幾丁質(zhì)對(duì)力竭運(yùn)動(dòng)小鼠糖代謝的影響

西安財(cái)經(jīng)學(xué)院體育部(西安 710043) 陳冬平

幾丁質(zhì)是含有氨基的堿性高分子聚合物,可被人體吸收。國(guó)內(nèi)外研究表明[1,2],幾丁質(zhì)有保護(hù)機(jī)體細(xì)胞免受氧化損傷的作用,可清除多種自由基,對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的酸性代謝物質(zhì)有良好的消除作用,而幾丁質(zhì)對(duì)于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中糖代謝的影響還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。本組通過(guò)研究幾丁質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)小鼠糖代謝的影響,探討幾丁質(zhì)有利于改善運(yùn)動(dòng)所致糖代謝障礙的效果。

材料與方法

1 材料與動(dòng)物 藥品使用日本株式會(huì)社產(chǎn)品“救多善”,黃白色 ,甲殼粉劑 ,無(wú)味 ,規(guī)格 1kg/包 ,批號(hào)980130,其幾丁質(zhì)含量為 93.66%。動(dòng)物用雄性 ICR小鼠 (美國(guó))72只,5周齡,體重 20～ 22g,由西安市中醫(yī)研究院購(gòu)入分籠飼養(yǎng)。同時(shí)購(gòu)買(mǎi)基礎(chǔ)飼料,適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)方法 將小鼠隨機(jī)分成 6組:安靜組、訓(xùn)練即刻組和訓(xùn)練恢復(fù)組,各組內(nèi)設(shè)服藥組和對(duì)照組,每組 12只。 動(dòng)物房?jī)?nèi)溫度 22～ 27℃,濕度為 40%～65%,照明時(shí)間隨同自然變化。各組小鼠自由攝入水和基礎(chǔ)飼料,服藥組用藥劑量為 0.33g/kg小鼠體重,每天灌服 1次,對(duì)照組清水灌胃。訓(xùn)練組進(jìn)行 6周游泳訓(xùn)練,水溫 30±2℃,水深 35cm,每周訓(xùn)練 6d,第 1周無(wú)負(fù)重游泳 30min/d,然后每周遞加 10min,至第 6周游泳 80min/d,最后進(jìn)行一次力竭性游泳。力竭判斷的標(biāo)準(zhǔn)為:小鼠沉入水中超過(guò) 10s,且放在平面時(shí)無(wú)法完成翻正反射[3]。即刻組在力竭運(yùn)動(dòng)后立刻處死,恢復(fù)組在力竭運(yùn)動(dòng)后經(jīng) 24h恢復(fù)處死,均采用眼底取血,制備血清測(cè)血糖含量,并立即取出肝臟和股四頭肌,勻漿離心(5000rpm,25min,0～ 4℃ ),取上清液 ,在 1～ 4℃的冰箱保存,以測(cè)肝糖原和肌糖原的含量。安靜組同時(shí)處死,取材方法同上。

3 測(cè)定方法 肝糖原和肌糖原采用蒽酮比色法測(cè)定,血糖采用鄰甲苯胺法測(cè)定[4]。

4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 本組采用 SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,組間差異采用方差分析,以 P＜0.05為有顯著性差異,P＜0.01為有極顯著性差異。

結(jié) 果

1 幾丁質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)小鼠游泳時(shí)間的影響 訓(xùn)練對(duì)照組小鼠力竭游泳時(shí)間為 241.73±26.67 min,訓(xùn)練服藥組為 327.12±33.24 min,訓(xùn)練服藥組力竭游泳時(shí)間比訓(xùn)練對(duì)照組延長(zhǎng) 33.99%,顯著高于訓(xùn)練對(duì)照組(P＜0.05)。

2 幾丁質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)小鼠肝糖原、肌糖原和血糖含量的影響 見(jiàn)附表。在安靜狀態(tài)下,服藥組小鼠肝糖原、肌糖原和血糖高于安靜對(duì)照組,且肝糖原和肌糖原差異顯著;運(yùn)動(dòng)后即刻服藥組和對(duì)照組比較,血糖值無(wú)明顯差異,而肝糖原和肌糖原顯著升高;運(yùn)動(dòng)后 24h恢復(fù)后服藥組肝糖原、肌糖原和血糖恢復(fù)水平均顯著高于其對(duì)照組。

附表 幾丁質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)小鼠肝糖原、肌糖原和血糖含量影響(±s)

附表 幾丁質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)小鼠肝糖原、肌糖原和血糖含量影響(±s)

注:*與對(duì)照組相比,P＜0.05

安靜組 訓(xùn)練后即刻組 訓(xùn)練后恢復(fù)組測(cè)定項(xiàng)目對(duì)照組(A) 服藥組(B)對(duì)照組(C) 服藥組(D)對(duì)照組(E) 服藥組(F)肝糖原 (mg/g) 7.75± 0.33 9.18± 1.06* 3.11± 0.27 4.14± 0.17* 6.41± 0.42 8.21± 1.02*肌糖原 (mg/g) 3.84± 0.15 4.94± 0.21* 1.46± 0.19 1.95± 0.25* 2.67± 0.38 3.58± 0.38*血糖 (U/L) 6.21± 1.44 6.55± 1.42 3.32± 0.77 3.74± 0.54 5.64± 0.35 6.45± 0.44*

