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摘要:[目的]初步探索补糖和补三七皂甙或两者同时补充对大鼠运动后糖原恢复的机理研究。[方法]如文章所述。[结论] ①补糖和补药可以提高运动后肌糖原的基础储备。②补糖促进运动后肝糖原的恢复,而补药则对运动后肝糖原恢复没有影响。同时补糖补药协同效果不明显。③在运动后,补糖补药都在不同程度上提高了机体的血糖水平。
关键词:大鼠 三七皂甙 肌糖原 肝糖原 血糖
0 引言
中药抗疲劳一直是运动医学中的一个研究热点。大量研究发现长期训练结合中药补剂可促进运动后的糖原储。三七为五加科植物Panax notoginseng(Burk)F.H.Chen的根,主产于云南、广西等地,别名参三七、田七,具有化瘀止血、消肿镇痛、补虚强壮之效。其主要活性成分为三七皂甙(Panax notoginoside,PNS),其块根中含皂甙约12%现代国内外药理学研究报道了三七皂甙具有改善心肌缺血、抗心律失常、降血脂、降血压、降血糖、抗纤维化、抗氧化、改善微循环、抗炎镇痛等功效作用。
本实验目的是初步探索补糖和补药或两者同时对大鼠运动后糖原恢复的影响及机制提供合理解释,同时研究补糖和补药促进糖原恢复的机理位点。
1 实验对象及其处理
SPF/VAF级雄性SD大鼠,购进时体重180g～210g,购自北京维通利华实验动物技术有限公司。实验动物质量合格证号为:NO 0049137。国家甲级动物饲养房内随机分笼饲养,每笼8只,饲料为大鼠生长期维持饲料,饮水为煮沸过的自来水,自由進食和饮水。每天更换饮水和饲料。每两天更换一次垫料。饲养房室温20-25℃,湿度40-70%。用日光灯控制昼夜节律变化,每日光照时间为8:00-20:00。
1.1 动物分组 将筛选出的128只大鼠,按补糖与否、补三七与否和定量负荷(糖原消耗性运动)前后的不同时间点,分为训练对照组、训练补糖组、训练补三七皂甙组和训练补糖补三七皂甙组,并按照最后一天的糖原消耗性运动前和运动后不同的标本采集时间(0hr,4hr,12hr)又各分4小组,共16小组(n=8)。
1.2 实验动物训练方案 每日进行静水水池中负重递增的间歇高强度游泳训练和流动水池中时间递增的耐力游泳训练,每3天一个周期,共2个周期,第7天休息,第8天进行糖原消耗性运动。负重为尾根部系重物法,每3天测量一次体重以调整负重。
1.3 消耗糖原运动方案 糖原消耗性运动为流动水中进行间歇高强度负重游泳训练和耐力游泳训练。方法为:大鼠负重9%,流动水池游泳60秒,休息120秒,如此重复3次后,除去负重物,再将其放入上述流动水水池中游泳90分钟。
1.4 药物补给方案 灌胃,每日训练后的半小时之内进行,灌胃量为2毫升/只。休息日在上午8-9点给药。三七皂甙的剂量为80mg/kg/d,(相当于人体推荐量的7倍)补蔗糖的剂量为6g/kg/d,同时补糖和补三七组剂量同上,按剂量要求和灌胃量配成溶液于灌胃前按1:1混合,对照组给予等量的蒸馏水。各种溶液每天新鲜配制。每3天称一次体重随时调整药物用量和游泳负重。
1.5 标本采集 各组大鼠在相应时点宰杀(安静对照组大鼠,随其他各组不同宰杀点分别宰杀)。将大鼠以2%戊巴比妥钠(5mg/100g体重)腹腔麻醉后,迅速打开腹腔,暴露腹主动脉,以10ml一次性注射器进行腹主动脉采血,血样静置1h后,以4000r/min低速离心10min,取血清分装入试管,液氮速冻后-74℃冰箱内贮存,集中一批测试。取右侧股四头肌、剪取肝中叶,液氮速冻后-80℃低温冰箱保存待测。
2 测试指标与测试方法
2.1 大鼠体重:大鼠分组时、实验中间和取样前体重,电子天平测量
2.2 肌糖原和肝糖原含量:蒽酮法 基本原理为:采用浓碱和加热破坏各种活性物质,X出糖原(糖原在浓碱容液中非常稳定),糖原在浓硫酸的作用下脱水生成糖醛衍生物,后者与蒽酮作用开成蓝色化合物,该化合物在620nm有最大吸收峰。测试过程为:定量称取大鼠股四头肌(50-80mg)和肝脏(35-65mg)加3倍体积的浓碱容液,封口,置沸水溶液100ul加水至1ml,在冰水浴中加入2ml蒽酮显色剂(2克蒽酮/升浓硫酸),充分混匀后,置沸水浴中5分钟,冷却后,以空白管调零,测各样品和葡萄标准溶液(同法处理)在620nm外的吸收光度,计算糖原含量。测试仪器为721型分光度计。
