玉米肽緩解小鼠體力疲勞的作用

李 雍，林 峰，秦 勇，劉 偉，周雅琳，李睿珺，于蘭蘭，許雅君，

（1 北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)系 北京100191 2 北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院 北京100029 3 新疆正生營(yíng)養(yǎng)研究院 新疆昌吉830000 4 食品安全毒理學(xué)研究與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100191）

“疲勞”是指因體力或腦力勞動(dòng)過(guò)度，機(jī)體不能維持其原本的生理機(jī)能和/或運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。疲勞對(duì)于身體和認(rèn)知層面都有一定的負(fù)面影響[1]，同時(shí)它也是一種向機(jī)體提供需要休息信號(hào)的機(jī)制，而繼續(xù)工作則會(huì)導(dǎo)致機(jī)體各系統(tǒng)一直處于低效率狀態(tài)，對(duì)消化、循環(huán)和免疫系統(tǒng)造成巨大傷害。緩解體力疲勞能夠在一定程度上提升耐力。延緩甚至消除疲勞已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)、食品和體育界學(xué)者近年來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[2-3]。當(dāng)前已探索出多種具有緩解體力疲勞的植物及天然產(chǎn)物，如淫羊藿[4]、人參[5]和山藥[6]等。此外，目前研究還發(fā)現(xiàn)了一些具有緩解體力疲勞作用的功能因子，如多肽[7]、多糖、皂苷、生物堿和?；撬岬萚8]。

我國(guó)是玉米生產(chǎn)大國(guó)，但長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)玉米制品多局限于玉米淀粉。玉米淀粉生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物——玉米麩質(zhì)粉中含有68%的醇溶蛋白，其高憎水性限制了它在食品中的廣泛應(yīng)用[9]。由玉米蛋白水解制成的玉米肽已被證明具有緩解體力疲勞，醒酒，降低血清中膽固醇濃度等多種保健食品的優(yōu)良功效[9-10]。本研究采用新疆特色粉質(zhì)型玉米品種，以傳統(tǒng)濕法所得玉米淀粉的副產(chǎn)物——玉米黃粉為原料制備玉米肽，評(píng)價(jià)玉米肽對(duì)體力疲勞的緩解作用。本研究建立了空白對(duì)照組和3種玉米肽劑量組，探究玉米肽對(duì)小鼠體力疲勞的緩解作用，為該地區(qū)玉米的綜合開(kāi)發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品與試劑

以傳統(tǒng)濕法玉米淀粉副產(chǎn)物——玉米黃粉為原料，經(jīng)蛋白質(zhì)分離純化、蛋白酶酶解、純化、干燥等步驟獲得玉米肽。玉米肽分子質(zhì)量＜1 000 u，主要集中在576～132 u 范圍內(nèi)（占比80%）。凝膠色譜圖如1 所示。

酪蛋白，Sigma C5890，購(gòu)自Sigma 公司；肝糖原測(cè)定試劑盒和全血乳酸測(cè)定試劑盒，南京建成生物工程研究所；其它試劑均為分析純級(jí)。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及飼養(yǎng)條件

圖1 玉米肽凝膠色譜圖[11]Fig.1 Corn peptide gel chromatogram[11]

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為健康成年SPF 級(jí)ICR 雄性小鼠［使用許可證號(hào)：SCXX（京）2016-0010］160 只，體質(zhì)量18～22 g，由北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)部提供，動(dòng)物飼養(yǎng)于屏障環(huán)境中。飼養(yǎng)環(huán)境溫度（23±2）℃，濕度50%～60%，明暗交替12 h：12 h。

1.3 儀器與設(shè)備

SPN3001F 電子天平，美國(guó)奧豪斯公司；AU480 全自動(dòng)生化分析儀，日本奧林巴斯公司；FLUO star Omega 多功能酶標(biāo)儀，BMG LABTECH Inc 公司；BFX5-320 型低溫自動(dòng)平衡離心機(jī)，白洋離心機(jī)廠；HH·S11-1 電熱恒溫水浴鍋，北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 動(dòng)物分組及喂養(yǎng)方法 160 只雄性ICR 小鼠經(jīng)適應(yīng)期1 周后，稱(chēng)重，按體重隨機(jī)分為4 組，分別為負(fù)重游泳組、肝糖原組、血乳酸組和血清尿素氮組，每組中均按體重再隨機(jī)分設(shè)4 個(gè)組：空白對(duì)照組、玉米肽低、中、高劑量組，空白對(duì)照組和不同劑量組每組各10 只。各組均給予維持飼料，自由進(jìn)食、飲用無(wú)菌去離子水。

