全 文 ：􀅰３７８　 􀅰 中国医院药学　临床专集　２０１６年９月第３６卷
力竭运动后大鼠大脑组织生化指标的改变及雪灵芝的保护作用
柳　丽１　黎　霞２
１．绵阳师范学院 体育与健康教育学院　四川　绵阳　６２１０００;２．四川师范大学 生命科学学院　四川　成都　６１００６６;
四川省教育厅自然科学重点基金(２００４A０９２)资助项目
柳丽 女 副教授 硕士研究生
【摘要】　目的　探讨一次力竭游泳运动后大鼠大脑组织的某些生化指标的改变,以及雪灵芝对大脑组织的保护作用.方法　将 Wistar雄性大鼠４５只随机
平均分为安静对照组(灌喂生理盐水)、运动组１(灌喂生理盐水)和运动组２(灌喂雪灵芝).后两组先进行一次力竭游泳运动,运动结束后即刻取三组大鼠脑组
织测定CAT、SOD、GSH－PX、NaK－ATPase、Ca－ATPase和 Mg－ATPase的含量并进行比较.结果　１、一次力竭游泳运动后,运动组大鼠脑组织CAT、
SOD、GSH－PX的含量与安静对照组相比明显下降;运动组１脑组织CAT、SOD、GSH－PX的含量与运动组２相比是下降的.２、运动组脑组织中ATPase活性
低于安静对照组;运动组２脑组织中ATPase活性高于运动组１.
【关键词】　:力竭运动;生化指标;雪灵芝
【中图分类号】R３９４．６　　　　　　【文献标识码】A　　　　　【文章编号】１００１－５２１３(２０１６)０９－０３７８－０２
　　运动,尤其是力竭性运动可使机体组织产生大量运动源性自由基.研究
证明,运动源性自由基是作为诱导细胞损伤的主要原因之一.正常情况下,体
内自由基清除系统与其产生的自由基处于动态平衡.当体内自由基生成过多
时,即产生负面影响.大量研究证明,急性运动和力竭运动都可以导致内源性
氧自由基生成增多、脂质过氧化反应增强,构成了对细胞膜系统的损害,这些
与运动性疲劳的关系密切.据研究报道雪灵芝化学成份中黄酮含量不高而皂
甙含量较高,另外尚含有生物碱、香豆素、多糖、氨基酸和微量元素.而生物
碱、黄酮皂甙等物质都对缺氧缺血有保护作用[１].本文探讨一次大强度力竭
游泳运动后,大鼠大脑组织中某些生化指标的改变,以及雪灵芝对其保护
作用.
１　材料和方法
１．１　材料　选用 Wistar大鼠４５只,均为雄性,２００克左右,由四川省医学科学
院实验动物研究所提供.试剂盒均购自南京建成生物制剂研究所,其余试剂
均为国产分析试剂.雪灵芝来源于西藏金珠制药厂制备的全草干粉剂
(【１９９８】第１８６号)
１．２　实验设计　将 Wistar大鼠随机分均分为３组,分别是安静对照组(生理
盐水灌喂)、运动组１(生理盐水灌喂)和运动组２(雪灵芝灌喂).３组分别灌喂
３０分钟后,运动组大鼠尾部负重(体重的５％)进行游泳运动至力竭.力竭的标
准是:大鼠游泳运动动作明显失调,不能坚持或是沉入水底超过５秒不能回到
水面,捞起放于地面不能作翻正动作为力竭标准.训练结束后即刻立即断头
处死大鼠,取出大脑组织,用生理盐水冲洗干净.在生理盐水冰面上分离大脑
皮层,并用滤纸吸干,在生理盐水冰盘上分离双侧大脑皮层,称重后放在含有
冰生理盐水的离心管中(离心管置于冰浴中).用超声波细胞粉碎机制成１０％
(W/V)的组织匀浆液,置于离心机中,以３０００r􀅰min－１离心１０min,提取上清
液,用于测定超氧化物岐化酶(SOD))、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH 一Px)、过
氧化氢酶(CAT)的含量及三磷酸腺苷酶(ATPase)的生物活性.
