補(bǔ)充谷氨酰胺對耐力訓(xùn)練大鼠運(yùn)動(dòng)能力及血清胰島素樣生長因子 -1的影響

徐 凱,張?zhí)N琨 ,王 斌

(南京體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系,江蘇南京 210014)

補(bǔ)充谷氨酰胺對耐力訓(xùn)練大鼠運(yùn)動(dòng)能力及血清胰島素樣生長因子 -1的影響

徐 凱,張?zhí)N琨 ,王 斌

(南京體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)健康科學(xué)系,江蘇南京 210014)

通過觀察補(bǔ)充谷氨酰胺 (Gln)對胰島素樣生長因子 -1(IGF-1)及運(yùn)動(dòng)能力之間的相互關(guān)系,探討補(bǔ)充 Gln促進(jìn)機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的內(nèi)分泌機(jī)制。為運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)補(bǔ)劑的開發(fā)和應(yīng)用,特別是氨基酸的補(bǔ)充提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù),從而使?fàn)I養(yǎng)補(bǔ)充更為科學(xué)和合理。研究對象和方法:雄性 SD大鼠,訓(xùn)練組 16只、訓(xùn)練 +Gln組 16只。訓(xùn)練 +Gln組按2g/kg體重給予 Gln。進(jìn)行耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練 5周。5周后各組隨機(jī)取 8只,進(jìn)行跑臺(tái)力竭運(yùn)動(dòng),并記錄達(dá)力竭時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離。同時(shí)所有大鼠斷頭處死,測試股四頭肌蛋白質(zhì)含量,血清生長激素 (GH)水平和血清 IGF-1水平。結(jié)果顯示:1)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)距離:訓(xùn)練 +Gln組的大于訓(xùn)練組 [(1995.0±29.6)m vs.(1697.5±170.7)m,P<0.01)];2)股四頭肌蛋白質(zhì)含量:大鼠運(yùn)動(dòng)至力竭后,訓(xùn)練 +Gln組運(yùn)動(dòng)后低于訓(xùn)練組;3)血清 GH含量:大鼠運(yùn)動(dòng)至力竭后,訓(xùn)練 +Gln組運(yùn)動(dòng)后低于訓(xùn)練組;4)血清 IGF-1濃度:未進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)的訓(xùn)練 +Gln組大鼠與訓(xùn)練組無差異;5)力竭運(yùn)動(dòng)后,訓(xùn)練 +Gln組的濃度高于訓(xùn)練組[(1223.6±197.1)ng/ml vs.(879.4±197.5)ng/mg,P<0.01]大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離與血清 IGF-1成正相關(guān) (r=0.7336,P<0.01)。結(jié)論:長期補(bǔ)充 Gln可以顯著提高大鼠耐力運(yùn)動(dòng)能力;卻沒有提高肌肉蛋白質(zhì)含量和 GH含量;而補(bǔ)充 Gln為運(yùn)動(dòng)大鼠合成 IGF-1提供了充分的原料支持和良好的內(nèi)環(huán)境,而提高了血清 IGF-1含量。血清 IGF-1水平和大鼠力竭運(yùn)動(dòng)能力呈正相關(guān),提示補(bǔ)充 Gln促進(jìn) IGF-1合成是增強(qiáng)機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的重要內(nèi)分泌機(jī)制之一。

谷氨酰胺;胰島素樣生長因子 -1;耐力訓(xùn)練;運(yùn)動(dòng)能力

Abstract:Objective:The study aim s to exam ine the correlation of G lutam ine(G ln)on the physical perforMance of rats and insulin-like growth factor-1(IGF-1).In order to discuss the endocrine mechanism Which promote athletic ability through G ln supplement.methods:32Male SD rats were divided into training group and training plus G ln group(16rats per group).The training plus G ln group Were supplied With Gln2g/kg Weight.A ll of the rats Were forced With treadm ill running in5Weeks.Eventually,eight rats of each group Were selected random ly;they Were forced With exhaustion treadm ill running,the running distance Was recorded.A ll of the rats were decollated.The serum IGF-1Were measured,respectively.Results:Distance of exhaustion treadm ill running:the training plus G ln group Was longer than training group[(1995.0±29.6)m vs.(1697.5±170.7)m,P<0.01)].The amounts of protein of stock fourmuscles:The protei Namount of training plus G ln group With exhaustion treadm ill running Was lower than that of training group.The GH serum concentration:the concentration of training plus G ln group With exhaustion treadm ill running was lower than that of training group.The IGF-1serum concentration:the concentration of the training plus Gln group With exhaustion treadm ill running Was higher than that of the training group[(1223.6±197.1)ng/m l vs.(879.4±197.5)ng/m g,P<0.01].The results revealed high correlation between running distance With howlong the rats proceeded exhaust exercise and IGF-1serum concentration(r=0.7336,P<0.01).Conclusion:The supplementation of G ln can improve the exercise ability evidently,it caNalso increase IGF-1level reMarkably,Which hint the serum IGF-1produce the negative feedback cause the result.G ln Complementing can improve IGF-1level reMarkably and the correlation betWeen IGF-1and exercise ability is positive,which means serum IGF-1improvement can improve exercise ability by complementing Gln.

