黄芪抗运动性疲劳作用的实验研究及其作用机理的探讨.pdf

D O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-5 3 3 7.2 0 2 3.4.1 2 0*收稿日期:2 0 2 2-0 6-2 9作者简介:樊腾飞,男,1 9 8 7-,硕士,讲师;研究方向:体育教育,民族传统体育,运动训练;E-m a i l:3 5 6 4 8 6 4 8 4q q.c o m.黄芪抗运动性疲劳作用的实验研究及其作用机理的探讨樊腾飞(曲阜师范大学体育科学学院,2 7 3 1 6 5,山东省曲阜市)摘要:探讨了黄芪缓解运动性疲劳的作用及其作用机理.对昆明小鼠以空白对照组和黄芪水提液低、中、高不同剂量组分别灌胃后,测定各组小鼠负重游泳时间、血清尿素水平、肝糖原含量及血乳酸曲线下面积.结果显示:与阴性对照组相比较,3个剂量组小鼠负重游泳时间延长、肝糖原含量升高,血液中尿素水平降低、血乳酸曲线面积减少(P0.0 5).抗疲劳效果在3个剂量组间呈递增关系,表明黄芪水提液对消除疲劳有积极作用,且功效与黄芪灌胃剂量存在依赖关系.关键词:黄芪;负重游泳;肝糖原;尿素氮;乳酸中图分类号:G 8 0 4.5 3 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 1-5 3 3 7(2 0 2 3)0 4-0 1 2 0-0 50 引 言黄芪又名黄耆,种类繁多,可达20 0 0余种,多分布于亚热带和温带地区(大洋洲除外).中国产黄芪约2 7 0种,主要分布于东北、华北、西北以及内蒙古地区,其中,黑龙江、辽宁、山西、河北等省份分布广泛.黄芪是豆科草本植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的根,始载于 神农本草经,位列补药之长.黄芪的药用迄今已有20 0 0多年的历史,含有黄芪总黄酮、黄芪总皂甙、黄芪总多糖和胆碱等,除此之外还有多种氨基酸、叶酸及硒、锌、铜等多种微量元素.可以有效缓解气虚下陷、食欲不振、脾胃气滞、久泻脱肛、腹胀腹痛、便血崩漏、气虚自汗、内热消渴等症状.其功效为补气固表、利尿脱毒、排脓、敛疮生肌、增强免疫等,还具有抗衰老、抗应激、降压和较广泛的抗菌作用1.运动医学界关于黄芪抗疲劳方面的研究也有报道.相关研究显示,采用灌胃法向小鼠灌服黄芪水提液,观察其对小鼠运动能力的影响,探索其对丙二醛(MD A)含量和血清超氧化物歧化酶(S O D)活性产生的作用,结果发现黄芪水提液能够延长小鼠负重游泳时间,显著降低小鼠血清中的MD A含量,造成这种结果的原因极有可能是黄芪水提液能够有效抑制脂质过氧化反应和抗氧化防御机制,从而使S O D生成和活性明显增加,MD A生成显著减少,从而实现抗疲劳作用2.本实验通过比较各组小鼠体重、力竭性游泳时间、血清尿素、血清乳酸浓度及肝糖原水平的变化等方面,从直观的数据指标进一步探讨黄芪是否具有增强机体运动负荷适应能力,对抵抗疲劳和消除疲劳的作用,为黄芪更好地更科学地应用于运动营养食品领域提供实验依据.1 材料与方法1.1 实验材料1.1.1 黄芪水提液购于吉林省某中药材公司.1.1.2 实验试剂肝糖原试剂盒、血清尿素氮试剂盒、乳酸试剂盒检测购自南京建成生物工程研究.1.1.3 实验仪器游泳箱(6 0c m6 0c m5 0c m)(北京智鼠多宝生物科技有限责任公司)、半自动生化分析仪、分光光度计(美国贝克曼库尔特公司).1.1.4 实验动物清洁级雄性I C R小鼠1 6 0只,体重1 82 2g,第4 9卷 第4期2 0 2 3年1 0月 曲阜师范大学学报J o u r n a l o f Q u f u N o r m a l U n i v e r s i t y V o l.4 9 N o.4O c t.2 0 2 3 购自北京实验动物研究中心,适应性饲养一周后开展相应实验.1.2 实验方法1.2.1 剂量设计实验设置黄芪水提液低、中、高3个剂量.1 6 0只I C R小鼠随机性分为3个实验组和1个阴性对照组,每组各4 0例,测定各组小鼠负重游泳时间,血清尿素水平,肝糖含量及血乳酸曲线下面积.