人參皂苷的抗疲勞作用研究

張祥 張晶瑩 宋昕恬 隋自潔 高峰

摘要人參皂苷是人參、三七、西洋參的主要成分，具有極強的藥理活性，其具有抗疲勞的功效已被廣泛證實。查閱和分析國內(nèi)外文獻，從人參皂苷抗中樞疲勞、調(diào)節(jié)糖代謝、減少乳酸堆積、抗自由基、阻止鈣離子代謝紊亂等方面進行綜述。

關(guān)鍵詞人參皂苷；抗中樞疲勞；調(diào)節(jié)糖代謝；抗自由基

中圖分類號S567.5+1文獻標識碼A文章編號0517-6611（2018）05-0012-03

AbstractGinsenoside is the main component of Panax ginseng， Panax notoginseng and Panax quinquefolius L. and has extremely strong pharmacological activity.The efficacy of ginsenosides with antifatigue has been widely confirmed.Consulting and analyzing the domestic and foreign documents， ginsenoside was reviewed from the aspects of anticentral fatigue， regulating glucose metabolism， reducing lactic acid accumulation， antifree radicals， preventing calcium ion metabolism and other aspects.

Key wordsGinsenoside；Anticentral fatigue；Regulating glucose metabolism；Antifree radicals

人參皂苷是人參、三七、西洋參的主要活性成分，也是人參提取物的主要成分，具有極強的藥理活性，因而成為人們的研究熱點。目前分離鑒定的人參皂苷可分為3類[1]，即人參二醇型（達瑪烷A型），如Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rh2等；人參三醇型（達瑪烷B型），如Rg1、Re、Rg2、Rh1等；齊墩果型，如Ro、Rh3、Ri、F4等。

國內(nèi)諸多動物試驗和臨床試驗研究表明，人參皂苷尤其是其中5種占據(jù)總皂苷含量80%以上的主要皂苷（Rb1、Rb2、Rg1、Rc、Re）具有延緩疲勞產(chǎn)生和促進疲勞恢復的作用，主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、改善機體功能和消除疲勞等方面。隨著現(xiàn)代細胞生物學、分子生物學等學科的發(fā)展，關(guān)于人參皂苷抗疲勞作用的認識也在不斷深入。筆者綜合近年來國內(nèi)外研究文獻，主要從人參皂苷抗中樞疲勞、調(diào)節(jié)糖代謝、減少乳酸堆積、抗自由基、平衡電解質(zhì)紊亂等方面進行綜述。

1抗中樞疲勞

中樞疲勞主要表現(xiàn)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能降低，改變脊髓α運動神經(jīng)元的運動功能，使其支配相應(yīng)運動單元的能力下降[2]。中樞疲勞在人群中普遍存在，且不僅僅表現(xiàn)為運動能力的下降，更有認知和思維能力的損傷。人參皂苷對抗中樞疲勞，主要為影響HPA軸功能、各類神經(jīng)遞質(zhì)（如5-羥色胺、多巴胺、γ-氨基丁酸、乙酰膽堿等）水平、增強大腦抗缺氧能力。

1.1調(diào)節(jié)HPA軸功能

HPA軸是由下丘腦、垂體以及腎上腺組成的復雜系統(tǒng)，是神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的重要組成部分[3]。運動強度超出一定限度時，HPA軸系統(tǒng)興奮性降低，分泌激素出現(xiàn)異常，導致中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生疲勞。Filaretov等[4]給予大鼠腹腔注射人參皂苷，大鼠皮質(zhì)酮水平增高，連續(xù)注射7 d后，皮質(zhì)酮水平恢復正常，大鼠學習能力得到明顯提升，證實人參皂苷能夠提高動物HPA軸敏感性。人參皂苷通過刺激垂體分泌促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）[5]，ACTH在cAMP的介導之下刺激腎上腺分泌皮質(zhì)酮，從而維持HPA軸的興奮性。