Key words:G lutam ine,IGF-1,endurance train,exercise capacity

在組成蛋白質(zhì)的 20余種氨基酸中,谷氨酰胺 (Glutamine,Gln)是在人體內(nèi)存在最為豐富的氨基酸之一。近年的臨床研究表明補(bǔ)充 Gln有促進(jìn)機(jī)體蛋白質(zhì)合成,增強(qiáng)動(dòng)物免疫,維持小腸結(jié)構(gòu)功能的作用。特別是在在疲勞、創(chuàng)傷、感染等應(yīng)激情況下,補(bǔ)充 Gln對機(jī)體的作用更為顯著。運(yùn)動(dòng)對機(jī)體也是一種應(yīng)激,在此情況下,機(jī)體易出現(xiàn) Gln的缺乏。因此對于運(yùn)動(dòng)機(jī)體 Gln也是非常重要的。血清胰島素樣生長因子 -1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)是一種具有促生長作用的肽類物質(zhì),其對機(jī)體的生長發(fā)育起重要作用。IGF-1可明顯刺激機(jī)體身長和體重的增加,促進(jìn)軟骨的生長,刺激肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等多種細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,加速細(xì)胞增殖。

目前對于補(bǔ)充 Gln提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的研究,主要集中在體成分改變和免疫機(jī)能的提高等方面;而臨床醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),通過補(bǔ)充 Gln可以提高手術(shù)后病人的 IGF-1水平,改善機(jī)體內(nèi)分泌機(jī)能,促進(jìn)機(jī)體的恢復(fù)。那么通過補(bǔ)充 Gln是否同樣可以提高運(yùn)動(dòng)機(jī)體的 IGF-1水平,此類研究較少。

以 Gln為營養(yǎng)補(bǔ)劑,以進(jìn)行長期耐力運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的大鼠為研究對象,旨在觀察補(bǔ)充 Gln對大鼠運(yùn)動(dòng)能力及血清 IGF-1的影響,探討補(bǔ)充 Gln促進(jìn)機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的內(nèi)分泌機(jī)制,為運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)補(bǔ)劑的開發(fā)和應(yīng)用,特別是氨基酸的補(bǔ)充提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù),從而使?fàn)I養(yǎng)補(bǔ)充更為科學(xué)和合理。

1 研究方法

1.1 研究材料

雄性 Sprague-Dawley封閉群大鼠 32只,由南京安立默科技有限公司實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,8周齡,體重 (190.7±17.1)g。隨機(jī)分為訓(xùn)練組和訓(xùn)練 +Gln組,每組各 16只。各組大鼠分籠飼養(yǎng),室溫 (22±2)℃,自然光照,自然飲食,飼料由南京安立默科技有限公司實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供實(shí)驗(yàn)鼠全價(jià)顆粒飼料。

1.2 補(bǔ)充 Gln的劑量及補(bǔ)充方案

所有大鼠在 3天適應(yīng)性訓(xùn)練后,訓(xùn)練 +Gln組每天以 Gln混懸溶液 2ml灌胃,Gln劑量為 2.0g/kg體重;訓(xùn)練組以 2ml蒸餾水灌胃,持續(xù) 5周。每天一次,于運(yùn)動(dòng)前 1h灌胃。

1.3 訓(xùn)練方案

運(yùn)動(dòng)在動(dòng)物跑臺(tái)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng),坡度為 0。按照如下訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度:每周遞增速度,分別為 15m/min、20m/min、25m/min、30m/min、30m/min;運(yùn)動(dòng)時(shí)間 :每周遞增 ,分別為 14min、18min、22min、26min、30min;每周訓(xùn)練 6天 ,休息 1天 ,共 5周。

