1绵阳师范学院 体育与健康教育学院 四川 绵阳 621002四川师范大学 生命科学学院 四川 成都 610066
【四川省教育厅自然科学重点基金(2004A092)资助项目】
柳丽 女 副教授 硕士研究生
【摘 要】:目的：探讨一次力竭游泳运动后大鼠大脑组织的某些生化指标的改变，以及雪灵芝对大脑组织的保护作用。方法：将Wistar雄性大鼠45只随机平均分为安静对照组（灌喂生理盐水）、运动组1（灌喂生理盐水）和运动组2（灌喂雪灵芝）。后两组先进行一次力竭游泳运动，运动结束后即刻取三组大鼠脑组织测定CAT、SOD、GSH-PX、NaK-ATPase、Ca-ATPase和Mg-ATPase的含量并进行比较。结果：1、一次力竭游泳运动后，运动组大鼠脑组织CAT、SOD、GSH-PX的含量与安静对照组相比明显下降；运动组1脑组织CAT、SOD、GSH-PX的含量与运动组2相比是下降的。2、运动组脑组织中ATPase活性低于安静对照组；运动组2脑组织中ATPase活性高于运动组1。
【关键词】：力竭运动；生化指标；雪灵芝
【中图分类号】R394.6【文献标识码】A【文章编号】1001-5213(2016)09-0378-02
运动，尤其是力竭性运动可使机体组织产生大量运动源性自由基。研究证明，运动源性自由基是作为诱导细胞损伤的主要原因之一。正常情况下，体内自由基清除系统与其产生的自由基处于动态平衡。当体内自由基生成过多时，即产生负面影响。大量研究证明，急性运动和力竭运动都可以导致内源性氧自由基生成增多、脂质过氧化反应增强，构成了对细胞膜系统的损害，这些与运动性疲劳的关系密切。据研究报道雪灵芝化学成份中黄酮含量不高而皂甙含量较高，另外尚含有生物碱、香豆素、多糖、氨基酸和微量元素。而生物碱、黄酮皂甙等物质都对缺氧缺血有保护作用[1]。本文探讨一次大强度力竭游泳运动后，大鼠大脑组织中某些生化指标的改变，以及雪灵芝对其保护作用。
1 材料和方法
1.1材料 选用Wistar大鼠45只，均为雄性，200克左右，由四川省医学科学院实验动物研究所提供。试剂盒均购自南京建成生物制剂研究所，其余试剂均为国产分析试剂。雪灵芝来源于西藏金珠制药厂制备的全草干粉剂（【1998】第186号）
1.2实验设计
将Wistar大鼠随机分均分为3组，分别是安静对照组（生理盐水灌喂）、运动组1（生理盐水灌喂）和运动组2（雪灵芝灌喂）。3组分别灌喂30分钟后，运动组大鼠尾部负重（体重的5%）进行游泳运动至力竭。力竭的标准是：大鼠游泳运动动作明显失调，不能坚持或是沉入水底超过5秒不能回到水面，捞起放于地面不能作翻正动作为力竭标准。训练结束后即刻立即断头处死大鼠，取出大脑组织，用生理盐水冲洗干净。在生理盐水冰面上分离大脑皮层，并用滤纸吸干，在生理盐水冰盘上分离双侧大脑皮层，称重后放在含有冰生理盐水的离心管中（离心管置于冰浴中）。用超声波细胞粉碎机制成10％ (W／V)的组织匀浆液，置于离心机中，以3000 r·min-1离心10 min，提取上清液，用于测定超氧化物岐化酶(SOD)）、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH一Px)、过氧化氢酶(CAT)的含量及三磷酸腺苷酶（ATPase）的生物活性。
1.3数据处理
实验数据均以表示，组间采用t检验进行统计。
2 实验结果
2.1各实验组大鼠游泳运动至力竭的时间
3 分析
3.1运动组大鼠游泳至力竭时间的比较
两运动组大鼠游泳至力竭的时间相比，运动组2（雪灵芝灌喂）运动能力有所增加，但是无统计学意义（p>0.05），说明雪灵芝可能提高运动能力的作用。
3.2力竭游泳运动后，大脑组织某些生化指标的变化