采取灌胃法,每天以0.2m L/1 0g.BW黄芪水提液(剂量分别为1g/k g、2g/k g和4g/k g体重,此剂量相当于成人拟日服剂量的5倍、1 0倍和2 0倍),每天1次,连续3 0d,阴性对照组给予等量蒸馏水.1.2.2 小鼠负重游泳时间在第3 1d末次灌胃2 0m i n后,按照参考文献,小鼠尾部负重物后置于游泳池中,记录各组小鼠负重游泳时间.1.2.3 小鼠抗疲劳指标检测小鼠力竭游泳前、游泳后1 0m i n、2 0m i n时眼球取血制备血清,乳酸试剂盒检测各组小鼠乳酸含量.游泳后3 0m i n时,摘眼球取血并提取小鼠肝脏组织悬液,根据试剂盒说明书测定血清尿素氮及肝糖原含量.1.3 数据统计各组实验数据均用S P S S 2 6.0统计软件包进行分析.采用单因素方差分析L S D检验分析组间差异,P0.0 5),表明黄芪水提液对小鼠体重无显著性影响.2.2 对负重游泳时间的影响表1 黄芪水提液对小鼠负重游泳时间的影响(xS D)组别(n=4 0)负重游泳时间(s)空白对照组4 9 6.21 9 3.0黄芪水提液低剂量组7 1 2.01 3 8.5黄芪水提液中剂量组8 1 9.01 6 3.2黄芪水提液高剂量组8 6 8.51 1 7.8 与空白对照组相比,黄芪水提液灌胃后的各组小鼠负重游泳时间均显著增加(P0.0 5),中、高剂量组与低剂量组相比较小鼠负重游泳时间显著延长,且高剂量组显著高于中剂量组,差异具有显著性(P0.0 5).表明黄芪水提液能够延长小鼠负重游泳时间,且高剂量组延长负重游泳时间效果更明显,效果在3个剂量组间呈递增关系(见表1,图1).图1 黄芪水提液对小鼠负重游泳时间的影响(xS D)2.3 对运动后血清尿素氮的影响表2 黄芪水提液对小鼠运动后血清尿素氮的影响组别(n=4 0)血清尿素氮(mm o l/L)空白对照组1 1.9 50.6 2黄芪水提液低剂量组1 0.8 50.4 7黄芪水提液中剂量组1 0.3 00.4 3黄芪水提液高剂量组9.2 20.5 6图2 黄芪水提液对小鼠运动后血清尿素氮的影响121第4期 樊腾飞:黄芪抗运动性疲劳作用的实验研究及其作用机理的探讨 较之空白对照组,黄芪水提液各剂量组小鼠的血清尿素氮含量均显著降低(P0.0 5);中、高剂量组小鼠血清尿素氮含量较低剂量组有所降低,差异显著(P0.0 5),且高剂量组的效果高于中剂量组(P0.0 5).表明黄芪水提液能够有效降低受试小鼠血清尿素氮含量,且高剂量组降低血清尿素氮含量效果更明显,效果在3个剂量组间呈递增关系.2.4 对肝糖原的影响表3 黄芪水提液对小鼠肝糖原的影响组别(n=4 0)肝糖原(m g/1 0 0g肝组织)空白对照组2 1 2 4.22 2 6.2黄芪水提液低剂量组2 3 8 9.72 7 9.8黄芪水提液中剂量组3 7 3 9.13 3 8.4黄芪水提液高剂量组4 0 9 8.64 1 4.5 与空白对照组相比较,黄芪水提液各剂量组小鼠肝糖原含量均显著升高(P0.0 5),中、高剂量组较低剂量组小鼠肝糖原含量显著升高(P0.0 5),且高剂量组效果远远优于中剂量组效果(P0.0 5).