1.4 測定的指標(biāo)及測試方法

1.4.1 大鼠運(yùn)動(dòng)能力的測試 兩組大鼠每組各隨機(jī)取 8只,以 30m/min跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭,記錄力竭時(shí)的跑動(dòng)距離。跑動(dòng)距離直接顯示于動(dòng)物跑臺(tái) LCD顯示屏。力竭標(biāo)準(zhǔn)為運(yùn)動(dòng)速度為 30m/min,以動(dòng)物不能維持負(fù)荷跑速,滯跑道的后1/3處達(dá) 3次以上,刺激驅(qū)趕 10s無效。

1.4.2 血清 IGF-1的測試 所有大鼠斷頭處死。各取血5ml,以 3000r/min離心 5min,分離血清,各取 200μl,用 ACT IVERat IGF-I E IA試劑盒以酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)進(jìn)行測試。測試方法嚴(yán)格按照說明書進(jìn)行。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

所有結(jié)果以±SD表示,應(yīng)用SAS對數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)及相關(guān)分析,P<0.05表示結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩組大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭的距離

通過通過記錄大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭時(shí)跑動(dòng)的距離反映大鼠的運(yùn)動(dòng)能力。比較兩組大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離,訓(xùn)練組的運(yùn)動(dòng)距離 (1697.5±170.7)m,訓(xùn)練 +Gln組的運(yùn)動(dòng)距離為 (1995.0±29.6)m,訓(xùn)練 +Gln組大于訓(xùn)練組的運(yùn)動(dòng)距離,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P=0.0008。

對 Gln能否提高運(yùn)動(dòng)能力有爭議存在。有學(xué)者認(rèn)為,補(bǔ)充 Gln不能對機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力產(chǎn)生明顯影響。Haub[1]對 10名運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)前 90min補(bǔ)充 Gln,結(jié)果表明補(bǔ)充 Gln不能對運(yùn)動(dòng)員的血液 pH值、HCO-3濃度、乳酸濃度產(chǎn)生明顯影響,并且對運(yùn)動(dòng)能力亦無明顯影響。Vukovich MD[2]通過研究 14名健康男性,每天補(bǔ)充各含 Gln的混合補(bǔ)劑 7天,結(jié)果表明,補(bǔ)充組和安慰劑組的血乳酸和肌肉乳酸均無顯著性差異,并且力竭時(shí)間無明顯變化。

同樣有學(xué)者認(rèn)為通過補(bǔ)充 Gln有助于運(yùn)動(dòng)能力的提高。LehmkuhlM[3]通過研究 29名大學(xué)田徑運(yùn)動(dòng)員,每天補(bǔ)充Gln,并在新賽季開始前 (preseason)的一段時(shí)間進(jìn)行同樣強(qiáng)度的力量訓(xùn)練,8周后測試結(jié)果表明 Gln組瘦肌肉重量和功率自行車產(chǎn)生功率均有顯著性增加。Ohtanim[4]通過研究23名橄欖球運(yùn)動(dòng)員,每天補(bǔ)充含 Gln的混合補(bǔ)劑,90天后其主觀感覺精力提高,機(jī)體能夠更好恢復(fù),并且血紅蛋白含量、紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞比容和血清鐵均明顯提高。

補(bǔ)充 Gln對機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的影響可能和補(bǔ)充 Gln的周期長短有關(guān)。一個(gè)相對較短的時(shí)間段內(nèi)補(bǔ)充 Gln不能對機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力產(chǎn)生明顯影響。而在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間段內(nèi)連續(xù)補(bǔ)充 Gln對機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力是有幫助的。在本次實(shí)驗(yàn)中,對大鼠持續(xù)進(jìn)行了長達(dá) 5周的補(bǔ)充 Gln后,進(jìn)行跑臺(tái)力竭運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明訓(xùn)練 +Gln組的大鼠的運(yùn)動(dòng)能力得到提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示補(bǔ)充 Gln可以提高運(yùn)動(dòng)能力。