討 論

糖是肌肉活動(dòng)時(shí)能量的主要來(lái)源,機(jī)體內(nèi)其儲(chǔ)存形式主要為血糖和糖原[5],糖原主要以肝糖原和肌糖原的形式存在于肝臟和骨骼肌中,大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng) 2h左右肌糖原近于耗竭,而同時(shí)為維持血糖水平,肝糖原儲(chǔ)備含量減少。血糖是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和紅細(xì)胞等組織器官的惟一能源物質(zhì),與運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生密切相關(guān)[6]。

力竭運(yùn)動(dòng)中肝輸出供能的葡萄糖來(lái)源主要有兩條,第一是肝糖原分解,第二是糖異生作用。運(yùn)動(dòng)進(jìn)行至 3.5～ 4h時(shí),異生葡萄糖急劇增加,占到肝臟葡萄總輸出的 40%～45%,糖異生的絕對(duì)速度可以增加三倍,當(dāng)貯存的肝糖原接近全部排空時(shí),肝輸出的葡萄糖幾乎全部由糖異生作用生成提供。糖異生作用有利于乳酸的利用,還有助于氨基酸在體內(nèi)的分解代謝、促進(jìn)脂肪的氧化分解供能。在長(zhǎng)時(shí)間的急性力竭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,肌糖原無(wú)氧酵解產(chǎn)生乳酸,乳酸在血液和肌肉中大量蓄積,引起 pH下降,使肌鈣蛋白與 Ca2+結(jié)合能力降低,減少肌動(dòng)蛋白的反應(yīng)數(shù)目,使肌肉收縮力下降[7,8]。pH降低還可抑制磷酸果糖激酶的活性,使機(jī)體無(wú)氧供給能量途徑受阻,肌內(nèi)收縮能量來(lái)源不足,從而產(chǎn)生疲勞。

本研究表明,幾丁質(zhì)可增加安靜狀態(tài)時(shí)小鼠肝糖原和肌糖原的含量,可能機(jī)制為幾丁質(zhì)作為外源性纖維多糖,可以改善胰島β細(xì)胞功能,促進(jìn)胰島素釋放,加強(qiáng)組織對(duì)糖的攝取和有效利用,使糖原合成和儲(chǔ)備增加。運(yùn)動(dòng)后即刻,肝糖原、肌糖原和血糖由于在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作為能源物質(zhì)被利用,含量均明顯減少,而服藥組肝糖原和肌糖原含量下降的程度比其對(duì)照組明顯減輕,服藥組小鼠血糖含量與對(duì)照組無(wú)顯著性差異,說(shuō)明此時(shí)機(jī)體血糖排空水平相似,其可能作用機(jī)制為幾丁質(zhì)所含堿性氨基與體內(nèi)有機(jī)酸結(jié)合,提高內(nèi)環(huán)境 pH值,增強(qiáng)胰島素或胰島素受體的活性,促進(jìn)運(yùn)動(dòng)中糖異生代謝,從而提高糖原的合成。

運(yùn)動(dòng)后經(jīng) 24h恢復(fù),肝糖原、肌糖原和血糖水平都有不同程度的提高,但均沒(méi)有恢復(fù)到安靜時(shí)水平,而服藥組恢復(fù)效果顯著優(yōu)于對(duì)照組。在運(yùn)動(dòng)后糖原的恢復(fù)過(guò)程中,肌糖原的快速恢復(fù)和肝糖原的加速降解同時(shí)出現(xiàn),肌糖原恢復(fù)先于肝糖原。其作用機(jī)制考慮為 3種可能:①幾丁質(zhì)結(jié)構(gòu)中的還原性羥基與氨基直接與自由基發(fā)生反應(yīng),使糖異生途徑相關(guān)酶免受自由基損傷,加強(qiáng)糖異生代謝過(guò)程;②幾丁質(zhì)作為高分子聚合物對(duì)自由基具有吸附作用[9,10],能與機(jī)體劇烈運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的大量自由基結(jié)合排出體外,保護(hù)膜功能的穩(wěn)定性,增強(qiáng)肝細(xì)胞的生物轉(zhuǎn)化機(jī)能,從而使糖原的合成在力竭性運(yùn)動(dòng)后得以順利進(jìn)行;③幾丁質(zhì)與細(xì)胞相互作用,在膜表面形成了一層糖屏障,保護(hù)了膜結(jié)構(gòu)的完整性,從而防止細(xì)胞受到氧自由基的損傷。幾丁質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)所致糖代謝障礙的改良效果使小鼠運(yùn)動(dòng)能力有了明顯的提高,表現(xiàn)為服藥組小鼠游泳至力竭時(shí)間顯著延長(zhǎng),提示補(bǔ)充幾丁質(zhì)對(duì)機(jī)體耐力性運(yùn)動(dòng)能力有明顯的提高作用,可以延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞的出現(xiàn)。

本組結(jié)果證明幾丁質(zhì)具有改善運(yùn)動(dòng)所致糖代謝障礙的藥理作用,該物質(zhì)可以延長(zhǎng)小鼠運(yùn)動(dòng)至力竭的時(shí)間,這對(duì)幾丁質(zhì)在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中的廣泛應(yīng)用提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)。

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