１．３　数据处理　实验数据均以表示,组间采用t检验进行统计.
２　实验结果
２．１　各实验组大鼠游泳运动至力竭的时间
表１　各组大鼠游泳至力竭的时间
分组 数量(只) 时间(min)
运动组１(灌喂生理盐水) １５ ３０．６００＋０．８４７３
运动组２(灌喂雪灵芝) １５ ３２．４２１＋１．３７４１
两运动组大鼠游泳至力竭的时间相比,雪灵芝灌喂组运动能力有所增加,但是
无统计学意义(p＞０．０５)
２．２　各组大鼠大脑组织中超氧化物岐化酶(SOD))、谷胱甘肽过氧化物酶
(GSH一Px)、过氧化氢酶(CAT)含量的比较
表２　各组大鼠大脑组织中CAT、SOD、GSH－PX含量的比较
分组 数量(只)
CAT
(nmol/mgprot)
SOD
(U/mgprot)
GSH－PX
(酶活力单位)
安静组 １５ １１．２０６±４．５８７ ８．９３６±０．４７３ １０．３６５±１．７３６
运动组１ １５ ５．７５６±０．９１４∗∗ ４．９３６±２．８６８∗∗４．２７２±０．８６５∗∗
运动组２ １５ ８．３５７±０．５７３∗ ６．７３５±０．４５７∗ ６．７７７±１．３９７∗
(注:与对照组相比:∗P＜０．０５,∗∗P＜０．０１)
表２表明:运动组１大鼠脑组织SOD与安静组相比,活性显著降低(P＜０．０１);
运动组２与安静组相比,SOD活性明显降低(P＜０．０５);运动组１与运动组２相
比,SOD活性也是明显降低的.运动组２大鼠大脑组织CAT及GSH－PX含
量和安静组相比,显著下降(P＜０．０１);运动组２大脑组织中CAT 和 GSH－
PX的含量比安静组明显下降(P＜０．０５);运动组１与运动组２相比,大鼠大脑
组织CAT及GSH－PX含量是明显下降的.
２．３　各组大鼠大脑组织ATPase含量的比较
表３　各组大鼠大脑组织三磷酸腺苷酶(ATPase)含量的比较
分组 数量 Na＋－K＋－ATPaseCa２＋－ATPase Mg２＋－ATPas
(只)(μmolPi/mgprot/)(μmolPi/mgprot/)(μmolPi/mgprot/)
安静组 １５ １０．５３２±０．５３８ １２．９３５±０．３９６ １１．１５４±１．４１２
运动组１ １５ ４．９３０±０．７５４∗∗ ３．５３２±０．４２３∗∗ ４．７９６±０．７５４∗∗
运动组２ １５ ８．３２５±０．４４２∗ ５．７３２±０．９５３∗∗ ６．９３５±１．４２３∗∗
表３表明:运动组１和运动组２大鼠大脑组织中Na＋－K＋－ATPase、Ca２＋－ATＧ
Pase和 Mg２＋－ATPase的活性均显著低于安静组(P＜０．０１),运动组２大鼠大
脑组织中Na＋－K＋－ATPase、Ca２＋－ATPase和 Mg２＋－ATPas的活性高于运动
组１
３　分析
３．１　运动组大鼠游泳至力竭时间的比较　两运动组大鼠游泳至力竭的时间相
比,运动组２(雪灵芝灌喂)运动能力有所增加,但是无统计学意义(p＞０．０５),
说明雪灵芝可能提高运动能力的作用.
３．２　力竭游泳运动后,大脑组织某些生化指标的变化　近年来,随着生理学、
生物化学以及运动医学等学科的迅猛发展,新的科学研究方法、手段以及先进
的实验仪器设备的广泛应用,运动性疲劳产生的机制及其消除手段的研究也
不断深入.大量实验证明,自由基便是其中一个不可忽视的因素.自由基
(FR)是指外层轨道含有一个或多个不配对电子的分子、原子或者是原子团.
