口服高氧液抗小鼠運動性疲勞的作用及機制研究

1、口服高氧液抗小鼠運動性疲勞的作用及機制研究劉春然1,張國良1,徐禮鮮1（第四軍醫(yī)大學(xué):1口腔醫(yī)院麻醉科，陜西 西安 710032）A experimental study of hyperoxia solution taken orally on fatigue and its mechanism in mice induced by exerciseLIU Chun-Ran1, ZHANG Guo-Liang1, XU L i-Xian11Department of Anesthesiology,College of Stomatology, Fourth Military Medical

2、University , Xian 710032 , China【Abstract】AIM：To investigate the antifatigue effect of hyperoxia solution (HO) and its mechanism. METHODS：The mice were divided randomly into two groups: control group(C group) , hyperoxia solution group(HO group).Then each group was divided into three smaller groups

3、by dose, which were infused with balanced salt solution or HO at 0.15ml、0.25ml and 0.5ml per 10g.After the mice were infused intragastricly, the contents of muscle glucogen, lactic acid and malondialdehyde，the general ability of antioxidation and the energy of adenosine triphosphate enzyme were dete

4、rmined instantly and after swimming 30 minute while they were observed about common state. RESULTS：Hyperoxia solution group swam more actively and sank fewer than control group. The contents of lactic acid of hyperoxia solution group(8.9110.421.41mmol/L) were smaller significantly than those of cont

5、rol group (11.9112.011.34mmol/L,P0.05);the content of muscle glucogen of hyperoxia solution group(1.572.070.15mg/g) was bigger distinctly than those of control group (1.030.14mg/g,P0.05) ; the activity of adenosine triphosphate enzyme of hyperoxia solution group(1.101.490.12molPi/mgprot/hour) increa

6、sed more than those of control group(0.791.080.13molPi/mgprot/hour,P0.05);the content of malondialdehyde of hyperoxia solution group(17.7418.931.26 nmol/ mgprot) were smaller significantly than those of control group(20.5020.551.24nmol/mgprot,P0.05);the general ability of antioxidation of hyperoxia

7、solution group(175.87202.8722.00nkat/mgprot )increased more than those of control group (134.53137.3616.00nkat/mgprot,P0.05). CONCLUSION:HO can increase moving capability of mice significantly, and has antifatique effect. The mechanism may be that HO can increase the supply of oxygen and has anti-li

8、pid peroxidation effect.【Keywords】hyperoxia solution ; fatigue ; lactic acid ; muscle glucogen ; the activity of adenosine triphosphate enzyme ; malondialdehyde ; the general ability of antioxidation收稿日期： 修回日期：責(zé)任作者：徐禮鮮.Tel.(029)83376115 Email. Kqmzk作者簡介：劉春然（1975），男（漢族），遼寧省營口市人。碩士生（導(dǎo)師徐禮鮮）Tel.(029)833

9、76119 Email. liu59284【摘要】 目的：研究高氧液(HO)對小鼠的抗疲勞作用及其機制。方法：將昆明小鼠120只平均分為對照組（C組）和高氧液組（HO組），再根據(jù)劑量分為三組，每10克體重分別給予0.15ml、0.25ml和0.5ml的平衡鹽或高氧液。灌胃后即刻和游泳30min后檢測肌糖原含量、血清乳酸含量、三磷酸腺苷酶活力、丙二醛含量和總抗氧化能力并且觀察一般情況。結(jié)果：高氧液組小鼠較對照組泳動活躍，下沉率低。高氧液組血清乳酸含量（8.9110.421.41 mmol/L）明顯少于對照組（11.9112.011.34 mmol/L, P0.05），高氧液組肌糖原貯備（1.57

10、2.070.15 mg/g）明顯多于對照組（1.030.14 mg/g，P0.05)，高氧液組三磷酸腺苷酶活力（1.101.490.12molPi/mgprot/hour）比對照組（0.791.080.13molPi/mgprot/hour）增高明顯(P0.05)，高氧液組丙二醛含量（17.7418.931.26 nmol/ mgprot）明顯少于對照組(20.5020.551.24nmol/ mgprot, P0.05)，高氧液組總抗氧化能力（175.87202.8722.00nkat/ mgprot）比對照組（134.53137.3616.00nkat/ mgprot）增高明顯(P0.05