2.3 血糖:已糖激酶法 以上试剂盒购自南京建成生物工程研究所。严格按照试剂盒说明书操作,采用MD-100半自动生化分析仪测试。
2.4 仪器设备 LD2X离心机、KX-1型高速冷冻离心机、800-II型台式定时离心机、DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱、HJ-5型多功能搅拌器、SH-W21-600型三用电热恒温水箱、MD-100型半自动生化分析仪。
2.5 统计学处理 所有数据用平均数±标准差表示,统计处理采用SPSS11.5软件分析,所有指标经方差分析(One-Way ANOVA)后,采用LSD法进行多重比较,显著性水平取p<0.05。用Excel表格作图。
3 实验结果与分析
3.1 实验大鼠的一般情况 在整个实验期,各组大鼠的精神状态未出现异常情况,所有大鼠较活泼,未出现掉毛、体毛凌乱、无光泽、大便性状改变等不良表现。
3.2 肌糖原含量 方差分析表明,在运动前安静状态时,单纯补糖和补药都提高了机体的肌糖原含量,但是没有显著意义(P=0.16399;0.10231),而同时补糖补药则表现出显著性增加。在运动后即刻,对照组和单纯补糖组肌糖原下降较快,而补药的2组相对于对照组都保持了较高的肌糖原水平。在运动后4小时的时候,各组间都没有显著性差别。在12小时,也是补药的2组相对于对照组都保持了较高的肌糖原水平。
注:*表示和对照组相比,P<0.05;compared with the rest,P<0.05.
3.3 肝糖原含量 方差分析表明,在运动前安静状态时,补糖提高了机体的肝糖原含量(相对对照组没有显著意义),而补药则降低了肝糖原含量(相对对照组没有显著意义),但是这两组间比较具有统计学显著意义。在运动后即刻4h和12h,补糖和同时补糖补药组都显著的提高了机体的肝糖原含量,相对于对照组具有统计学显著意义,同时也高于单纯补药组,但是没有统计学意义。
注:*表示和对照组相比,P<0.05;compared with the rest,P<0.05. ★表示和单纯三七
皂甙组相比,P<0.05;compared with the Acanthopanax supplement,P<0.05。
3.4 血糖浓度 方差分析表明,在运动前安静状态时和运动后12h,各组之间的血糖水平没有统计学显著性差异。在运动后即刻,补糖和同时补糖补药组都显著的提高了机体的血糖水平,相对于对照组具有统计学显著意义,同时也高于单纯补药组,但是没有统计学意义。而在运动后4h,则是单纯补药组血糖水平最高,相对于安静组有显著性意义。
4 分析讨论
糖是机体有氧耐力运动的主要供能物质。本实验选用大鼠灌胃以补糖(6mg/kg/d)和补药(80mg/kg/d)为测试因素,训练一周观察大鼠在一次消耗糖原游泳运动前后血糖水平、肌肝糖原含量。
在运动后即刻各组都出现肌糖原含量明显下降但各组肌糖原差别不大,但在随后12小时的恢复过程中,补药组肌糖原含量一直高于对照组,表明补药可通过促进运动后肌糖原再合成来提高运动能力。补糖组的肌糖原运动后4小时一直高于补药组,表明补糖促进运动后4小时肌糖原恢得的效果强于补药组,这可能与各自的作用机制不同有关。运动后补糖可能提供充足的合成原料,所以起效快,短期效应强,主要促进运动后的糖原合成恢复。而补药为调节糖代谢过程,故作用缓慢,长期效应更加明显。因此将二者结合促进糖原合成过程中的多个环节,作用更强,同时补糖补药组肌糖原含量在运动后高于其他各组。