補(bǔ)充 Gln提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的可能機(jī)理是:當(dāng)機(jī)體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),儲(chǔ)備的三磷酸腺苷 (Adenosine Triphosphate,ATP)不足以滿足機(jī)體需要,而 Gln通過三羧酸循環(huán)可以產(chǎn)生大量 ATP供給機(jī)體運(yùn)動(dòng)需要;同時(shí)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致肌肉蛋白質(zhì)的分解代謝加強(qiáng),機(jī)體處于負(fù)氮平衡,而 Gln是各器官之間氮流動(dòng)的重要載體和蛋白質(zhì)合成的前體,因此通過相當(dāng)長時(shí)間地補(bǔ)充 Gln,可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成,提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力。補(bǔ)充Gln還可以提高運(yùn)動(dòng)機(jī)體的血清、肝臟和骨骼肌中的肌酸激酶的活性,增加肝臟、骨骼肌糖原積累,從而提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力。而且機(jī)體在運(yùn)動(dòng)中會(huì)有大量酸性產(chǎn)物生成,Gln可以在腎臟中和酸性產(chǎn)物,通過排出 NH4+,置換進(jìn) Na+,以維持運(yùn)動(dòng)中的酸堿平衡。補(bǔ)充 Gln還可以提高運(yùn)動(dòng)機(jī)體白細(xì)胞介素等免疫因子水平,避免由于劇烈運(yùn)動(dòng)造成的機(jī)體免疫力下降,從而提高運(yùn)動(dòng)能力。補(bǔ)充 Gln對機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力產(chǎn)生影響的因素,比如肌肉重量、酶的活性、細(xì)胞成分、免疫因子的變化都是需要一定的時(shí)間的。所以,通過長期的補(bǔ)充 Gln,可以促進(jìn)機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的提高,而短時(shí)間補(bǔ)充卻不一定表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)能力提高的效果。

2.2 各組大鼠的股四頭肌蛋白質(zhì)含量的比較

Gln可以在哺乳動(dòng)物組織細(xì)胞內(nèi)分解和合成,作為嘌呤核苷酸、嘧啶核苷酸的氮供體,以及氨基酸的合成的重要前體,對蛋白質(zhì)的合成和細(xì)胞增生增殖有著重要的意義[5]。

醫(yī)學(xué)研究表明,機(jī)體在處于創(chuàng)傷、手術(shù)等應(yīng)激狀態(tài)下時(shí),機(jī)體分解代謝增加,表現(xiàn)為體重下降、肌肉蛋白質(zhì)合成減少,分解增加,Gln進(jìn)入血液被其它組織和內(nèi)臟器官利用。臨床上對處于手術(shù)、創(chuàng)傷等應(yīng)激狀態(tài)下的機(jī)體補(bǔ)充 Gln可以明顯提高機(jī)體血液中 Gln的濃度,抑制骨骼肌、肝細(xì)胞和腸粘膜的 Gln消耗,減少機(jī)體蛋白質(zhì)的分解,促進(jìn)機(jī)體蛋白質(zhì)的合成,提高骨骼肌蛋白質(zhì)的含量[6-8]。

實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表現(xiàn)為:訓(xùn)練 +Gln組未進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)的肌肉蛋白質(zhì)含量與訓(xùn)練組未進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。造成這一情況可能是因?yàn)?雖然既往研究認(rèn)為補(bǔ)充Gln有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成的作用[9],但是訓(xùn)練同樣有促進(jìn)其合成的作用,加之實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下飼養(yǎng)的大鼠有充足的營養(yǎng)供給,導(dǎo)致其不論是否補(bǔ)充 Gln,機(jī)體的蛋白質(zhì)合成均已能基本滿足需要并處于較高水平,故補(bǔ)充 Gln對肌肉蛋白質(zhì)的合成作用不再明顯表現(xiàn)。

訓(xùn)練 +Gln組大鼠進(jìn)行了力竭運(yùn)動(dòng)后的肌肉蛋白質(zhì)含量明顯低于訓(xùn)練組。長時(shí)間力竭性運(yùn)動(dòng)能夠抑制機(jī)體蛋白質(zhì)合成,促進(jìn)骨骼肌非收縮蛋白的分解,而恢復(fù)過程中則促進(jìn)骨骼肌收縮蛋白分解。在本次實(shí)驗(yàn)中,訓(xùn)練 +Gln組的大鼠通過補(bǔ)充 Gln增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)能力,達(dá)力竭的距離遠(yuǎn)大于訓(xùn)練組,在此強(qiáng)應(yīng)激情況下,機(jī)體代謝尤為旺盛,蛋白質(zhì)合成代謝和分解代謝同時(shí)加強(qiáng),且分解強(qiáng)于合成,蛋白質(zhì)代謝處于凈降解狀態(tài),故表現(xiàn)為肌肉蛋白質(zhì)含量下降。

