运动性疲劳是指机体的生理过程不能持续其机能在一特定水平上和(或)各器官不能维持预定的运动强度。在运动性生理疲劳的同时,也会出现一定程度的心理疲劳,表现为训练动机下降、认知加工能力(反应、注意、记忆等)下降、情绪异常等症状。心理因素与生理因素互为因果,互相影响,导致运动能力及体能的进一步下降。因此,对疲劳状态下认知加工能力的评价与治疗引起了人们的广泛关注。辨证论治是中医基础理论体系的基本特点和主要内容。进行运动性疲劳认知功能改变的证候学研究对于运动性疲劳的临床治疗有重要指导意义。因此,我们从理论研究入手,结合临床和实验研究,对运动性疲劳所致学习记忆改变的中医证候学特点及其分子生物学机制进行研究,为更好地发挥中医治病特点、辨证施治运动性疲劳奠定基础。1.理论研究运动性疲劳过程中可能伴随着学习记忆能力的下降。学习记忆能力是我们从事日常工作生活乃至体育竞技的重要基础。因此,我们从中医学角度阐述了中医对学习记忆改变的认识理论,从现代医学角度阐述了运动性疲劳影响GLU/GABA调节系统,进而影响学习记忆改变的理论依据,为临床及实验研究奠定理论基础。概括如下:1.1从五脏藏神理论阐释运动性疲劳学习记忆改变的研究思路根据运动性疲劳的基本表现,人们将其分为生理疲劳与心理疲劳。运动性生理疲劳包括中枢疲劳和外周疲劳。运动性生理疲劳是疲劳过程中的一切生理活动变化的现象、过程、规律、机制以及影响因素的总称,类似中医广义之神的改变(广义之神称为神气,是人体一切生命活动的内在变化和总规律)。中医学的狭义之神称为神志,分为五神和情志,是人体的感觉、知觉、意识、思维、情绪、情感等心理活动过程。运动性心理疲劳的表现分为两个层次,即负性情绪和信息加工能力下降。负性情绪(包括紧张、愤怒、疲劳、慌乱、压抑等)非常类似于中医的情志活动的改变;信息加工能力的下降,包括注意、记忆、感知觉能力下降等与中医五神活动的内涵十分相近。因此,我们研究运动性疲劳学习记忆的改变应该以中医五脏藏神理论为依据,尝试以五脏证候为中心,进行运动性疲劳中医证候学分布特点的动态观察;进行运动性疲劳情绪及认知加工能力(包括学习记忆能力)的评定,并进行与中医证候之间的相关性分析,借助运动性疲劳这一中介现象,从五脏藏神的理论阐释学习记忆改变的中医病机,并且为五脏藏神的心理学本质研究,及“从脏治神”,通过调理脏腑功能改善学习记忆能力的临床研究奠定基础。1.2运动性疲劳导致肝脾功能失调进而影响学习记忆能力的立论依据在这部分理论研究中,我们从中医学及现代医学的角度分别探讨了运动性疲劳导致肝脾功能失调,进而影响学习记忆能力的理论依据。从中医学角度来讲,运动性疲劳导致了肝脾生理功能失调。脾失健运,生化乏源,影响了脾藏意的功能;肝贮藏和调节血量的功能失常,影响了肝藏魂的功能。此外,由于脾运化功能失调,五脏无以濡养;肝失疏泄,五脏气机运行不畅而影响了五脏的生理功能,进而使五神整体功能受到影响,学习记忆等认知功能下降。从现代医学角度来讲,运动性疲劳导致肝脾功能失调和兴奋性与抑制性神经递质失调密切相关。脾虚时能量代谢出现障碍,使得GLU向谷氨酰胺的转化受阻,而向GABA的转化加强,因此造成了GLU/GABA的比值失调。肝脏功能失调时,不仅调节动与静、兴奋与抑制的生理功能失常,并且协助和调节脾脏运化功能失调,间接影响了能量代谢,使得GLU/GABA学习记忆调节系统平衡失调。