5-HT、DA與運(yùn)動性中樞疲勞的關(guān)系及運(yùn)動疲勞的恢復(fù)淺述

朱 華

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5-HT、DA與運(yùn)動性中樞疲勞的關(guān)系及運(yùn)動疲勞的恢復(fù)淺述

朱 華1，2

近年來，運(yùn)動性中樞疲勞成為科研人員的研究熱點(diǎn)之一。通過文獻(xiàn)資料法，對國內(nèi)運(yùn)動中樞疲勞相關(guān)文章進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)對于運(yùn)動性中樞疲勞的研究已有所進(jìn)展。本文對5-HT、DA等神經(jīng)遞質(zhì)的在運(yùn)動性中樞疲勞中的影響進(jìn)行了一定的分析討論，同時淺談運(yùn)動疲勞的恢復(fù)，以期在神經(jīng)遞質(zhì)方面疲勞的恢復(fù)有所啟發(fā)。

5-HT；DA；運(yùn)動中樞疲勞

1982年國家運(yùn)動生物化學(xué)會議規(guī)定：機(jī)體生理過程不能持續(xù)其機(jī)能在一特定水平或/和不能維持一定的預(yù)定運(yùn)動強(qiáng)度。在查閱文獻(xiàn)中，可以看到通常會把疲勞分為心理性疲勞和軀體性疲勞。如籃球項(xiàng)目中由于賽場上隊(duì)員們精神必須高度集中，同時也必須注意戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用，通常比賽結(jié)束后，籃球運(yùn)動員容易產(chǎn)生心理性疲勞，當(dāng)然，也會有軀體性疲勞。不同的運(yùn)動項(xiàng)目會有不同的軀體性疲勞，即軀體性疲勞具有專項(xiàng)特點(diǎn)。如：跆拳道這一運(yùn)動項(xiàng)目主要是以腿法為主，同時以手部格擋為輔助，這些特點(diǎn)導(dǎo)致了跆拳道運(yùn)動中疲勞主要發(fā)生在腰腹以及下肢。其中大腿、小腿以及腳踝所占的比重較大。[3]而在運(yùn)動生物化學(xué)這一范疇中，通常疲勞包括了外周疲勞和中樞疲勞這兩個種類。運(yùn)動性中樞疲勞是由運(yùn)動引起的，發(fā)生在從大腦到脊髓運(yùn)動神經(jīng)元的神經(jīng)系統(tǒng)的疲勞，即由運(yùn)動引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)不能產(chǎn)生和維持足夠的神經(jīng)沖動給肌肉以滿足運(yùn)動所需的現(xiàn)象。[5]隨著科研技術(shù)的發(fā)展，近年來越來越多的研究關(guān)注中樞疲勞這一問題。運(yùn)動性中樞疲勞的誘發(fā)因素很多，而運(yùn)動時腦組織中的某些神經(jīng)遞質(zhì)的成分變化是目前研究較為關(guān)注的，因此它成為現(xiàn)疲勞研究的一大熱點(diǎn)，尤其是在運(yùn)動訓(xùn)練或者比賽時，神經(jīng)遞質(zhì)5-HT和DA的濃度變化和運(yùn)動中樞疲勞產(chǎn)生之間的關(guān)系。

1 5-HT、DA的變化與運(yùn)動性中樞疲勞

1987年中樞疲勞假說由Newsholm等首次提出，他們認(rèn)為長時間運(yùn)動后腦內(nèi)5-HT含量增加會引起中樞疲勞。5-HT作為一種神經(jīng)遞質(zhì)，在早期并未找出它與中樞疲勞的關(guān)系。但隨著現(xiàn)代科研技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)5-HT在中樞疲勞中起著一定的作用。運(yùn)動中的主要能源物質(zhì)是糖，隨著運(yùn)動強(qiáng)度的不斷增加，糖的消耗不斷增大，最終機(jī)體動用肝糖原，為維持運(yùn)動，機(jī)體將動用脂肪這一充足但供能效率較低的能源物質(zhì)。在動用脂肪供能時，血液中游離脂肪酸不斷增加，故與色氨酸競爭白蛋白的結(jié)合增加，導(dǎo)致色氨酸與白蛋白結(jié)合減少，血中游離色氨酸的含量相應(yīng)增加，最終導(dǎo)致更多的色氨酸進(jìn)入血腦屏障形成5-HT，導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生中樞疲勞。5-HT對中樞疲勞的影響不僅取決于腦內(nèi)5- HT的濃度，還取決于其受體的敏感性。[2]大部分科研人員通過大鼠的運(yùn)動研究如力竭運(yùn)動等發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)動后期，尤其是接近大鼠力竭時，大鼠紋狀體細(xì)胞外液中的5-HT含量開始時明顯增加。由此，逐漸認(rèn)識到5-HT是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，在運(yùn)動過程中，這種物質(zhì)會不斷積累，從而機(jī)體產(chǎn)生運(yùn)動性中樞疲勞，最終其運(yùn)動能力受到影響。為對這一物質(zhì)有進(jìn)一步研究，部分研究人員在運(yùn)動后期給大鼠注射5-HT受體拮抗劑，發(fā)現(xiàn)大鼠的運(yùn)動能力和未注射受體拮抗劑的大鼠相比有所恢復(fù)，并沒有出現(xiàn)運(yùn)動能力的極速下降。因此，得出推論：5-HT這一抑制性神經(jīng)遞質(zhì)在腦內(nèi)濃度的增加導(dǎo)致了機(jī)體中樞疲勞。當(dāng)然，主要還是由于運(yùn)動過程中供能物質(zhì)的變化最終影響了腦內(nèi)5-HT神經(jīng)遞質(zhì)濃度的變化。