生物体内有多种物质均可产生自由基,其中与生命联系最密切、研究最多、作
用最广泛的是氧自由基[１１].研究证实,在正常生理条件下,机体内有两类抗氧
化系统:一类是酶系统(SOD );另一类是非酶系统 (GSH,GPX,CAT ,
VitC).在这两类抗氧化系统的作用下,机体内产生的各种自由基能得到及时
清除,使体内自由基的形成和消除处于一种动态平衡[２].但在一些病理情况
下,自由基的生成明显增加,机体内的“清道夫”受到损伤,破坏了自由基生成
和清除的动态平衡,引起许多生物大分子如蛋白质、核酸膜、不饱和脂肪酸等
产生超氧化反应,导致细胞结构和功能的改变,神经细胞受损[５].
众多研究证实剧烈运动后自由基产生过多,可造成肌纤维膜和内质网的
完整性丧失;妨阻碍了正常细胞的代谢与机能;还造成胞浆中Ca２＋的堆积;影
响了肌纤维的兴奋一收缩耦联,使肌肉的工作能力下降.自由基能引起线粒
体呼吸链产生ATP的过程受到损害,使细胞能量的生成发生障碍,影响了肌
纤维的收缩功能.另外,还有一些重要的酶由于自由基的作用而失活,从而产
生一系列病理变化,并能导致肌肉收缩能力下降产生疲劳.因此认为自由基
与运动性疲劳有着密切的关系,是导致运动性疲劳的重要原因.
３．２．１　力竭游泳运动与酶系统的关系　本实验结果表明:一次力竭性游泳运
动后运动组１和运动组２大鼠大脑组织中的SOD活性与安静组大鼠相比明显
降低,说明一次力竭性运动使大鼠大脑组织抗氧化能力下降.其下降原理可
能是由于力竭运动时机体耗氧量剧增,而超氧自由基生成与线粒体氧利用率
成正比,这些都增大了O２的单电子还原速度,增加了线粒体的电子漏(氧单电
子还原为超氧阴离子O２－的反应)[３].SOD是细胞防御氧自由基的第一道防
线,也是需氧生物体内数千种酶中唯一一个底物为氧自由基的酶.SOD清除
超氧阴离子自由基的能力总是有限的,如果超氧阴离子自由基的产生超过
SOD清除其的能力,则发生超氧阴离子自由基及其活性衍生物对机体危害的
可能性将大为增加.
３．２．２　力竭游泳运动与非酶系统的关系　谷胱甘肽过氧化物酶(GSH一Px)
是以还原型谷胱甘肽(GSH)为底物,特异性地催化GSH对过氧化氢的还原反
应,使GSH氧化成GSSG(氧化型谷胱甘肽),从而起到保护细胞膜结构和功能
完整的作用[４].目前认为,在运动训练对机体抗氧化机制的影响中,谷胱甘肽
系统的反应最为敏感.体外实验证明GSH一Px在防止自由基损伤的作用中
比SOD和CAT大.过氧化氢酶(CAT)是机体内清除过氧化氢的重要酶,在
细胞内主要与线粒体及过氧化物酶结合,它能将细胞代谢所产生的毒性物质
过氧化氢(H２O２)迅速加以清除,从而起到和 GSH一Px共同保护琉基酶、膜
蛋白和解毒的作用[５－６].
本实验中运动组１、和运动组２大鼠脑组织内谷胱甘肽过氧化物酶(GSH
一Px)和过氧化氢酶(CAT)的活性均下降,表明力竭游泳运动使大脑组织细胞
磷酸戊糖代谢途径加快 ,NADPH消耗量增加 ,同时 GSH–px和CAT参与清
除自由基过程而引起活性下降.