图3 黄芪水提液对小鼠肝糖原的影响表4 黄芪水提液对小鼠血乳酸值的影响(m g/L,xS D)组别(n=4 0)游泳前游泳后1 0m i n游泳后2 0m i n血乳酸曲线下面积空白对照组2 2 9.71 7.56 3 2.03 1.43 5 5.02 2.51 3 72 4.38 9 5.1黄芪水提液低剂量组1 8 5.91 2.15 5 1.52 0.32 8 3.02 1.11 15 0 3.27 5 0.3黄芪水提液中剂量组1 7 6.31 3.15 1 1.93 9.82 3 0.13 9.695 5 9.88 3 9.7黄芪水提液高剂量组1 7 2.81 9.54 8 1.33 9.22 1 5.42 1.190 1 2.974 3 5.72.5 对运动后血乳酸的影响 运动前各剂量组小鼠血乳酸值均低于空白对照组;运动后中、高剂量组的血乳酸值明显低于空白对照组,有显著性差异(P0.0 5);休息2 0m i n后,4组血乳酸值均明显下降(P0.0 5),且各剂量组与空白对照组相比较,血乳酸值显著降低,差异显著(P0.0 5);与空白对照组相比较,各剂量组小鼠血乳酸曲线下面积显著减小(P0.0 5).图4 黄芪水提液对小鼠血乳酸值的影响221 曲阜师范大学学报(自然科学版)2 0 2 3年3 讨 论随着时代的发展、社会的进步,人们工作生活节奏的加快,各类人群日益感到身心处于“疲劳”状态,常常觉得力不从心、心力交瘁,严重影响到日常生活、工作、学习,甚至会产生心理障碍.疲劳表现为持久或过度劳累后造成的身体不适及工作效率减退,最直观及最客观的表现即为运动耐力的下降.机体在运动过程中,所有代谢系统包括糖代谢、蛋白质代谢、脂肪代谢同时供能,血清尿素氮、血清乳酸盐分别是蛋白质有氧代谢、糖无氧酵解的产物,测定两者的变化可推知体内代谢情况.本实验通过观察小鼠力竭性游泳时间、测定血清尿素浓度、血清乳酸曲线下面积及肝糖原储备量等指标来评价小鼠的体力疲劳.血清乳酸浓度与无氧代谢程度、疲劳产生及消除速度相关;血清尿素浓度反映体内蛋白质分解情况,并与机体负荷量大小及疲劳程度呈正相关;糖原是人体最重要的功能物质之一,增加糖原储备量可维持血糖水平、增强耐力和运动能力,能够有效抵抗疲劳的产生.本研究中剂量组小鼠负重游泳时间明显延长(P0.0 5),表明小鼠抗疲劳能力和运动能力有一定程度的增强,产生这种作用的原因可能与其提高糖原储备,提高红细胞携氧能力,抑制A T P降解、抗氧化等作用有关.骨骼肌A T P合成加快提高了氧利用效率,从而减少了乳酸的生成.同时,剂量组小鼠运动后血清尿素氮含量明显降低(P 0.0 5),表明蛋白质消耗程度降低,而糖原和脂肪消耗增多以供运动所需的能量.本研究结果表明,黄芪水提液使小鼠负重游泳时间增加,血清尿素浓度、乳酸曲线下面积降低,且高剂量组效果优于中、低剂量组,效果在3个剂量组间呈递增关系.目前,关于疲劳发生的原因和机制尚无统一定论,但氧自由基与脂质过氧化过程参与了疲劳发生发展的过程已经毋庸置疑.经过脂质过氧化过程,氧自由基生成大量分解产物MD A,从而使蛋白质发生交联变性.梁仁哲等研究结果显示黄芪水提液能够使小鼠血清中的超氧化物歧化酶(S O D)活性增强,使小鼠血清中的丙二醛(MD A)含量显著降低,据此推测黄芪水提液能够有效抑制脂质过氧化反应和抗氧化防御机制,从而使S O D生成和活性明显增加,MD A生成显著减少,从而实现抗疲劳作用.本实验通过测定小鼠力竭游泳时间发现剂量组小鼠力竭游泳时间较空白对照组明显延长(P0.0 5),且高剂量组效果最为显著.表明黄芪水提液可明显提高小鼠的运动耐力3.糖是人体最重要的供能物质,主要以葡萄糖的形式被吸收.葡萄糖迅速氧化,供应能量.糖类也是构成机体的重要原料,参予细胞的多种活动.糖原,是动物的糖贮存库,也可看做体内能源库,是肌肉组织的重要能量来源.糖原含量可以作为反映疲劳程度的敏感指标.本研究结果显示,与空白对照组相比较,黄芪水提液各剂量组小鼠肝糖原含量均显著升高(P0.0 5),中、高剂量组较低剂量组小鼠肝糖原含量显著升高(P0.0 5),且高剂量组效果远远优于中剂量组效果,表明黄芪水提液具有增加肝糖原储备的功效,从而实现减少糖耗损,防止因长时间的运动而造成的血糖降低,保持血糖浓度稳定的功能,是抗疲劳的机制之一.在剧烈运动下,机体无氧酵解增加导致乳酸堆积,血乳酸水平是机体疲劳程度的另一项指标.