進(jìn)一步對數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),訓(xùn)練并且補(bǔ)充 Gln的兩組大鼠,在進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)后的肌肉蛋白質(zhì)水平低于未進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)的,P<0.0001。而對于單純訓(xùn)練組,是否進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)測試并未對肌肉蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生明顯影響。這也提示補(bǔ)充 Gln可以在機(jī)體進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)時(shí),更好地動(dòng)員非收縮蛋白的分解,增加機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力。除此以外,本實(shí)驗(yàn)測定的是股四頭肌總蛋白含量,其中包括肌漿蛋白即非收縮蛋白和肌原纖維蛋白即收縮蛋白,對于運(yùn)動(dòng)機(jī)體,補(bǔ)充 Gln促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)的合成可能主要表現(xiàn)為促進(jìn)肌原纖維蛋白的合成,因此未表現(xiàn)出總蛋白質(zhì)含量的提高。并且通過補(bǔ)充 Gln對機(jī)體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的影響可能存在其它途徑。如果能對以上情況作更進(jìn)一步深入研究,則可以更好的了解補(bǔ)充 Gln對運(yùn)動(dòng)機(jī)體肌肉蛋白質(zhì)含量的影響的內(nèi)在機(jī)制。

表1 各組大鼠的股四頭肌蛋白質(zhì)含量的比較(比值)

2.3 各組大鼠的血清生長激素的比較

臨床研究表明[10-13],Gln可以促進(jìn)瓜氨酸的生成,后者再通過鳥氨酸循環(huán)生成精氨酸 (arginine,Arg),Arg使三磷酸鳥苷 (Guanosine Triphosphate,GTP)活性增強(qiáng),GTP促進(jìn)生長激素釋放激素 (Growth hormone releasing hormone,GHRH)分泌,進(jìn)而促進(jìn) GH分泌,提高機(jī)體的 GH水平。

在本實(shí)驗(yàn)中,對于未進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)的大鼠,訓(xùn)練 +Gln組的大鼠 GH水平高于訓(xùn)練組,但是差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (P=0.103)。表明補(bǔ)充 Gln在一定程度上影響了機(jī)體 GH的分泌,但效果不顯著。對于進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)的大鼠,訓(xùn)練 +Gln組的 GH水平低于訓(xùn)練組 (P=0.0073)。GH的分泌受到多種因素的影響,當(dāng)機(jī)體進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),血糖降低可以促進(jìn)GH分泌。但是通過補(bǔ)充 Gln,在進(jìn)行跑臺(tái)力竭運(yùn)動(dòng)時(shí),訓(xùn)練+Gln組可以比單純訓(xùn)練組有較高的血糖濃度,故對 GH分泌的刺激作用不如訓(xùn)練組,所以其 GH水平低于訓(xùn)練組。同時(shí),較低的血清 GH水平還可能與 IGF-1對 GH分泌的負(fù)反饋抑制有關(guān)。故此,需進(jìn)一步對血清 IGF-1進(jìn)行研究。

表2 各組大鼠血清 GH的比較(ng/ml)

2.4 各組大鼠的血清 IGF-1的比較

對于未進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)大鼠,訓(xùn)練組的血清 IGF-1濃度為 924.043±231.503ng/ml與訓(xùn)練組 +Gln 955.433±182.66ng/ml之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但是對于力竭運(yùn)動(dòng)大鼠,訓(xùn)練 +Gln組的血清 IGF-1濃度為 1223.64±197.085 ng/ml高于訓(xùn)練組 879.36±197.547 ng/ml,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P=0.0018。

臨床上對于補(bǔ)充 Gln而影響 IGF-1的分泌已有研究。王興鵬等[14]通過觀察補(bǔ)充 Gln對急性壞死型胰腺炎 (ANP)大鼠腸道衰竭的治療作用,結(jié)果表明 Gln可能通過刺激腸黏膜 IGF-1、Gln酶和 Gln合成酶 mRNA表達(dá),下調(diào)腸黏膜細(xì)胞凋亡,從而促進(jìn)腸黏膜修復(fù),有效地控制 ANP并發(fā)腸道衰竭。謝建新[15]等人通過研究 SD短腸大鼠,結(jié)果表明應(yīng)用Gln可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞 IGF-1mRNA的表達(dá),減少 IGF-1合成抑制,增加 IGF-1的分泌,從而防止小腸粘膜萎縮的發(fā)生。