1.4.2 動(dòng)物給藥方法 試驗(yàn)期間每天早上8：00～10：00 對(duì)各劑量組進(jìn)行灌胃，3 個(gè)劑量組分別給予不同劑量的受試樣品，分別為低劑量組：0.4 g/（kg bw）、中劑量組：0.8 g/（kg bw）、高劑量組：1.6 g/（kg bw），空白對(duì)照組經(jīng)口灌胃1.6 g/（kg bw）酪蛋白。試驗(yàn)時(shí)間30 d，每隔5 d 記錄體重和攝食量。

1.4.3 小鼠負(fù)重游泳 （Weight loaded swimming，WLS）時(shí)間測(cè)定 取低、中、高3 個(gè)劑量組和空白對(duì)照組ICR 小鼠各10 只，于末次給予樣品30 min 后，將小鼠放入游泳箱中，水深30 cm，水溫（25.0±1.0）℃，鼠尾根部負(fù)荷5%體重的鉛塊，記錄小鼠自游泳開(kāi)始至死亡的時(shí)間。

1.4.4 小鼠血清尿素氮含量測(cè)定 取低、中、高3個(gè)劑量組和空白對(duì)照組ICR 小鼠各10 只，于末次給予樣品30 min 后，將小鼠放入水溫為30 ℃的游泳箱中不負(fù)重游泳90 min，取出，休息60 min后摘眼球采血，離心取血清，利用全自動(dòng)生化儀測(cè)定小鼠血清中尿素氮的含量。

1.4.5 小鼠肝糖原含量測(cè)定 取低、中、高3 個(gè)劑量組和空白對(duì)照組ICR 小鼠各10 只，于末次給予樣品30 min 后，立即處死，精確稱(chēng)取肝臟100 mg，按肝糖原測(cè)定試劑盒使用步驟測(cè)定肝糖原含量。

1.4.6 血乳酸含量測(cè)定 取低、中、高3 個(gè)劑量組和空白對(duì)照組ICR 小鼠各10 只，于末次給予樣品30 min 后第1 次采血，不負(fù)重在溫度為30 ℃的游泳箱中游泳10 min 后取出立即第2 次采血，休息20 min 后第3 次采血。將上述3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)的血樣，按全血乳酸測(cè)定試劑盒使用步驟測(cè)定血乳酸含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米肽對(duì)小鼠體重和食物利用率的影響

試驗(yàn)期間動(dòng)物體重和食物利用率變化如圖2～3 所示，適應(yīng)性喂養(yǎng)后，各組動(dòng)物的初始體重差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。整個(gè)試驗(yàn)期間，各組動(dòng)物的平均體重均呈現(xiàn)隨周齡增加而逐漸增加的趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，玉米肽低、中、高劑量組小鼠體重及食物利用率的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），且玉米肽低、中、高劑量組小鼠活潑，皮膚光滑，精神狀態(tài)好，未見(jiàn)任何不良反應(yīng)。

作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，動(dòng)物的體重和食物利用率是判斷受試物玉米肽是否為導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果中某項(xiàng)指標(biāo)出現(xiàn)異常的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[12]。本試驗(yàn)中各組動(dòng)物的體重及食物利用率均無(wú)顯著差異，說(shuō)明玉米肽在試驗(yàn)劑量范圍內(nèi)對(duì)小鼠生長(zhǎng)發(fā)育和一般健康狀況無(wú)不良影響，從而可排除因玉米肽影響小鼠體重或食物利用率繼而造成試驗(yàn)指標(biāo)異常的可能性。

圖2 玉米肽對(duì)小鼠體重的影響Fig.2 Effects of corn peptide on the weight in mice

圖3 玉米肽對(duì)小鼠食物利用率的影響Fig.3 Effects of corn peptide on the utilization rate of food in mice