３．２．３　力竭运动与ATP酶的关系　ATP是脑组织化学能量的基本来源,对维
持细胞膜的完整、脑电活动、组织代谢等有重要的意义,并可作为代谢紊乱及
损伤组织恢复能力的可靠指标[７].ATP酶是一种存在于组织细胞及细胞器生
物膜的蛋白酶,其活性可反应细胞膜的功能.Na＋－K＋－ATP酶富含脯氨酸、
赖氨酸,它们易发生自由基介导的修饰反应,其结构发生改变.活性氧能氧化
酶活性部位某些最基本的氨基酸,从而使酶活性降低.另一方面,Na＋－K＋－
ATP酶不对称地镶嵌于细胞膜内易受自由基的攻击,氧自由基诱发膜脂质过
八七三
网络出版时间：2016-11-01 10:08:55
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中国医院药学　临床专集　２０１６年９月第３６卷 􀅰３７９　 􀅰
氧化后脂质自由基可能从蛋白质分子中夺取氢原子形成酶蛋白质,自由基通
过自由基链式反应使酶分子发生聚合交联导致酶活性降低.所以升高 Na＋－
K＋－ATP酶活性对于中枢疲劳的恢复具有重要意义.
脑组织Ca２＋－ATP酶主要功能是通过消耗ATP酶提供的能量,将细胞内
Ca２＋泵至细胞外或泵入细胞内.内质网通过调节并维持神经元细胞胞浆Ca２＋
的低稳态,在维持神经系统功能中发挥重要作用[１４].Ca２＋＋－ATP酶活性降低
会影响Ca２＋的转运而导致细胞内Ca２＋浓度增高,胞内过高的Ca２＋又可激活磷
脂酶使膜磷脂降解,使细胞膜通透性进一步增加,胞外Ca２＋顺浓度差又大量内
流继而加重神经细胞结构和功能的损害以致死亡
Mg－ATPas是线粒体中的另一种重要的二价阳离子,Ca含量的增加可能
会引起线粒体 Mg含量的变化.Mg是线粒体中许多重要酶的辅助因子,在
糖、脂肪和蛋白质代谢中发挥至关重要的作用.
本实验中各种ATPas活性的降低可能是因为大鼠一次力竭性游泳运动
后,大脑组织暂时性缺氧造成脂质过氧化反应增强及自由基清除能力减弱
(SOD、CAT、GSH－PX活性出现明显下降),细胞是最易受攻击的部位之一,
通过自由基链式反应或经过 MDA的作用使细胞膜受损伤,改变细胞膜的完整
性和流动性.而Na＋－K＋－ATP则不对称的镶嵌在细胞膜内,影响到其的活
性,继而影响到Ca２＋－ATP、Mg－ATPas的活性.
３．３　雪灵芝与力竭性运动的关系　运动组２(灌喂雪灵芝)与运动组１(灌喂生
理盐水)相比,SOD的活性强,可见雪灵芝能显著提高SOD清除自由基的能
力.运动组２与运动组１相比,CAT、GSH－PX大脑组织的含量高.提示雪
灵芝有提高机体大脑组织抗氧化酶的活性,提高机体淬灭自由基、减少过氧化
作用.运动组２与运动组１相比,ATPase活性升高,其原因可能是雪灵芝含
有丰富的生物碱、黄酮皂甙,生物碱、黄酮皂甙的抗大脑缺血的作用,抑制了力
竭运动造成的脑组织ATPase活性的降低,增强了运动中脑组织的能量供应,
延缓了中枢疲劳的发生.
结论
１、一次力竭性游泳运动可使大鼠大脑组织的总抗氧化能力降低,ATPase
活性降低.提示力竭性运动后机体大脑组织中的抗氧化能力下降,ATPase活
性降低,如果没有得到及时的恢复,将会导致运动能力下降,疲劳程度加深,进
而影响机体各组织的正常运行.
２、雪灵芝可有效地提高大鼠大脑组织抗氧化能力,延缓中枢疲劳的发生,
其作用机理有待于进一步研究.
参 考 文 献
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