不同于5-HT這類抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，DA是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，并能調(diào)節(jié)肌肉的協(xié)調(diào)能力。在運(yùn)動初期，機(jī)體內(nèi)的多巴胺水平多呈現(xiàn)上升狀態(tài)，此時機(jī)體的運(yùn)動能力處于高漲階段，并且肌肉功能狀態(tài)良好。運(yùn)動過程中腦內(nèi)DA的活性增加，隨著中樞疲勞的出現(xiàn)，腦干和中腦DA的合成代謝逐漸減弱。[2]一些大鼠的運(yùn)動試驗(yàn)中對大鼠腦內(nèi)多巴胺水平監(jiān)測后，研究人員發(fā)現(xiàn)大鼠出現(xiàn)疲勞時，其多巴胺水平相應(yīng)下降，同時，機(jī)體的肌肉協(xié)調(diào)能力也有所下降，運(yùn)動能力降低。因此，可得出相應(yīng)的推論，即機(jī)體出現(xiàn)中樞疲勞與多巴胺水平的下降有一定關(guān)系。那么在運(yùn)動中采取哪些措施能將多巴胺的合成與代謝的轉(zhuǎn)換保持平衡呢？研究有效延緩疲勞產(chǎn)生的措施時，研究人員將這一問題的解決作為研究重點(diǎn)。通過相關(guān)研究，可得知腦內(nèi)多巴胺的水平可通過某些特定的運(yùn)動訓(xùn)練提高。

大鼠運(yùn)動試驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，上述兩種遞質(zhì)并不是相互獨(dú)立發(fā)生變化，而是相互關(guān)聯(lián)并且二者并不是直接的此消彼長的關(guān)系。盡管5- 羥色胺可以直接影響位于多巴胺細(xì)胞里的5- 羥色胺受體，但是5- 羥色胺也可通過調(diào)節(jié)γ- 氨基丁酸和谷氨酸能進(jìn)入VTA 和黑質(zhì)致密部來間接調(diào)節(jié)。雖然5- 羥色胺/ 多巴胺的相互作用在大腦已經(jīng)被廣泛的研究,但是仍需通過進(jìn)一步的研究來闡明這個問題。[6]因而中樞疲勞的機(jī)制也可從二者的相互作用進(jìn)行開展進(jìn)一步的研究。