2.2 玉米肽對(duì)小鼠WLS 時(shí)間的影響

機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力下降的主要原因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)性力竭，它是疲勞的一種特殊形式，也是運(yùn)動(dòng)性疲勞的最后階段。體力疲勞的最主要表現(xiàn)是運(yùn)動(dòng)耐力的下降，而WLS 時(shí)間則是機(jī)體緩解疲勞能力最客觀、直接的指標(biāo)[13-14]。在WLS 試驗(yàn)中，對(duì)WLS 時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，與空白對(duì)照組相比，低、中、高劑量組玉米肽均可延長(zhǎng)雄性小鼠WLS時(shí)間，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.3 玉米肽對(duì)小鼠肝糖原含量的影響

糖原是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重要的能量來(lái)源，肝臟中糖原的儲(chǔ)存與高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)能力有關(guān)。肝糖原含量的增加可以有效增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)耐力，故肝糖原可以作為疲勞的另一個(gè)參數(shù)[15]。玉米肽對(duì)小鼠肝糖原含量的影響見(jiàn)表2，與空白對(duì)照組相比，玉米肽中劑量組能顯著提高雄性小鼠肝糖原含量，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.4 玉米肽對(duì)小鼠血清尿素氮含量的影響

正常生理狀態(tài)下，機(jī)體尿素的生成與排泄處于平衡狀態(tài)。劇烈運(yùn)動(dòng)則會(huì)使機(jī)體長(zhǎng)時(shí)間不能通過(guò)分解代謝獲得足夠能量，使得蛋白質(zhì)與氨基酸的分解代謝水平提高，進(jìn)而導(dǎo)致血液中尿素含量升高。研究表明，血清尿素氮含量與機(jī)體運(yùn)動(dòng)耐力呈顯著負(fù)相關(guān)。因此，機(jī)體抗疲勞的能力在一定程度上體現(xiàn)為血清尿素氮含量[16]。玉米肽對(duì)小鼠運(yùn)動(dòng)后血清尿素氮含量的影響如表3所示。與空白對(duì)照組相比，玉米肽低、中、高各劑量組均可降低運(yùn)動(dòng)后血清尿素氮含量，中劑量組血清尿素氮含量的降低具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。

表1 玉米肽對(duì)小鼠WLS 時(shí)間的影響（±s，n=10）Table 1 Effects of corn peptide on mice in time of WLS（±s，n=10）

表1 玉米肽對(duì)小鼠WLS 時(shí)間的影響（±s，n=10）Table 1 Effects of corn peptide on mice in time of WLS（±s，n=10）

注：* 表示與空白對(duì)照組相比有顯著性差異（P＜0.05）。

組別 WLS 時(shí)間/s空白對(duì)照組 568.10±153.49玉米肽低劑量組 1 210.40±294.25*玉米肽中劑量組 1 558.30±503.66*玉米肽高劑量組 1 175.80±370.48*

表2 玉米肽對(duì)小鼠肝糖原含量的影響（±s，n=10）Table 2 Effects of corn peptide on mice in hepatic glycogen contents（±s，n=10）

表2 玉米肽對(duì)小鼠肝糖原含量的影響（±s，n=10）Table 2 Effects of corn peptide on mice in hepatic glycogen contents（±s，n=10）

注：* 表示與空白對(duì)照組相比有顯著性差異（P＜0.05）。

組別 肝糖原含量/mg·g-1空白對(duì)照組 19.02±1.96玉米肽低劑量組 20.75±1.28玉米肽中劑量組 24.46±3.65*玉米肽高劑量組 19.73±2.08

表3 玉米肽對(duì)小鼠血清尿素氮含量的影響（±s，n=10）Table 3 Effects of corn peptide on mice in serum urea nitrogen contents（±s，n=10）

表3 玉米肽對(duì)小鼠血清尿素氮含量的影響（±s，n=10）Table 3 Effects of corn peptide on mice in serum urea nitrogen contents（±s，n=10）

注：* 表示與空白對(duì)照組相比有顯著性差異（P＜0.05）。

?組別 血清尿素氮含量/mmol·L-1空白對(duì)照組 9.80±0.85玉米肽低劑量組 9.50±1.34玉米肽中劑量組 8.90±0.59*玉米肽高劑量組 9.27±0.62