對于補(bǔ)充 Gln是否會(huì)對進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的機(jī)體 IGF-1水平產(chǎn)生影響,此類研究較少。李稚[16]對大鼠分別進(jìn)行 2天和 5天的離心運(yùn)動(dòng),并同時(shí)補(bǔ)充 Gln,研究結(jié)果表明,離心訓(xùn)練的大鼠腓腸肌 IGF-1濃度增加,但是離心訓(xùn)練同時(shí)補(bǔ)充Gln后,反而出現(xiàn) IGF-1下降,其認(rèn)為可能的原因是補(bǔ)充Gln導(dǎo)致骨骼肌合成增加降解減少,而引起 IGF-1分泌減少。本實(shí)驗(yàn)表明,長期耐力訓(xùn)練的大鼠,是否補(bǔ)充 Gln對血清 IGF-1無顯著影響?？赡艿脑?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)測試的是血清IGF-1,可以更好的反應(yīng)全身情況而非局部狀況,而且訓(xùn)練時(shí)間長達(dá) 5周,因?yàn)殚L期訓(xùn)練導(dǎo)致大鼠對補(bǔ)充 Gln產(chǎn)生了適應(yīng),因此對于訓(xùn)練大鼠在安靜狀態(tài)下,并不表現(xiàn)出明顯出血清 IGF-1濃度的改變。

圖1 各組大鼠血清 IGF-1濃度

研究還發(fā)現(xiàn),訓(xùn)練 +Gln組的大鼠在進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)后血清 IGF-1明顯高于單純訓(xùn)練組。既往研究表明 IGF-1與血尿素氮呈負(fù)相關(guān),可以反映機(jī)體的營養(yǎng)狀態(tài),當(dāng)機(jī)體營養(yǎng)不良時(shí),會(huì)導(dǎo)致 IGF-1的下降。當(dāng)機(jī)體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),特別是高強(qiáng)度、長時(shí)間運(yùn)動(dòng)的大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),機(jī)體往往會(huì)因?yàn)闋I養(yǎng)補(bǔ)充不能滿足機(jī)體需要而造成負(fù)氮平衡,此時(shí)提供足量的 Gln可以有效改善機(jī)體營養(yǎng)狀況,提高 IGF-1水平。同時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體組織對 IGF-1的需求量增加,而 Gln是IGF-1合成的重要原料,通過補(bǔ)充 Gln可以維持 IGF-1濃度,滿足運(yùn)動(dòng)機(jī)體對于 IGF-1的需求。同時(shí),劇烈運(yùn)動(dòng)常常伴有一定程度上的酸中毒,而酸中毒也可能是導(dǎo)致血清 IGF-1下降的原因之一。通過補(bǔ)充 Gln,可以有效糾正組織細(xì)胞內(nèi)的酸中毒,從而升高血清 IGF-1。同時(shí)當(dāng)給與運(yùn)動(dòng)機(jī)體Gln補(bǔ)充后,可以刺激機(jī)體 GH的分泌,進(jìn)而 GH刺激肝臟增加 IGF-1的合成,GH可以刺激小腸粘膜的 IGF-1 mRNA的表達(dá),加速小腸粘膜以旁分泌的方式產(chǎn)生 IGF-1。這在一定程度上為補(bǔ)充 Gln升高劇烈運(yùn)動(dòng)機(jī)體的 IGF-1水平提供了依據(jù)。本研究進(jìn)行的力竭運(yùn)動(dòng)時(shí)間長、強(qiáng)度高,因此很可能造成負(fù)氮平衡和酸中毒等情況的發(fā)生,在這種情況下補(bǔ)充Gln后可以有效提高了血清 IGF-1水平。

2.3 各組大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭的距離與 IGF-1的相關(guān)分析

結(jié)果表明大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭的距離與血清 IGF-1濃度成高度正相關(guān),相關(guān)系數(shù) r=0.7336,且相關(guān)性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P=0.0012。