运动前各剂量组小鼠血乳酸值均低于空白对照组;运动后中、高剂量组的血乳酸值明显低于空白对照组,有显著性差异(P0.0 5);休息2 0m i n后,4组血乳酸值均明显下降(P0.0 5),且各剂量组与空白对照组相比较,血乳酸值显著降低,差异显著(P0.0 5);与空白对照组相比较,中、高剂量组小鼠血乳酸曲线下面积显著减小(P0.0 5).产生这种结果的原因可能是剧烈运动使机体能量不足,此时糖酵解加快造成乳酸堆积,从而使基质网结合更多的钙离子从而影响肌肉收缩力,使肌肉输出功率下降.黄芪发挥了降低小鼠体内AT P酶活性的作用,这可能是由于黄芪改善了机体微循环,从而促使血液粘度降低,增强红细胞变形能力和携氧能力4.此外,黄芪具有加速蛋白质合成与细胞代谢,提高膜脂和膜蛋白抗御自由基攻击的能的作用,以减少钾离子外漏和减少能量耗竭,实现延缓衰老的目的,因而保护性的抑制骨骼肌AT P酶活性极有可能是黄芪抗疲劳的另一重要机制5.尿素氮水平能够反映蛋白质代谢情况,因而可以作为反映机体疲劳程度和运动负荷量的另一重要指标.剧烈运动,会调动机体能源物质代谢供能,首先提供能源的物质为糖,糖原耗尽后,蛋白质和氨基酸的分解代谢过程加速,其代谢产物尿素氮随之增多.一般情况下,血清尿素氮含量与运动负荷量呈正相关,即运动负荷量越大,血清尿酸氮含量越高,反而反之.由运动引发的蛋白质代谢过程加速还会延续到运动后休息期.本研究显示,与空白对照组321第4期 樊腾飞:黄芪抗运动性疲劳作用的实验研究及其作用机理的探讨 相比较,经黄芪水提液灌胃的各组小鼠的血清尿素氮含量均显著下降(P0.0 5);中、高剂量组小鼠血清尿 素 氮 含 量 较 低 剂 量 组 有 所 降 低,差 异 显 著(P0.0 5),且高剂量组的效果高于中剂量组.表明黄芪水提液能够有效降低受试小鼠血清尿素氮含量.本次实验结果表明,黄芪水提液能够有效调节运动后血清尿素氮水平,以维持机体运动时的正常身体机能,加快运动后疲劳解除.4 研究结果综上所述,黄芪水提液一方面促使糖原含量提升,以保障能量代谢中具备充足的糖原供能,从而减缓蛋白质以及脂肪的分解代谢,最终实现减少尿素氮的生成的目标,另一方面黄芪水提液能够有效降低运动后血乳酸水平,从而达到抗疲劳的效果.参考文献:1江苏新医学院主编.中药大辞典(下册)M.上海:上海人民出版社,1 9 7 7.2金宗濂,文镜,唐粉芳,等.功能食品评价原理及方法M.北京:北京大学出版社,1 9 9 5.3温燕梅.黄芪的化学成分研究进展J.中成药,2 0 0 6,7(2):8 7 9-8 8 3.4贾瑞红.黄芪的药理作用在运动领域的研究综述J.辽宁体育科技,2 0 1 6(1):5 3-5 5.5L I U QS,WANG H F,S UN A K,e ta l.Ac o m p a r a t i v es t u d yo ni n h i b i t i o no ft o t a la s t r a g a l u ss a p o n i n sa n da s-t r a g a l o s i d eI Vo nTN F R 1-m e d i a t e ds i g n a l i n gp a t h w a y si na r t e r i a l e n d o t h e l i a lc e l l sJ.P l o S O n e,2 0 1 4,9(7):e 1 0 1 5 0 4.T h e e x p e r i m e n t o b s e r v a t i o no na n t i-f a t i g u e e f f e c t a n di t sm e c h a n i s mo fa s t r a g a l u sF AN T e n g f e i(S c h o o l o fP h y s i c a lE d u c a t i o na n dS p o r t sS c i e n c e,Q u f uN o r m a lU n i v e r s i t y,2 7 3 1 6 5,Q u f u,S h