肝糖原对运动能力的作用主要为耐力运动中,肝糖原分解成葡萄糖进入血液,以维持血糖稳定,参与运动肌和中枢神经系统的供能。血糖是中枢神经系统的基本燃料,也是长时间运动骨骼肌可动用的外源性糖的重要来源。运动时间越长,强度越高,肌糖原储量越少,肌肉吸收和利用血糖越多,血糖水平越低,使中枢神经系统和运动肌肉能量供应减少,限制了机体的运动能力。血糖水平对于运动后糖原合成也很重要,它可反映糖原合成所需底物的可获得性高低。血糖水平高则反映了合成底物充足。
本实验观察:在运动前安静状态时,各组血糖水平没有統计学显著性差异。而运动后即刻血糖最低,但补糖和补药组都显著的提高了机体的血糖水平,在随后升高,运动后4小时点是我们所有采样时间点中最高之后血糖逐渐下降。但据文献报道,运动后血糖峰值可能出现在运动1小时左右,虽然我们没有在这点采样但基本相同,这种运动后血糖的变化曲线与前人研究结果基本一致。
综上所述,运动后糖原的合成是一个复杂过程,补糖和补药的作用各有侧重,补糖有利于糖原的快速合成和机能的恢复,补药的作用相对缓慢,但持续时间较长。两者同时补充有协同作用。
5 结论
根据本实验研究结果及对结果的分析,可以得出以下结论:①补糖和补药可以提高运动后肌糖原的基础储备,补糖对运动后肌糖原的快速恢复作用明显,而补药的作用相对缓慢,但持续时间较长。同时补糖和补药协同效果明显。②补糖促进运动后肝糖原的恢复,而补药则对运动后肝糖原恢复没有影响。同时补糖和补药的协同效果不明显。③在运动后的,补药和补糖都在不同程度上提高了机体的血糖水平。
参考文献:
[1]Brekhman Ⅱ and Dardymov Ⅳ.Mechanism of increasing organism resistance under the effect of Glnseng and Eleutherococcus preparations.Sb Rab Inst Tsitol.1974:14:82-85.
[2]张爱芳,冯炜权.理气活血中药对小鼠运动时物质代谢的影响.北京体育大学学报.1996:19(4):27-33.
[3]赵鹏,李彬,何为涛,等.三七皂甙对小鼠免疫功能影响的实验研究.中国热带医学,2004,4(4):522—524.
[4]马珂,汤金士.三七皂甙的实验研究进展.浙江中西医结合杂志,2002,12(3):197—199.
[5]Miura A,et al. The effect of glycogen depletion on the curvature constant parameter of the power-duration curve for cycle ergometry.Ergonomics.2000 Jan;43(1):133-41.
项目资助:湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目 编号:KDCX0923
关键词:大鼠 三七皂甙 肌糖原 肝糖原 血糖
0 引言
中药抗疲劳一直是运动医学中的一个研究热点。大量研究发现长期训练结合中药补剂可促进运动后的糖原储。三七为五加科植物Panax notoginseng(Burk)F.H.Chen的根,主产于云南、广西等地,别名参三七、田七,具有化瘀止血、消肿镇痛、补虚强壮之效。其主要活性成分为三七皂甙(Panax notoginoside,PNS),其块根中含皂甙约12%现代国内外药理学研究报道了三七皂甙具有改善心肌缺血、抗心律失常、降血脂、降血压、降血糖、抗纤维化、抗氧化、改善微循环、抗炎镇痛等功效作用。
本实验目的是初步探索补糖和补药或两者同时对大鼠运动后糖原恢复的影响及机制提供合理解释,同时研究补糖和补药促进糖原恢复的机理位点。
1 实验对象及其处理
SPF/VAF级雄性SD大鼠,购进时体重180g～210g,购自北京维通利华实验动物技术有限公司。实验动物质量合格证号为:NO 0049137。国家甲级动物饲养房内随机分笼饲养,每笼8只,饲料为大鼠生长期维持饲料,饮水为煮沸过的自来水,自由進食和饮水。每天更换饮水和饲料。每两天更换一次垫料。饲养房室温20-25℃,湿度40-70%。用日光灯控制昼夜节律变化,每日光照时间为8:00-20:00。