2.5 玉米肽對(duì)小鼠血乳酸含量的影響

乳酸是一種重要的代謝產(chǎn)物，在強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)期間積聚并會(huì)導(dǎo)致肌肉和血液的pH 值降低，從而抑制肌肉收縮并引起疲勞[17]。因此，乳酸是衡量運(yùn)動(dòng)后疲勞程度的重要指標(biāo)，可通過(guò)抑制乳酸的積累和加速乳酸的清除2 種機(jī)制來(lái)產(chǎn)生抗疲勞功效。玉米肽對(duì)小鼠運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)后0 min 和運(yùn)動(dòng)后20 min 血乳酸含量的影響如表4所示。小鼠游泳前與對(duì)照組相比，各劑量組血乳酸含量在同一水平上，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。游泳后0 min 各劑量組血乳酸水平較游泳前均明顯升高，說(shuō)明游泳使小鼠體內(nèi)堆積大量乳酸，但各劑量組較之空白對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），說(shuō)明玉米肽不能抑制乳酸的積累。游泳結(jié)束休息20 min 后，各劑量組血乳酸水平較剛游泳后有所降低，接近游泳前水平，玉米肽各劑量組的降幅均高于對(duì)照組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；而各劑量組乳酸曲線下面積與對(duì)照組相比雖有所降低但亦無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。該試驗(yàn)結(jié)果表明玉米肽未能顯著降低小鼠運(yùn)動(dòng)后血乳酸含量。

表4 玉米肽對(duì)小鼠運(yùn)動(dòng)后血乳酸含量的影響（±s，n=10）Table 4 Effects of corn peptide on mice in blood lactic acid levels and AUC （±s，n=10）

表4 玉米肽對(duì)小鼠運(yùn)動(dòng)后血乳酸含量的影響（±s，n=10）Table 4 Effects of corn peptide on mice in blood lactic acid levels and AUC （±s，n=10）

組別 血乳酸含量/mmol·L-1游泳前 游泳后0 min 游泳后休息20 min 血乳酸曲線下面積空白對(duì)照組 7.27±3.34 9.72±2.33 8.55±3.74 271.06±36.05玉米肽低劑量組 7.18±4.13 9.46±1.46 8.09±2.76 268.44±24.41玉米肽中劑量組 7.67±2.16 9.29±1.29 8.03±2.54 261.90±26.94玉米肽高劑量組 7.16±2.49 9.25±2.62 7.61±2.18 260.25±13.42

3 結(jié)論與討論

疲勞會(huì)引起神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)生物調(diào)節(jié)相關(guān)的各種疾病。研究顯示，通過(guò)食用蛋白質(zhì)、肽或氨基酸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)后營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充可以緩解體力疲勞，恢復(fù)體力。肽作為小分子的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，不僅可以被機(jī)體快速、輕松地吸收而不受氨基酸的競(jìng)爭(zhēng)抑制，還可以促進(jìn)氨基酸、蛋白質(zhì)和葡萄糖的利用。因此，肽可用于緩解和抵抗體力疲勞。

本研究以ICR 雄性小鼠為研究對(duì)象，灌胃不同劑量玉米肽30 d，以WLS 時(shí)間、肝糖原含量、游泳后血清尿素氮和血乳酸含量為研究指標(biāo)，探究玉米肽緩解體力疲勞的作用。試驗(yàn)結(jié)果顯示玉米肽各劑量組均可延長(zhǎng)小鼠WLS 時(shí)間，提高肝糖原含量并降低血清尿素氮水平。

WLS 試驗(yàn)通常在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中用作評(píng)估身體疲勞和運(yùn)動(dòng)劇烈程度導(dǎo)致身體應(yīng)激反應(yīng)引發(fā)垂體腎上腺皮質(zhì)激活的模型[5，18]。本試驗(yàn)中玉米肽3 個(gè)劑量組WLS 時(shí)間與空白組WLS 時(shí)間相比，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），提示玉米肽可以緩解由強(qiáng)迫負(fù)重游泳運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的身體疲勞。然而，3 個(gè)劑量組之間的WLS 時(shí)間無(wú)顯著性差異（P＞0.05），其中中劑量組表現(xiàn)較好，而高劑量組WLS 時(shí)間低于中劑量組，分析原因可能是在一定范圍內(nèi)，隨著玉米肽劑量的增加其延長(zhǎng)WLS 時(shí)間的效應(yīng)也隨之增加，而當(dāng)玉米肽超過(guò)某一劑量時(shí)，延長(zhǎng)效應(yīng)不再改變。

