阴性对照组之间没有统计学显著性(P>0.05),因此还不能确定玛咖灵芝片具有增加小鼠体重的效果.结果表明,不同试验组小鼠体重的增加无明显差别.

图1 玛咖灵芝片对各组实验小鼠体重的影响

2.2 玛咖灵芝片对小鼠负重游泳时间的影响

从图2可以看出,每日给予小鼠不同剂量的实验药剂进行灌胃操作30 d后,玛咖灵芝片高剂量组的负重游泳时间与阴性对照组小鼠相比具有统计学显著性(P<0.01),因此可以判断出,玛咖灵芝片高剂量组的负重游泳时间比阴性对照组长.玛咖灵芝片在服用人体推荐剂量30倍的受试物,特定剂量为2.25 g/kg·bw时,对小鼠负重游泳时间有明显的提高作用.

图2 玛咖灵芝片对小鼠负重游泳时间的影响

2.3 玛咖灵芝片对小鼠运动时血清尿素的影响

从图3可以看出,每日给予小鼠不同剂量的实验药剂进行灌胃操作30 d后,玛咖灵芝片中、高剂量组血清尿素与阴性对照相比较,差异有统计学意义(P<0.01),可判定玛咖灵芝片高剂量组血清尿素水平明显低于阴性对照.说明在使用人体推荐剂量为10倍、30倍的受试物,特定剂量为0.75、2.25 g/kg·bw时,玛咖灵芝片可以明显降低或抑制运动后小鼠血清尿素水平.

图3 玛咖灵芝片对小鼠运动时血清尿素的影响

2.4 玛咖灵芝片对小鼠肝糖原含量的影响

从图4可以看出,每日给予小鼠不同剂量的实验药剂进行灌胃操作30 d后,玛咖灵芝片高剂量组的肝糖原和阴性对照之间存在统计学上的显著差异(P<0.01),可以判断出,玛咖灵芝片高剂量组的肝糖原明显高于阴性对照.结果表明,采用30倍于人类建议剂量的样品,特定剂量为2.25 g/kg·bw时,能提高小鼠的肝糖原含量,并使其贮备增多.

图4 玛咖灵芝片对小鼠肝糖原含量的影响

2.5 玛咖灵芝片对小鼠运动后血乳酸水平的影响

由图5可以看出,每日给予小鼠不同剂量的实验药剂进行灌胃操作30 d后,小鼠游泳20 min后,中、高剂量组血乳酸曲线下面积与阴性对照组相比较,差异有统计学意义(P<0.05),由此可以推断,高剂量玛咖灵芝片药剂组小鼠的血乳酸含量明显比阴性对照组低,这表明,在服用10倍于人类推荐剂量的被测物,特定剂量为0.75和2.25 g/kg·bw的情况下,玛咖灵芝片能够有效地控制小鼠在运动后的血乳酸的上升,并防止血乳酸的积累.

图5 玛咖灵芝片对小鼠血乳酸的影响

3 讨 论

经研究发现,玛咖中含有丰富的营养物质,包括蛋白质、氨基酸、葡萄糖类物质和矿石质铁.这些化学物质可以提高玛咖抗贫血、抗血糖下降和抗疲劳的功效[16].另外,玛咖含有丰富的氨基酸,尤其是组氨酸和精氨酸,还含有钾、钙、铁等多种矿物质,和黄酮、多糖、生物碱、芥子油苷等具有不同活性作用的天然成分,具有增强机体免疫力,延缓衰老的作用.实验证明,高剂量的精氨酸可以刺激T淋巴细胞的增殖,调节抗体的产生,从而显著地提高机体的免疫力.在受伤后服用大剂量的精氨酸,能够降低身体中的氮元素损失,加速伤口的恢复.黄酮还可以抑制自由基的活性,从而增强身体的抗疲劳能力[27].多糖由多个单糖聚合而成,属于高分子化合物,是普遍见于植物的天然混合物,多项药理研究证实了多糖具备抗疲劳、抗肿瘤降血糖等生物活性作用[28-29].经过实验发现,玛咖多糖能够提高小鼠游泳耐力.这是因为玛咖多糖可以提高机体内超氧化物歧化酶(SOD)的活性,该酶起到降低自由基含量的作用,可有效抑制其在体内的积累.此外,通过清除体内脂质过氧化物玛咖多糖还能发挥其助力作用,从而有助于提高小鼠游泳耐力水平.果糖是一种被称为健康糖的物质,它具有快速的吸收和代谢能力,不仅可以增强体能和耐力,而且还能迅速消除疲劳,保持体力[28].玛咖含有多种生物碱活性成分,如玛咖烯和玛咖酰胺,具有降血糖、抑菌抗病毒、抗肿瘤和抗疲劳等多种功效.此外,玛咖中的芥子油苷也被证实具备生物活性,可能与改善生育功能和提高性能力有关.因此,玛咖常被应用于改善生育功能、提高性能力和抗疲劳等方面[27].

疲劳(fatigue)又称疲乏,是由运动过度造成的劳累、能量不足和正常活动或工作能力下降等症状的自觉不适感,是产生自卫性抑制的正常生理过程.其形成机理主要有三种:能量耗竭理论、代谢物堆积理论、细胞内稳态失衡理论.现阶段动物研究中常结合运动耐力实验及生化检测指标评价疲劳作用,其中运动耐力最为直接客观[30],通过小鼠负重游泳实验可以得出结论,玛咖灵芝片可以通过提高小鼠的体力和运动耐力的方式有效地延长小鼠的负重游泳时间,高剂量服用还可以起到抗疲劳的作用.血清尿素是机体代谢蛋白质的末端产物之一,而它也是评估人体运动适应能力的重要指标.随着身体承受劳动和运动负荷的增加,血清尿素含量也相应增加.因此,我们可以借助其变化情况来判断身体对负荷适应能力的程度.当负荷适应能力差时,血清尿素水平上升的趋势会更为显著[31].研究发现,玛咖灵芝片对小鼠进行剧烈运动后的血清尿素水平具有显著的减少和抑制作用.这种保护作用可以防止机体蛋白质分解过度引起的伤害,并提高机体适应剧烈运动的能力,增强身体的体力和耐力.这表明玛咖灵芝片在运动方面有着积极促进作用,是一种值得推广和使用的健康食品.同时,还可以用血乳酸含量水平来判断人体是否出现疲劳以及判定疲劳程度.长期从事剧烈运动会导致运动性疲劳,其中一个重要因素是体内乳酸过多积累,这会对身体内环境的平衡和正常代谢过程造成影响.为了加速分解乳酸脱氢酶,可以采取按摩、休息、泡澡和增加饮食营养等一系列措施延缓疲劳[32].研究发现,玛咖灵芝片不但可以有效地抑制血液中乳酸的增加,而且还可以快速地清除因运动引起的乳酸,达到缓解疲劳的效果.另外,玛咖灵芝片还具有增加肝脏糖原含量、保持血糖稳定、增强身体的耐力、抗疲劳等功效.前期研究发现,在30 d的大鼠模型中,服用不同剂量的玛咖灵芝能明显增加小鼠的负重和游泳时间,并能使其血尿素浓度下降,还能有效地抑制运动后血乳酸的增加.所以,可以判定玛咖灵芝片可以通过增加肝糖原储备量,降低运动过程中肝糖原的消耗,为身体提供更多的能量,从而起到抗疲劳的作用.