1.2調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)水平

中樞疲勞與神經(jīng)遞質(zhì)和受體調(diào)控異常密切相關(guān)。單胺類神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺（5-HT）和多巴胺（DA）在中樞疲勞的產(chǎn)生過程中起到至關(guān)重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，疲勞產(chǎn)生時，5-HT含量升高，給予5-HT激動劑或拮抗劑可縮短或延長運動時間；而DA的含量降低也是誘發(fā)中樞疲勞的重要因素[6]。因此，5-HT/DA比值被公認為中樞疲勞的敏感性指標[7]，而大腦γ-氨基丁酸（GABA）和乙酰膽堿（Ach）同樣是構(gòu)成中樞疲勞的物質(zhì)基礎(chǔ)。陳昱等[8]對大鼠灌胃人參皂苷Re或人參總皂苷1 h后進行中等強度水平跑臺運動，連續(xù)14 d后，大鼠下丘腦5-HT、Ach和GABA水平均顯著性降低，DA含量則顯著性上升。林碧等[9]研究發(fā)現(xiàn)，人參皂苷Rb1能濃度依賴性抑制低氧誘導的大鼠PASMCS增殖，從而抑制5-HT1BR的表達，其機制可能與抑制RhoA/Rho激酶通路表達有關(guān)。人參皂苷可以通過影響5-HT/DA比值和GABA、Ach分泌水平，從而延后疲勞的產(chǎn)生，加速疲勞期的恢復速度。

1.3增強大腦抗缺氧能力

長時間、高強度的運動會使得供氧不足，中樞神經(jīng)系統(tǒng)氧代謝降低，能量物質(zhì)供應(yīng)不足，會限制中樞神經(jīng)的各項作用，導致中樞疲勞的產(chǎn)生[10]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，缺氧能夠損傷海馬神經(jīng)元的生長增殖活力，而人參皂苷能劑量依賴性提高缺氧損傷海馬神經(jīng)元的增殖活力，從而減少因缺氧所致的神經(jīng)細胞凋亡率[11]。

2調(diào)節(jié)糖代謝

糖類是體力活動時的直接能量來源，肌糖原是體內(nèi)糖原的最大儲存庫，血糖是機體重要的肌外糖來源，也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最重要的能量來源。運動時，肌糖原耗竭將導致血糖下降速度過快，直接影響大腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)的供能。肝糖原對體內(nèi)糖原的后備貯存庫，對于耐力運動中維持血糖水平、供能于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉有著重要意義。因此，延長運動時間、推遲疲勞的發(fā)生和加速疲勞期的恢復應(yīng)該著重于減少糖原消耗和促進肝糖原合成。

2.1減少糖原消耗

人參皂苷節(jié)約糖原主要體現(xiàn)在促進脂肪動員和維持血糖水平。脂肪徹底水解所釋放的能量比同等量的糖或蛋白質(zhì)約多1倍。脂肪細胞中儲存的甘油三酯經(jīng)過一系列催化水解釋放能量，供全身組織使用。人參皂苷能夠使運動時血清甘油三酯含量降低、游離脂肪酸含量上升[12]，血乳酸和血尿素氮含量下降[13]，顯示糖類和蛋白質(zhì)利用降低。服用人參提取物之后的大鼠，經(jīng)過跑臺運動，其體內(nèi)丙酮酸脫氫酶和檸檬酸合酶的活性顯著增加[14]。丙酮酸脫氫酶和檸檬酸合酶是三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶，三羧酸循環(huán)是糖類、脂肪、蛋白質(zhì)最終氧化的共同途徑，由此可知人參皂苷能提高運動過程中的能量供給。Hwang等[15]研究證實，人參皂苷能顯著提升運動過程中的脂肪代謝，提高運動時脂肪分解供能，減少糖類和蛋白質(zhì)分解的比例。

2.2維持血糖水平

經(jīng)過人參皂苷Rg1處理的大鼠相對于安慰劑組在力竭游泳過程中血糖含量下降緩慢，胰島素水平和胰高血糖素水平變化也較為緩慢[16]。胰島素能抑制脂肪動員的限速酶——甘油三酯脂肪酶的活性；而胰高血糖素能促進脂肪酶活性。運動時胰島素含量下降、胰高血糖素含量上升，這種變化具有一定程度生理意義。但胰島素和胰高血糖素濃度變化過大會導致糖原消耗過快，并加快血糖下降速度。人參皂苷能通過抑制胰島素下降速度和胰高血糖素上升速度來減少糖原的消耗，并維持血糖水平，最終延緩疲勞的發(fā)生。