雖然有研究表明長期的訓(xùn)練不能提高 IGF-1含量[17-19],但是急性大強(qiáng)度練習(xí)卻可能提高 IGF-1濃度[20]。本實(shí)驗(yàn)提示,急性大強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致血清 IGF-1濃度升高,且運(yùn)動(dòng)能力與 IGF-1濃度相關(guān)。補(bǔ)充 Gln可以提高大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后 IGF-1含量,而 IGF-1與運(yùn)動(dòng)能力成正比,這就提示,補(bǔ)充 Gln提高機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力有可能是通過提高IGF-1含量的途徑得以實(shí)現(xiàn)。雖然補(bǔ)充 Gln對于訓(xùn)練大鼠在安靜狀態(tài)下的 IGF-1含量沒有影響,但當(dāng)機(jī)體處于大強(qiáng)度負(fù)荷時(shí),補(bǔ)充 Gln而提高 IGF-1濃度的后果才得以呈現(xiàn)。

對于補(bǔ)充 Gln提高 IGF-1進(jìn)而提高運(yùn)動(dòng)能力的研究較少。但是有學(xué)者[21,22]對補(bǔ)充精氨酸、鳥氨酸、肌酸等營養(yǎng)補(bǔ)充劑的研究表明,補(bǔ)充這些氨基酸可以提高 IGF-1濃度,提高機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力。

IGF-1對運(yùn)動(dòng)機(jī)能的提高還可能存在這樣一些機(jī)制。如 IGF-1能促進(jìn)軟骨細(xì)胞 DNA合成、細(xì)胞分化增殖和提高細(xì)胞成熟度,抑制軟骨細(xì)胞介導(dǎo)的基質(zhì)分解,對軟骨基質(zhì)形成和穩(wěn)定起關(guān)鍵作用。IGF-1還可以遏制由于損傷導(dǎo)致心肌能量代謝障礙,減輕心肌缺血和防止再灌注后心肌凋亡的發(fā)生,對保護(hù)心肌細(xì)胞起積極作用。以上這些研究,雖未直接涉及運(yùn)動(dòng),但無論是對促進(jìn)骨和軟骨的增殖,還是對缺血心肌的保護(hù)都和運(yùn)動(dòng)能力密切相關(guān),這無疑會(huì)對今后在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更深入的研究 IGF-1和運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系提供有價(jià)值的借鑒。

圖2 進(jìn)行力竭運(yùn)動(dòng)的大鼠的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)至力竭的運(yùn)動(dòng)距離與 IGF-1濃度的相關(guān)分析

3 結(jié)論

1)補(bǔ)充 Gln可以提高大鼠力竭運(yùn)動(dòng)能力。

2)補(bǔ)充 Gln對于未進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)大鼠的股四頭肌蛋白質(zhì)含量沒有明顯影響,對于大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后的大鼠蛋白質(zhì)含量下降,考慮是長時(shí)間運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的蛋白質(zhì)消耗所致。

3)補(bǔ)充 Gln對于未進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)大鼠的血清 GH含量沒有明顯影響,對于大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后的血清 GH含量下降,可能與機(jī)體 IGF-1的負(fù)反饋調(diào)節(jié)有關(guān)。

4)補(bǔ)充 Gln可以提高大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后血清 IGF-1含量,提示補(bǔ)充 Gln可能改善了運(yùn)動(dòng)機(jī)體的營養(yǎng)狀況,糾正了酸堿平衡紊亂,從而為合成 IGF-1提供了充分的原料支持和良好的內(nèi)環(huán)境,但是實(shí)現(xiàn)這一過程需要較長時(shí)間的 Gln補(bǔ)充。

5)血清 IGF-1濃度和運(yùn)動(dòng)能力正相關(guān),提示補(bǔ)充 Gln合成 IGF-1分泌是增強(qiáng)機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的重要內(nèi)分泌機(jī)制之一。

本研究表明,通過補(bǔ)充 Gln可以提高大鼠運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)能力,而造成這一結(jié)果的原因很可能并非是通過提高肌肉蛋白質(zhì)含量或是提高 GH分泌實(shí)現(xiàn)。而通過補(bǔ)充 Gln提高 IGF-1水平,進(jìn)而提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力可能是更為重要的內(nèi)分泌機(jī)制。

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責(zé)任編輯:喬艷春

Effects of Glutamine Supplementation on Physical Performance and In sulin-Like Growth Factor-1 of Rats

XU Kai,ZHANG Yunkun,WANG Bin
(Department of Sports Science,Nanjing Institute of Physical Education,Nanjing210014,Jiangsu,China)

G804.7

A

1004-0560(2010)04-0074-05

2010-05-15;

2010-07-19

徐 凱 (1976-),男,講師,碩士,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)人體科學(xué)。