當(dāng)前關(guān)于長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)引起疲勞的理論機(jī)制有以下幾種：“疲憊理論”、“阻塞理論”、“自由基理論”和“穩(wěn)態(tài)干擾理論”等[3]。其中“疲憊理論”表明，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，能量來(lái)源如肝、肌糖原的耗盡，血清尿素氮、乳酸等代謝物的積累以及自由基的產(chǎn)生均能導(dǎo)致疲勞[17，19]。故在評(píng)估這類(lèi)由強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)或游泳等引起身體疲勞的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能力時(shí)，肝糖原的水平尤為重要，它可以在饑餓或運(yùn)動(dòng)時(shí)分解為葡萄糖以維持血糖水平，其儲(chǔ)存及分解速率可直接影響運(yùn)動(dòng)能力和持續(xù)時(shí)間，故肝糖原的含量可以反映疲勞程度，增加肝糖原儲(chǔ)存有助于提高耐受能力和運(yùn)動(dòng)能力[20]。研究結(jié)果顯示，低、中、高3 個(gè)劑量組的小鼠肝糖原水平均有所增加，但僅有中劑量組肝糖原水平顯著高于空白組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

同時(shí)“疲憊理論”中提到的血清尿素氮和血乳酸的積累水平也同樣重要?！白枞碚摗币餐瑯颖砻餮樗岷脱迥蛩氐倪^(guò)度積累會(huì)導(dǎo)致代謝紊亂從而產(chǎn)生疲勞。在劇烈運(yùn)動(dòng)期間，腺苷酸分解代謝升高且糖原儲(chǔ)存不足時(shí)，蛋白質(zhì)開(kāi)始分解以產(chǎn)生能量。蛋白質(zhì)和氨基酸代謝會(huì)產(chǎn)生NH3和CO2，繼而引發(fā)尿素在肝臟中合成。在正常生理?xiàng)l件下，尿素的形成和排泄保持平衡。然而，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后，為滿足能量需求，蛋白質(zhì)氧化增加，導(dǎo)致尿素氮（包括血清尿素氮）水平顯著上升。血尿素氮水平是與疲勞相關(guān)的敏感參數(shù)并與運(yùn)動(dòng)耐量呈顯著負(fù)相關(guān)[3]，通常用于評(píng)估動(dòng)物承受運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)的耐受能力，動(dòng)物對(duì)于運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)能力越低，血清尿素氮的水平越高[21]。 本研究結(jié)果顯示，玉米肽中劑量組的血清尿素氮水平顯著降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），表明玉米肽的處理減弱了氨基酸和蛋白質(zhì)分解代謝誘導(dǎo)的血清尿素氮水平的增加，增強(qiáng)了物理負(fù)荷的適應(yīng)能力并最終提高機(jī)體對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)的耐受能力。

哺乳動(dòng)物對(duì)運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)始于有氧肌肉活動(dòng)的增加，如果運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，則會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)氧代謝，從而導(dǎo)致血乳酸積累。因此，血乳酸的積累是產(chǎn)生疲勞的重要原因。乳酸含量的增加會(huì)降低肌肉組織和血液的pH 值，影響心血管循環(huán)系統(tǒng)和骨骼肌系統(tǒng)的功能，進(jìn)而對(duì)身體機(jī)能產(chǎn)生危害，使得肌肉收縮力下降，最終導(dǎo)致疲勞[21]。因此，乳酸含量也是評(píng)估疲勞水平的另一重要指標(biāo)。本研究結(jié)果顯示，玉米肽各劑量組對(duì)小鼠游泳前與游泳后0，20 min 的血乳酸含量均無(wú)明顯影響（P＞0.05），說(shuō)明玉米肽未能有效減緩機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)乳酸的產(chǎn)生，且未能加速運(yùn)動(dòng)后血乳酸的代謝。然而，其它關(guān)于緩解體力疲勞的試驗(yàn)中也有該現(xiàn)象的出現(xiàn)[22-24]，其原因還有待于后續(xù)進(jìn)一步研究。

本試驗(yàn)研究結(jié)果提示在一定劑量下，由新疆地區(qū)特色粉質(zhì)型玉米酶解獲得的玉米肽具有緩解體力疲勞的功能，為該特色玉米品種開(kāi)發(fā)具有緩解體力疲勞功能的產(chǎn)品提供了一定的證據(jù)支持，拓展了該地區(qū)特色粉質(zhì)型玉米品種的商業(yè)用途并豐富了緩解體力疲勞可能的天然植物資源。