2.3促進糖原合成

人參皂苷對平靜狀態(tài)下糖原的合成沒有影響。在運動狀態(tài)下，人參皂苷能抑制肝糖原合成酶激酶-3β[17]，從而促進肝糖原的合成。Hou等[18]研究表明，人參皂苷對于運動時肌糖原的合成也有顯著的增強作用。人參皂苷能增加運動時糖原的儲備量，對于維持耐力、延緩疲勞產(chǎn)生具有重要的意義。

3減少乳酸堆積

乳酸堆積的速度對機體的疲勞產(chǎn)生有著重要的影響。安靜或不超出一定強度運動情況下，機體內(nèi)乳酸產(chǎn)生速度和清除速度基本平衡。當運動超出一定強度之后，乳酸生成過多，超出機體清除速度后，就會在體內(nèi)堆積，導致組織和血液中pH下降，不僅抑制糖酵解、產(chǎn)生供能障礙，而且導致骨骼肌收縮能力下降，最終引起機體疲勞。已證實人參皂苷能顯著減少乳酸堆積[19]，其原因可能是減少乳酸生成和加速乳酸清除等方面。

3.1減少乳酸生成

乳酸的生成過多是運動強度過大而達到無氧閾值的結(jié)果。4 mmol/L被認為是無氧閾的血乳酸值[20]。無氧閾出現(xiàn)越晚，個體肌肉代謝水平越高，有氧耐力也越好。人參皂苷能增強骨骼肌能量代謝能力[21]，增強機體有氧代謝的能力。此外，增加氧的供給也能增加機體有氧運動持續(xù)時間，從而推遲乳酸的產(chǎn)生。服用人參皂苷能顯著增加機體紅細胞數(shù)量，增加機體內(nèi)血紅蛋白的含量[22]，因而能提高氧的供給，提高有氧代謝的強度，減少乳酸生成，最終推遲疲勞的產(chǎn)生。

3.2加速乳酸清除

運動時，乳酸生成急劇升高，造成乳酸堆積。乳酸脫氫酶能催化乳酸生成丙酮酸，實現(xiàn)乳酸清除的第一步。因此，乳酸脫氫酶活性的高低直接決定乳酸的清除速度。人參皂苷的干預(yù)，能顯著刺激運動時機體LDH的活性[23]，減少氫離子的釋放，降低機體的酸化程度，增強了肌肉的運動能力，從而延緩疲勞的產(chǎn)生并加快對疲勞感的消除。

4抗自由基

自由基在體內(nèi)的堆積對運動性疲勞的產(chǎn)生起到了至關(guān)重要的作用。急性運動和力竭運動會使得內(nèi)源性自由基生成增多。當機體內(nèi)源性自由基生成速率超過自由基的清除速率時，自由基便會在體內(nèi)堆積，不僅引起機體細胞膜和細胞器膜流動性下降，影響細胞膜正常的轉(zhuǎn)運功能，同時還會破壞線粒體超微結(jié)構(gòu)和功能[24]，影響線粒體能量代謝，并對細胞造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害，導致機體的活動能力下降。人參皂苷的抗自由基作用集中在抑制自由基損害、加速自由基清除速率和增強體內(nèi)抗氧化酶（SOD、GSH-Px等）活性等方面。

4.1抑制自由基損害

人參皂苷不但能抑制超氧陰離子自由基的生成，還能抑制羥自由基的生成。馮立明等[25]用多種方法在體外產(chǎn)生氧自由基，加入人參提取物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人參提取物能直接抑制紅細胞中的O2、OH-、H2O2的脂質(zhì)過氧化作用。