a n d o n g,P R C)A b s t r a c t:T h i sp a p e rd i s c u s s e dt h ee f f e c t a n dm e c h a n i s mo fA s t r a g a l u sm e m b r a n a c e u so nr e l i e v i n ge x-e r c i s e-i n d u c e df a t i g u e.K u n m i n g m i c ew e r ed i v i d e di n t ot h eh i g h-d o s et r e a t m e n tg r o u po fw a t e re x t r a c tf r o m A s t r a g a l u s m e m b r a n a c e u s(WE A),m e d i u m-d o s et r e a t m e n tg r o u po f WE A,l o w-d o s et r e a t m e n tg r o u po fWE Aa n db l a n kc o n t r o l g r o u p.A f t e ro r a l g a v a g e,t h e l o a d e ds w i mm i n gt i m e,s e r u mu r e a l e v e l,h e p a t i cg l y c o g e nc o n t e n t,a n da r e au n d e rb l o o dl a c t i cc u r v eo fe a c hg r o u pw e r ed e t e r m i n e d.T h er e s u l t ss h o w e da s f o l l o w s:c o m p a r e dw i t hn e g a t i v e c o n t r o l g r o u p,i n3d o s eg r o u p s,t h e l o a d i n gs w i mm i n g t i m eo fm i c ew a sp r o l o n g e d,t h ec o n t e n to fh e p a t i cg l y c o g e nw a s i n c r e a s e d,t h eb l o o du r e al e v e lw a sd e c r e a s e d,a n dt h ea r e ao fb l o o d l a c t i cc u r v ew a sd e c r e a s e d(P0.0 5).A n t i-f a t i g u ee f f e c t s h o w e da ni n c r e a s i n gr e l a-t i o n s h i pa m o n gt h e t h r e ed o s eg r o u p s.I t s h o w s t h a tWE Ah a s ap o s i t i v ee f f e c t o ne l i m i n a t i n g f a t i g u e,a n dt h ee f f e c t i sd e p e n d e n to nt h eg a v a g ed o s eo fA s t r a g a l u s.K e yw o r d s:a s t r a g a l u s;s w i mi nl o a d;t h e l i v e rg l y c o g e n;t h es e r u mu r e an i t r o g e n;t h eb l o o d l a c t i ca c i d421 曲阜师范大学学报(自然科学版)2 0 2 3年