近年来，随着生理学、生物化学以及运动医学等学科的迅猛发展，新的科学研究方法、手段以及先进的实验仪器设备的广泛应用，运动性疲劳产生的机制及其消除手段的研究也不断深入。大量实验证明，自由基便是其中一个不可忽视的因素。自由基(FR)是指外层轨道含有一个或多个不配对电子的分子、原子或者是原子团。生物体内有多种物质均可产生自由基，其中与生命联系最密切、研究最多、作用最广泛的是氧自由基【11】。研究证实，在正常生理条件下，机体内有两类抗氧化系统：一类是酶系统（ SOD ）；另一类是非酶系统 ( GSH，GPX， CAT ，VitC)。在这两类抗氧化系统的作用下，机体内产生的各种自由基能得到及时清除，使体内自由基的形成和消除处于一种动态平衡[2]。但在一些病理情况下，自由基的生成明显增加，机体内的“清道夫”受到损伤，破坏了自由基生成和清除的动态平衡，引起许多生物大分子如蛋白质、核酸膜、不饱和脂肪酸等产生超氧化反应，导致细胞结构和功能的改变，神经细胞受损[5]。
众多研究证实剧烈运动后自由基产生过多，可造成肌纤维膜和内质网的完整性丧失；妨阻碍了正常细胞的代谢与机能；还造成胞浆中Ca2+的堆积；影响了肌纤维的兴奋一收缩耦联，使肌肉的工作能力下降。自由基能引起线粒体呼吸链产生ATP的过程受到损害，使细胞能量的生成发生障碍，影响了肌纤维的收缩功能。另外，还有一些重要的酶由于自由基的作用而失活，从而产生一系列病理变化，并能导致肌肉收缩能力下降产生疲劳。因此认为自由基与运动性疲劳有着密切的关系，是导致运动性疲劳的重要原因。
3.2.1力竭游泳运动与酶系统的关系
本实验结果表明：一次力竭性游泳运动后运动组1和运动组2大鼠大脑组织中的SOD活性与安静组大鼠相比明显降低，说明一次力竭性运动使大鼠大脑组织抗氧化能力下降。其下降原理可能是由于力竭运动时机体耗氧量剧增，而超氧自由基生成与线粒体氧利用率成正比，这些都增大了O2的单电子还原速度，增加了线粒体的电子漏（氧单电子还原为超氧阴离子O2-的反应）[3]。SOD是细胞防御氧自由基的第一道防线，也是需氧生物体内数千种酶中唯一一个底物为氧自由基的酶。SOD清除超氧阴离子自由基的能力总是有限的，如果超氧阴离子自由基的产生超过SOD清除其的能力，则发生超氧阴离子自由基及其活性衍生物对机体危害的可能性将大为增加。
3.2.2力竭游泳运动与非酶系统的关系
谷胱甘肽过氧化物酶(GSH一Px)是以还原型谷胱甘肽(GSH)为底物，特异性地催化GSH对过氧化氢的还原反应，使GSH氧化成GSSG(氧化型谷胱甘肽)，从而起到保护细胞膜结构和功能完整的作用[4]。目前认为，在运动训练对机体抗氧化机制的影响中，谷胱甘肽系统的反应最为敏感。体外实验证明GSH一Px在防止自由基损伤的作用中比SOD和CAT大。过氧化氢酶(CAT)是机体内清除过氧化氢的重要酶，在细胞内主要与线粒体及过氧化物酶结合，它能将细胞代谢所产生的毒性物质过氧化氢（H2O2）迅速加以清除，从而起到和GSH一Px共同保护琉基酶、膜蛋白和解毒的作用[5-6]。
本实验中运动组1、和运动组2大鼠脑组织内谷胱甘肽过氧化物酶(GSH一Px)和过氧化氢酶(CAT)的活性均下降,表明力竭游泳运动使大脑组织细胞磷酸戊糖代谢途径加快 ,NADPH消耗量增加 ,同时GSH –px和CAT参与清除自由基过程而引起活性下降。
3.2.3力竭运动与ATP酶的关系
ATP是脑组织化学能量的基本来源，对维持细胞膜的完整、脑电活动、组织代谢等有重要的意义，并可作为代谢紊乱及损伤组织恢复能力的可靠指标[7]。ATP酶是一种存在于组织细胞及细胞器生物膜的蛋白酶，其活性可反应细胞膜的功能。Na+-K+-ATP酶富含脯氨酸、赖氨酸，它们易发生自由基介导的修饰反应，其结构发生改变。活性氧能氧化酶活性部位某些最基本的氨基酸，从而使酶活性降低。另一方面，Na+-K+-ATP酶不对称地镶嵌于细胞膜内易受自由基的攻击，氧自由基诱发膜脂质过氧化后脂质自由基可能从蛋白质分子中夺取氢原子形成酶蛋白质，自由基通过自由基链式反应使酶分子发生聚合交联导致酶活性降低。所以升高Na+-K+-ATP酶活性对于中枢疲劳的恢复具有重要意义。