2 運(yùn)動疲勞恢復(fù)淺談

運(yùn)動后恢復(fù)的過程主要涉及運(yùn)動中所消耗的能源物質(zhì)的恢復(fù)以及代謝產(chǎn)物的消除，運(yùn)動中消耗的能源物質(zhì)也可以通過增加合成來恢復(fù)，這是機(jī)體使運(yùn)動能力提高的物質(zhì)基礎(chǔ)。[4]運(yùn)動疲勞的恢復(fù)通常有以下幾大恢復(fù)手段：1能源物質(zhì)的補(bǔ)充：機(jī)體運(yùn)動的主要能源物質(zhì)就是糖、脂肪、蛋白質(zhì)。運(yùn)動后的能源物質(zhì)恢復(fù)通常以補(bǔ)糖為主。作為最經(jīng)濟(jì)和高效的能源物質(zhì)，通常補(bǔ)糖有運(yùn)動前補(bǔ)糖，運(yùn)動中補(bǔ)糖和運(yùn)動后補(bǔ)糖，補(bǔ)糖不只是為了補(bǔ)充能源物質(zhì)，更是為了避免在運(yùn)動中因?yàn)楦翁窃拇罅肯膶?dǎo)致血糖降低。血糖作為大腦的重要能源物質(zhì)，其濃度的下降最終會導(dǎo)致人腦產(chǎn)生保護(hù)性抑制從而導(dǎo)致運(yùn)動疲勞的產(chǎn)生并致使運(yùn)動過程的結(jié)束。同時，補(bǔ)糖也可降低機(jī)體對脂肪這一能源物質(zhì)的動用，相應(yīng)地降低了血漿中脂肪酸的濃度，減弱了脂肪酸與色氨酸競爭白蛋白結(jié)合位點(diǎn)的能力，從而減少了進(jìn)入血腦屏障的色氨酸，最終5-HT合成減少，對機(jī)體的中樞抑制降低。2補(bǔ)充無機(jī)鹽、維生素等。運(yùn)動過程中，尤其是運(yùn)動強(qiáng)度過大時，通常會引起機(jī)體的電解質(zhì)紊亂、汗液大量排出從而影響了運(yùn)動能力導(dǎo)致機(jī)體疲勞。為促使機(jī)體盡快恢復(fù)，在運(yùn)動過程中或運(yùn)動后會建議運(yùn)動員補(bǔ)充運(yùn)動飲料來補(bǔ)充電解質(zhì)，恢復(fù)機(jī)體電解質(zhì)的平衡。3補(bǔ)充促激素生長的物質(zhì)，如刺激睪酮產(chǎn)生的物質(zhì)?，F(xiàn)國內(nèi)對很多中草藥中的一些成分進(jìn)行分析研究，尤其是保肝類的中藥?，F(xiàn)有大量研究提出蒺藜能作為一種睪酮刺激劑。蒺藜是生長在中國河北等地的一種常年生蔓本植物，它主要通過刺激垂體前葉分泌促黃體生成素來增加睪酮水平。目前臨床研究中并未發(fā)現(xiàn)其有毒性和其他不良作用。有研究表明：補(bǔ)充蒺藜對長時間力竭運(yùn)動造成的機(jī)體損傷有一定的作用，可在一定程度上改善大強(qiáng)度訓(xùn)練造成的生長發(fā)育緩慢、提高大鼠抗疲勞能力，進(jìn)而延長大鼠運(yùn)動時間，且呈劑量依賴性。但對機(jī)體損傷的作用沒有隨劑量的增加而呈現(xiàn)顯著的遞增狀態(tài)。[1]所以，為提高運(yùn)動員的抗疲勞能力，可以通過使用蒺藜這一草本植物來提高運(yùn)動員的運(yùn)動能力，但蒺藜還是需要進(jìn)一步的科學(xué)研究，以對其有一個更為清晰、全面、準(zhǔn)確的認(rèn)識。此外，有部分研究人員從神經(jīng)遞質(zhì)方面著手，希望找出能影響5-HT、DA濃度的有效物質(zhì)來對機(jī)體中樞疲勞的過程進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，但目前未發(fā)現(xiàn)有效進(jìn)展。

3 結(jié)語

由于科研技術(shù)發(fā)展的限制以及其他社會因素，并未能在人體的運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中檢測人腦內(nèi)的這一神經(jīng)遞質(zhì)的濃度變化，僅從大鼠等動物試驗(yàn)中得出這一推論。因此，后續(xù)的研究應(yīng)可以將部分重點(diǎn)放在如何采取安全有效的手段來檢測運(yùn)動中人腦這類神經(jīng)遞質(zhì)的濃度變化，從而得出更為肯定和準(zhǔn)確的結(jié)論。同時，值得注意的是，在研究運(yùn)動中樞疲勞恢復(fù)時，病理生理學(xué)或藥理學(xué)上已有科研人員研究出相關(guān)的氨基酸物質(zhì)來可能改變腦的合成和釋放5-HT和DA這幾種神經(jīng)遞質(zhì)。但氨基酸已經(jīng)證實(shí)很大程度上不成功。同時，現(xiàn)提出的一些緩解運(yùn)動疲勞的草本植物如蒺藜并未出現(xiàn)隨使用劑量增加而呈現(xiàn)顯著的增加狀態(tài)，所以運(yùn)動疲勞的恢復(fù)物質(zhì)仍需要進(jìn)行大量研究。因此，今后的研究應(yīng)在對人體腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)濃度變化研究發(fā)展的基礎(chǔ)上，對腦中相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放以及水平變化進(jìn)行進(jìn)一步研究，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動性中樞疲勞產(chǎn)生的速度放緩，運(yùn)動能力和運(yùn)動成績均有所提高的目的。

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Study on the Relationship between 5-HT, DA and Exercise-induced Central Fatigue and Fatigue Recovery

Zhu Hua1，2

In recent years, exercise-induced central fatigue has become one of hot issues in scientific researchers. By the method of literature summarization, it is found that the research on central fatigue of exercise has been progressed. This paper has analyzed and discussed the effect of 5-HT, DA and other neurotransmitters on exercise-induced central fatigue. And discussion is made on the recovery of exercise-induced fatigue so as to get some inspiration in the neurotransmitter fatigue recovery.

5-HT; DA; exercise-induced central fatigue

朱華(1971-)，男，主任醫(yī)師，在職研究生，研究方向：全科醫(yī)學(xué)，運(yùn)動康復(fù)。

1.北京體育大學(xué)研究生院，北京 100000 Graduate School of Beijing Sport University, Beijing 100000, China. 2.北京市海淀區(qū)清河社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，北京 100085

G804.2

A

1005-0256(2017)06-0162-2

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2017.06.068