既往国家自然科学基金资助项目“理气扶正类中药消除运动性疲劳的机理研究”表明,理气扶正类中药即疏肝理气和益气健脾类中药可以起到调节兴奋性和抑制性神经递质失调的作用。因此,我们可以在既往研究的基础上进行运动性疲劳后学习能力的评价,应用疏肝理气、益气健脾方药进行干预治疗,并从GLU/GABA受体及受体后信号转导系统等角度进行观察,以探讨药物改善学习记忆能力的作用机制及证候的病理生理学本质。2.临床研究我们对运动性疲劳的中医证候学进行了调查,结合实验心理学的研究方法,进行了中医证候和记忆等认知功能、情绪状态的相关性研究,主要内容如下:2.1运动性疲劳中医证候特征的研究本研究以130名男性健康无疲劳战士为研究对象,应用《主观体力感觉等级量表》和《FS-14疲劳量表》进行运动前后疲劳状态的评定。结果表明,受试者运动前后主观体力感觉、体力疲劳、脑力疲劳、疲劳总分较运动前都有显著提高。表明受试者出现了运动性疲劳。通过对受试者训练前后中医证候的动态分布调查,并应用单因素logistic回归方法分析中医证候与运动性疲劳的相关性与联系强度显示,10个证候与运动性疲劳的联系有统计学意义,按照联系强度大小分别为气虚、肝郁气滞、脾虚、肝虚、肾虚、心虚、血虚、血瘀、肝火炽盛、痰湿证候。分析上述证候发现,运动性疲劳涉及虚、实两类证候,虚证以气血、脏腑虚证为主,实证为肝郁气滞、血瘀、肝火炽盛、痰湿证候。上述研究为运动性疲劳病因病机的研究及发挥中医辨证论治的临床诊疗工作奠定了一定证候学基础。2.2运动性疲劳记忆等认知功能与中医证候相关性的研究现代认知心理学认为,人的认知加工过程主要包括加工速度、注意过程、记忆加工过程、感知觉过程、思维过程等。而中医学认为,心、肝、脾、肺、肾五脏所统摄之五神,包括神、魂、意、魄、志都是脏腑生理功能活动的反映。通过研究显示,运动性疲劳导致了记忆、注意、反应等认知加工能力的下降,并且与中医证候有相关性。其中,反应时与气虚、脾虚证候呈正相关;注意与气虚、心虚、肝虚、肝郁气滞证候呈负相关;工作记忆和脾虚、肝虚、心虚、肾虚、肝郁气滞、气虚、血虚证候呈负相关。分析其证候特点可见,运动疲劳导致的认知功能改变与五脏整体的生理功能失调、气血虚弱密切相关,充分说明了五神活动的本质是以五脏为核心,以气血等物质为基础来实现的。2.3运动性疲劳情绪特征与中医证候相关性的研究中医学的七情即喜、怒、忧、思、悲、恐、惊是对人外在情绪变化的总结,它概括了人的各种情志变化,与五脏相配,属于狭义之神的范畴。评价运动性疲劳情绪变化的POMS量表的7个因子与中医的七情虽然没有直接的对应关系,但是可以通过分析其与中医证候的相关性来评价其证候学特点。结果显示,受试者训练前后POMS各因子出现了明显变化,其中负性情绪紧张、抑郁、愤怒、疲劳、慌乱分值明显增加,而精力、自尊分值明显减低,并且和训练前比较有显著性统计学差异,P<0.01。通过和中医证候的相关性分析可见紧张因子与中医胆郁痰扰、肝郁气滞、痰湿、肝虚、血虚证候呈正相关。抑郁因子与肝郁气滞、气虚、肝虚、痰湿、脾虚、胆郁痰扰、血虚证候呈正相关。愤怒因子与肝郁气滞、肝火炽盛、阴虚、肝虚证候呈正相关。