1.1 动物分组 将筛选出的128只大鼠,按补糖与否、补三七与否和定量负荷(糖原消耗性运动)前后的不同时间点,分为训练对照组、训练补糖组、训练补三七皂甙组和训练补糖补三七皂甙组,并按照最后一天的糖原消耗性运动前和运动后不同的标本采集时间(0hr,4hr,12hr)又各分4小组,共16小组(n=8)。
1.2 实验动物训练方案 每日进行静水水池中负重递增的间歇高强度游泳训练和流动水池中时间递增的耐力游泳训练,每3天一个周期,共2个周期,第7天休息,第8天进行糖原消耗性运动。负重为尾根部系重物法,每3天测量一次体重以调整负重。
1.3 消耗糖原运动方案 糖原消耗性运动为流动水中进行间歇高强度负重游泳训练和耐力游泳训练。方法为:大鼠负重9%,流动水池游泳60秒,休息120秒,如此重复3次后,除去负重物,再将其放入上述流动水水池中游泳90分钟。
1.4 药物补给方案 灌胃,每日训练后的半小时之内进行,灌胃量为2毫升/只。休息日在上午8-9点给药。三七皂甙的剂量为80mg/kg/d,(相当于人体推荐量的7倍)补蔗糖的剂量为6g/kg/d,同时补糖和补三七组剂量同上,按剂量要求和灌胃量配成溶液于灌胃前按1:1混合,对照组给予等量的蒸馏水。各种溶液每天新鲜配制。每3天称一次体重随时调整药物用量和游泳负重。
1.5 标本采集 各组大鼠在相应时点宰杀(安静对照组大鼠,随其他各组不同宰杀点分别宰杀)。将大鼠以2%戊巴比妥钠(5mg/100g体重)腹腔麻醉后,迅速打开腹腔,暴露腹主动脉,以10ml一次性注射器进行腹主动脉采血,血样静置1h后,以4000r/min低速离心10min,取血清分装入试管,液氮速冻后-74℃冰箱内贮存,集中一批测试。取右侧股四头肌、剪取肝中叶,液氮速冻后-80℃低温冰箱保存待测。
2 测试指标与测试方法
2.1 大鼠体重:大鼠分组时、实验中间和取样前体重,电子天平测量
2.2 肌糖原和肝糖原含量:蒽酮法 基本原理为:采用浓碱和加热破坏各种活性物质,X出糖原(糖原在浓碱容液中非常稳定),糖原在浓硫酸的作用下脱水生成糖醛衍生物,后者与蒽酮作用开成蓝色化合物,该化合物在620nm有最大吸收峰。测试过程为:定量称取大鼠股四头肌(50-80mg)和肝脏(35-65mg)加3倍体积的浓碱容液,封口,置沸水溶液100ul加水至1ml,在冰水浴中加入2ml蒽酮显色剂(2克蒽酮/升浓硫酸),充分混匀后,置沸水浴中5分钟,冷却后,以空白管调零,测各样品和葡萄标准溶液(同法处理)在620nm外的吸收光度,计算糖原含量。测试仪器为721型分光度计。
2.3 血糖:已糖激酶法 以上试剂盒购自南京建成生物工程研究所。严格按照试剂盒说明书操作,采用MD-100半自动生化分析仪测试。
2.4 仪器设备 LD2X离心机、KX-1型高速冷冻离心机、800-II型台式定时离心机、DHG-9123A型电热恒温鼓风干燥箱、HJ-5型多功能搅拌器、SH-W21-600型三用电热恒温水箱、MD-100型半自动生化分析仪。
2.5 统计学处理 所有数据用平均数±标准差表示,统计处理采用SPSS11.5软件分析,所有指标经方差分析(One-Way ANOVA)后,采用LSD法进行多重比较,显著性水平取p<0.05。用Excel表格作图。
3 实验结果与分析
3.1 实验大鼠的一般情况 在整个实验期,各组大鼠的精神状态未出现异常情况,所有大鼠较活泼,未出现掉毛、体毛凌乱、无光泽、大便性状改变等不良表现。
3.2 肌糖原含量 方差分析表明,在运动前安静状态时,单纯补糖和补药都提高了机体的肌糖原含量,但是没有显著意义(P=0.16399;0.10231),而同时补糖补药则表现出显著性增加。在运动后即刻,对照组和单纯补糖组肌糖原下降较快,而补药的2组相对于对照组都保持了较高的肌糖原水平。在运动后4小时的时候,各组间都没有显著性差别。在12小时,也是补药的2组相对于对照组都保持了较高的肌糖原水平。
注:*表示和对照组相比,P<0.05;compared with the rest,P<0.05.