4.2加速自由基清除速率

運動過量時，自由基在體內(nèi)堆積，體內(nèi)儲存的抗氧化物質(zhì)耗竭，導致自由基的清除速率下降。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化最重要的終產(chǎn)物，具有細胞毒性，是反映細胞中自由基含量的較重要指標。人參皂苷能降低運動疲勞模型大鼠血清、肝臟和骨骼肌的MDA含量[26-27]，加速自由基清除速率，減輕自由基對膜脂過氧化損傷作用。人參皂苷具有弱還原性，清除速率較維生素C更為溫和[28]，這也使得其性質(zhì)更為穩(wěn)定，更有利于持續(xù)清除體內(nèi)的有害自由基。

4.3增強體內(nèi)抗氧化酶活性

生物體內(nèi)存在抗氧化物，如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等。人參皂苷Rg1不僅能增加生物體內(nèi)SOD的含量，增強SOD活性[29]，同時也能增加GSH-Px的含量[30]，從而減輕自由基的損傷作用。人參皂苷對生物體內(nèi)抗氧化酶活性的增強，不僅能延長運動時間，同時對力竭運動后的恢復也具有重要意義。

5調(diào)節(jié)鈣離子代謝

高強度、超負荷的訓練導致心肌缺血，細胞損傷甚至凋亡，從而影響機體的活動能力和限度[31]。缺血心肌細胞內(nèi)鉀離子外流，鈣離子大量內(nèi)流，出現(xiàn)鈣超載的現(xiàn)象。鈣離子是有氧運動中的重要調(diào)控因子，細胞內(nèi)鈣離子濃度過高時會改變心肌電生理特性而致心律失常，同時抑制Na+-K+-ATP酶的活性而導致抑制線粒體呼吸作用，并活化磷脂酶C、A1、A2，使線粒體膜磷脂水解，花生四烯酸釋放增多，產(chǎn)生大量自由基[32]。因此，細胞內(nèi)鈣離子的代謝異常也是導致疲勞的重要因素之一。

張文杰等[33]研究證明，人參皂苷單體Rb1具有阻斷鈣離子通道、調(diào)控心肌細胞膜電位的作用，且這種作用具有濃度依賴性。Lin等[34]的研究進一步證實人參皂苷單體Rb1能夠選擇性阻斷L型鈣離子通道，而對其他鈣離子通道沒有影響。鈣離子內(nèi)流減少，胞漿鈣離子濃度降低，有利于降低心肌收縮力，保護運動性疲勞的心肌。此外，進入細胞內(nèi)的鈣離子濃度降低，有利于線粒體排除鈣離子，減少鈣超載，降低自由基的堆積，對于運動性疲勞的恢復有著積極的意義。

6結(jié)語

疲勞作為一種復雜的生理現(xiàn)象，不只發(fā)生在接受高強度訓練的運動員身上，更在社會壓力日益增大的今天成為一種普遍而廣泛的社會現(xiàn)象，嚴重影響著人群的身心健康。關(guān)于疲勞的假設(shè)有很多，從衰竭學說、堵塞學說、保護性抑制學說等到神經(jīng)-肌肉接頭學說、突變學說，直到現(xiàn)在已經(jīng)成為熱點的自由基理論、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡和疲勞易感性理論。可見，疲勞的產(chǎn)生涉及中樞控制、神經(jīng)內(nèi)分泌傳導、免疫系統(tǒng)協(xié)調(diào)，再到終端線粒體，機制和過程極為復雜，表現(xiàn)更是涉及軀體、認知、情緒等方面。

對疲勞的干預(yù)目前也沒有完整的方案，多以營養(yǎng)補充和物理療法為主。相較西藥較為單一的能量補充方法，傳統(tǒng)中藥對于抗疲勞有著更為明顯的改善作用。人參作為傳統(tǒng)的滋補中藥，其作用靶點較多，功效全面，對于干預(yù)疲勞有著積極的意義。隨著藥理學的不斷發(fā)展，以及對整體疲勞鏈的深入研究，對于人參抗疲勞的認識也將更為明確，從而更好地指導人參皂苷作為抗疲勞保健品添加物的應(yīng)用。

安徽農(nóng)業(yè)科學2018年

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