疲劳因子与中医肝郁气滞、气虚、肾虚、脾虚、心虚、血瘀、肝火炽盛、血虚证候呈正相关。慌乱因子与中医肾虚、肝火炽盛、血虚、心虚证候呈正相关。精力因子与气虚、肾虚、肝郁气滞、肝虚、心虚、脾虚、阳虚证候呈负相关。自尊因子与中医心虚、肾虚、气虚证候呈负相关。分析结果显示,运动性疲劳导致肝脏功能失调是情绪变化的主要原因。此外,运动性疲劳与情绪相关的证候因素主要有虚(脏腑虚、气虚、血虚)、气滞、痰、火、瘀。提示我们应用中医药改善疲劳情绪的变化应以调补脏腑、益气养血为主,但是在补虚的同时,不能忽略气滞、血瘀、痰湿、肝火等病理因素对疾病的影响,可以根据辨证酌情使用疏肝气、清肝火,祛痰湿以及活血化瘀的方法。3.实验研究本课题对运动性疲劳学习记忆能力改变的分子生物学机制进行了研究。通过建立运动性疲劳动物模型,评价了模型动物学习记忆能力的改变。采用免疫组化,荧光定时定量PCR等实验技术方法,系统地观察了运动性疲劳模型大鼠不同脑区GLU、GABA受体及其mRNA表达的变化。并应用具有疏肝理气作用的中药方剂四逆散、具有益气健脾作用的方剂四君子汤以及具有温补肾阳作用的中药方剂肾气丸对模型动物进行干预,探讨药物的作用机制。此外,通过尝试运用以方测证的中医证候学研究方法,分析运动性疲劳导致学习记忆能力改变的中医证候学特点。主要内容和结果如下:3.1运动性疲劳大鼠动物模型的建立本研究应用大鼠游泳方式建立运动性疲劳动物模型,避免了额外应激因素而引起实验误差,使大鼠维持运动强度在较高水平,是一种较为理想的运动性疲劳造模方法。通过对模型动物体重、一般情况的观察及血清学BUN、TG、CK、LDH等疲劳常用评定指标的检验证实,本研究成功地建立了大鼠运动性疲劳模型。通过应用具有疏肝理气作用的中药方剂四逆散、具有益气健脾作用的中药方剂方四君子汤、以及具有补肾作用的中药方剂肾气丸对模型进行干预,证实三方都有一定改善疲劳的作用。通过以方测证分析,运动性疲劳发生过程可能与中医肝、脾、肾生理功能失调及其相关中医证候有关。3.2运动性疲劳大鼠学习记忆能力的评定理论研究表明,运动性疲劳导致的学习能力与记忆再现水平改变与生理性疲劳和心理性疲劳都有一定关系。大鼠经过一段时间定量负荷运动训练,出现了疲劳现象。而伴随这种疲劳现象,其学习记忆能力是否发生了改变,有待于实验验证。因此,我们应用避暗与水迷宫实验这两种经典实验方法评价模型动物学习记忆能力的变化。避暗实验结果显示,模型组与正常对照组比较避暗潜伏期明显缩短(P<0.01),避暗错误次数显著增多(P<0.01);水迷宫实验结果显示,模型组与正常对照组比较学习和记忆的游出时间显著延长(P<0.01),出错次数显著增多(P<0.01),说明运动性疲劳可导致大鼠学习记忆能力的降低。疏肝中药组、健脾中药组、补肾中药组实验动物与模型组比较,都在一定程度上可以提高避暗潜伏期,减少避暗实验错误次数;在水迷宫实验中,都可以降低学习和记忆的游出时间,减少出错次数。其中,以疏肝中药组实验动物的学习记忆能力提高最为明显。3.3模型动物海马及纹状体GLU和GABA受体含量的变化兴奋性递质GLU和抑制性神经递质GABA对于学习记忆的影响通过受体来介导。因此我们对运动性疲劳模型动物海马和纹状体的GLU和GABA受体亚单位含量,应用免疫组化技术进行了测定。