3.3 肝糖原含量 方差分析表明,在运动前安静状态时,补糖提高了机体的肝糖原含量(相对对照组没有显著意义),而补药则降低了肝糖原含量(相对对照组没有显著意义),但是这两组间比较具有统计学显著意义。在运动后即刻4h和12h,补糖和同时补糖补药组都显著的提高了机体的肝糖原含量,相对于对照组具有统计学显著意义,同时也高于单纯补药组,但是没有统计学意义。
注:*表示和对照组相比,P<0.05;compared with the rest,P<0.05. ★表示和单纯三七
皂甙组相比,P<0.05;compared with the Acanthopanax supplement,P<0.05。
3.4 血糖浓度 方差分析表明,在运动前安静状态时和运动后12h,各组之间的血糖水平没有统计学显著性差异。在运动后即刻,补糖和同时补糖补药组都显著的提高了机体的血糖水平,相对于对照组具有统计学显著意义,同时也高于单纯补药组,但是没有统计学意义。而在运动后4h,则是单纯补药组血糖水平最高,相对于安静组有显著性意义。
4 分析讨论
糖是机体有氧耐力运动的主要供能物质。本实验选用大鼠灌胃以补糖(6mg/kg/d)和补药(80mg/kg/d)为测试因素,训练一周观察大鼠在一次消耗糖原游泳运动前后血糖水平、肌肝糖原含量。
在运动后即刻各组都出现肌糖原含量明显下降但各组肌糖原差别不大,但在随后12小时的恢复过程中,补药组肌糖原含量一直高于对照组,表明补药可通过促进运动后肌糖原再合成来提高运动能力。补糖组的肌糖原运动后4小时一直高于补药组,表明补糖促进运动后4小时肌糖原恢得的效果强于补药组,这可能与各自的作用机制不同有关。运动后补糖可能提供充足的合成原料,所以起效快,短期效应强,主要促进运动后的糖原合成恢复。而补药为调节糖代谢过程,故作用缓慢,长期效应更加明显。因此将二者结合促进糖原合成过程中的多个环节,作用更强,同时补糖补药组肌糖原含量在运动后高于其他各组。
肝糖原对运动能力的作用主要为耐力运动中,肝糖原分解成葡萄糖进入血液,以维持血糖稳定,参与运动肌和中枢神经系统的供能。血糖是中枢神经系统的基本燃料,也是长时间运动骨骼肌可动用的外源性糖的重要来源。运动时间越长,强度越高,肌糖原储量越少,肌肉吸收和利用血糖越多,血糖水平越低,使中枢神经系统和运动肌肉能量供应减少,限制了机体的运动能力。血糖水平对于运动后糖原合成也很重要,它可反映糖原合成所需底物的可获得性高低。血糖水平高则反映了合成底物充足。
本实验观察:在运动前安静状态时,各组血糖水平没有統计学显著性差异。而运动后即刻血糖最低,但补糖和补药组都显著的提高了机体的血糖水平,在随后升高,运动后4小时点是我们所有采样时间点中最高之后血糖逐渐下降。但据文献报道,运动后血糖峰值可能出现在运动1小时左右,虽然我们没有在这点采样但基本相同,这种运动后血糖的变化曲线与前人研究结果基本一致。
综上所述,运动后糖原的合成是一个复杂过程,补糖和补药的作用各有侧重,补糖有利于糖原的快速合成和机能的恢复,补药的作用相对缓慢,但持续时间较长。两者同时补充有协同作用。
5 结论
根据本实验研究结果及对结果的分析,可以得出以下结论:①补糖和补药可以提高运动后肌糖原的基础储备,补糖对运动后肌糖原的快速恢复作用明显,而补药的作用相对缓慢,但持续时间较长。同时补糖和补药协同效果明显。②补糖促进运动后肝糖原的恢复,而补药则对运动后肝糖原恢复没有影响。同时补糖和补药的协同效果不明显。③在运动后的,补药和补糖都在不同程度上提高了机体的血糖水平。
参考文献:
[1]Brekhman Ⅱ and Dardymov Ⅳ.Mechanism of increasing organism resistance under the effect of Glnseng and Eleutherococcus preparations.Sb Rab Inst Tsitol.1974:14:82-85.
[2]张爱芳,冯炜权.理气活血中药对小鼠运动时物质代谢的影响.北京体育大学学报.1996:19(4):27-33.
[3]赵鹏,李彬,何为涛,等.三七皂甙对小鼠免疫功能影响的实验研究.中国热带医学,2004,4(4):522—524.
[4]马珂,汤金士.三七皂甙的实验研究进展.浙江中西医结合杂志,2002,12(3):197—199.
[5]Miura A,et al. The effect of glycogen depletion on the curvature constant parameter of the power-duration curve for cycle ergometry.Ergonomics.2000 Jan;43(1):133-41.
项目资助:湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目 编号:KDCX0923