脑组织Ca2+-ATP酶主要功能是通过消耗ATP酶提供的能量，将细胞内Ca2+泵至细胞外或泵入细胞内。内质网通过调节并维持神经元细胞胞浆Ca2+的低稳态，在维持神经系统功能中发挥重要作用[14]。Ca2++-ATP酶活性降低会影响Ca2+的转运而导致细胞内Ca2+浓度增高，胞内过高的Ca2+又可激活磷脂酶使膜磷脂降解，使细胞膜通透性进一步增加，胞外Ca2+顺浓度差又大量内流继而加重神经细胞结构和功能的损害以致死亡
Mg-ATPas是线粒体中的另一种重要的二价阳离子，Ca含量的增加可能会引起线粒体Mg含量的变化。Mg是线粒体中许多重要酶的辅助因子，在糖、脂肪和蛋白质代谢中发挥至关重要的作用。
本实验中各种ATPas活性的降低可能是因为大鼠一次力竭性游泳运动后，大脑组织暂时性缺氧造成脂质过氧化反应增强及自由基清除能力减弱（SOD、CAT、 GSH-PX活性出现明显下降），细胞是最易受攻击的部位之一，通过自由基链式反应或经过MDA的作用使细胞膜受损伤，改变细胞膜的完整性和流动性。而Na+-K+-ATP则不对称的镶嵌在细胞膜内，影响到其的活性，继而影响到Ca2+-ATP、Mg-ATPas的活性。
3.3雪灵芝与力竭性运动的关系
运动组2（灌喂雪灵芝）与运动组1（灌喂生理盐水）相比，SOD的活性强，可见雪灵芝能显著提高SOD清除自由基的能力。运动组2与运动组1相比，CAT、 GSH-PX大脑组织的含量高。提示雪灵芝有提高机体大脑组织抗氧化酶的活性，提高机体淬灭自由基、减少过氧化作用。运动组2与运动组1相比，ATPase活性升高，其原因可能是雪灵芝含有丰富的生物碱、黄酮皂甙，生物碱、黄酮皂甙的抗大脑缺血的作用，抑制了力竭运动造成的脑组织ATPase活性的降低，增强了运动中脑组织的能量供应，延缓了中枢疲劳的发生。
结论：1、一次力竭性游泳运动可使大鼠大脑组织的总抗氧化能力降低，ATPase活性降低。提示力竭性运动后机体大脑组织中的抗氧化能力下降，ATPase活性降低，如果没有得到及时的恢复，将会导致运动能力下降，疲劳程度加深，进而影响机体各组织的正常运行。
2、雪灵芝可有效地提高大鼠大脑组织抗氧化能力，延缓中枢疲劳的发生，其作用机理有待于进一步研究。
参考文献
[1] 苏红卫,徐维光,刘军祥等.雪灵芝的抗缺氧作用[J].泸州医学院学报,2002,25(2):371-374.
[2]赵保路，氧自由基与天然抗氧化剂．北京科学出版社，1999，北京
[3]任颖等，自由基与衰老．长春中医学院学报，1997；13（6）：13
[4]傅静波,刘洪珍.少年在亚极量、极量负荷运动下血中MAD、GHS、SOD和以CAT的变化[J].中国体育科技,2000,36(8):34-38.
[5] 史亚丽.耐力运动与机体抗氧化酶[J].北京体育大学学报,1999,(1):34-36.
[6] 史亚丽.运动训练对小白鼠机体自由基代谢影响的研究[J].山东体育学院学报,1994,10(4):16-20.
[7] 隆淑芬,黄秀深,罗玉熙,等.湿困脾胃证大鼠脑组织Na+-K+-ATP酶活性的实验研[J].成都中医药大学学报,2007,30(3):36—37.
论文作者:柳丽1,,黎霞2
论文发表刊物:《中国医院药学杂志》2016年9月
论文发表时间:2016/11/4
标签：自由基论文; 活性论文; 组织论文; 力竭论文; 灵芝论文; 大鼠论文; 机体论文; 《中国医院药学杂志》2016年9月论文;