研究结果显示,模型组谷氨酸NMDA受体亚单位NR1、NR2A、NR2B在海马部位的阳性表达细胞数目、IOD、MOD与正常对照组比较明显下降(P<0.01);抑制性神经递质γ-氨基丁酸受体亚单位GABAARα1显著升高(P<0.01);在纹状体部位模型组与正常对照组比较,NR1、NR2A含量上升(P<0.01),NR2B下降(P<0.01);GABAARα1明显上升P<0.01)。结果提示,运动性疲劳导致了GLU/GABA学习记忆调节系统的平衡失调。通过应用具有疏肝理气、益气健脾、补肾作用中药方剂的干预治疗可见,疏肝、健脾方剂有较好的调节海马和纹状体部位GLU和GABA各受体亚单位的作用。补肾中药方剂对GLU/GABA受体含量的调节作用不显著。3.4模型动物海马及纹状体GLU和GABA受体mRNA的变化学习记忆是脑的重要功能之一,与学习记忆相关的基因很多,它们通过影响突触功能、信号转导、转录和翻译、能量代谢等途径进行学习记忆行为的调控。研究运动性疲劳GLU/GABA受体相关基因可为阐明疲劳所致学习记忆能力改变的分子机制奠定基础。因此,本研究应用荧光定量PCR的方法对NR1、NR2A、NR2B、GABAARα1mRNA的表达进行了研究。研究结果显示,模型组海马部位NR1、NR2A、NR2BmRNA表达与正常对照组比较明显下降(P<0.01),GABAARα1mRNA表达明显升高(P<0.01)。纹状体部位模型组NR1、NR2A、GABAARα1mRNA表达与正常对照组比较明显升高(P<0.01),NR2BmRNA表达下降(P<0.01)。通过与上述指标受体IOD的比较显示,各受体亚单位在mRNA水平和蛋白水平的变化基本一致,提示运动性疲劳后GLU和GABA受体亚单位蛋白质表达的变化主要源于其mRNA合成的变化,同时其翻译过程也受到影响。而中药的作用可能也是从基因的水平进行了调节,进而影响了蛋白的表达。其中,疏肝中药组和健脾中药组对GLU和GABA各受体亚单位mRNA的调节作用更好。提示应用疏肝理气、益气健脾方剂可以调节运动性疲劳导致的GLU/GABA学习记忆系统的平衡失调。补肾中药组对于GLU/GABA受体mRNA的调节作用不显著。但是实验研究也表明,补肾中药组也有一定改善运动性疲劳,提高学习记忆能力的作用,其作用机制有待于进一步探讨。4.小结本课题在既往研究的基础上,对运动性疲劳所致学习记忆能力改变的中医证候特点及分子生物学机制进行了研究。理论研究中从中医对疲劳病因、病机的认识入手,通过对五脏功能的深入挖掘,从五脏藏神理论阐释了运动性疲劳学习记忆改变的机制。临床研究中对运动性疲劳的中医证候学进行了观察,结合实验心理学的研究方法,进行了中医证候和记忆等认知功能、情绪状态的相关性分析。在实验研究中,通过建立运动性疲劳动物模型,从行为学角度评价了模型动物学习记忆能力的变化;采用免疫组化,荧光定时定量PCR等实验技术方法,系统地观察了运动性疲劳模型大鼠不同脑区GLU、GABA受体及其mRNA表达的变化。并应用疏肝理气、益气健脾、补肾类中药方剂对模型动物进行了干预,以探讨药物的作用机制。此外,通过尝试运用以方测证的中医证候学研究方法,分析了运动性疲劳导致学习记忆能力改变的机理和中医证候学特点,为更好地发挥中医治病特点,辨证施治运动性疲劳奠定了基础。