11、)。結(jié)論：HO對小鼠有顯著的抗疲勞作用,其機制可能與HO增加氧供及抗脂質(zhì)過氧化有關(guān)?！娟P(guān)鍵詞】 高氧液；疲勞；乳酸；肌糖原;三磷酸腺苷酶活力；丙二醛；總抗氧化能力【中圖號】R641 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A0 引言疲勞是機體在一定環(huán)境條件下，由于長時間或過于繁重、緊張的勞動（包括腦力和體力勞動）而引起的工作效率暫時明顯降低的一種生理病理現(xiàn)象。疲勞的發(fā)生機制目前尚不十分明確,可能主要與機體短期內(nèi)因大運動量消耗過多、缺氧、乳酸堆積引起人體內(nèi)環(huán)境紊亂有關(guān)，同時伴有低血糖、肌糖原和肝糖原耗竭1,2。既往對于抗疲勞作用主要著重于補充營養(yǎng)物質(zhì)、降低消耗和給予適量興奮方面的研究，尚無從液體給氧途徑探索抗疲勞效果。本

12、文運用液體攜氧方法，以血清乳酸含量、肌糖原含量、三磷酸腺苷酶活力、丙二醛含量、總抗氧化能力為指標(biāo)，探索高氧液體口服對小鼠的抗疲勞作用和耐受力，從而為增強機體運動機能，延緩疲勞提供新的途徑。1 材料和方法1.1 材料 健康昆明小鼠120只（第四軍醫(yī)大學(xué)實驗動物中心提供）,雄性,質(zhì)量1822g。以平衡鹽液為基液,用高氧液治療儀(西安高氧醫(yī)療設(shè)備有限公司生產(chǎn)，專利號：922412936)進(jìn)行光化學(xué)溶氧技術(shù),以氧流量為3 L/min,溶氧15min制成HO。乳酸含量，肌糖原含量，三磷酸腺苷酶活力，丙二醛含量，總抗氧化能力試劑盒為南京建成生物工程研究所產(chǎn)品，其它試劑均為分析純。80-2離心沉淀器(上海手

13、術(shù)器械廠),低溫離心機(Biofuge Heraeus ,德國產(chǎn)),752C紫外可見分光光度計,電熱恒溫水浴鍋(上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠) 。1.2方法 選擇健康昆明小鼠籠養(yǎng)，每籠5只，自由進(jìn)食和飲水。各組動物在實驗前均籠養(yǎng)2d。將昆明小鼠隨機均分為對照組（C組）和高氧液組（HO組），再根據(jù)劑量分為三組，每10克體重分別給予0.15ml、0.25ml和0.5ml的平衡鹽或高氧液。如此共分為12組,每組10只。灌胃后即刻和游泳30min后檢測血清乳酸含量、肌糖原含量、三磷酸腺苷酶活力、丙二醛含量和總抗氧化能力。1.2.1負(fù)重游泳實驗：給藥后小鼠尾根部負(fù)荷5體重的鉛皮即刻置游泳箱中游泳，泳箱60cm40

14、cm50cm，水溫25左右。在游泳時觀察小鼠的一般情況：泳動靈敏性、停靠時間、次數(shù)、下沉率。1.2.2 給藥后即刻和游泳30min后摘眼球取血測定血清乳酸含量；取腦組織測定丙二醛含量、總抗氧化能力；取右后肢股四頭肌測定肌糖原含量、三磷酸腺苷酶活力，按照試劑盒說明操作。統(tǒng)計學(xué)處理 計量數(shù)據(jù)以cs表示, 用SPSS10.0統(tǒng)計軟件,采用單因素方差分析和LSD-t檢驗比較小鼠運動前后血清乳酸含量、肌糖原含量、三磷酸腺苷酶活力、丙二醛含量和總抗氧化能力的差別，P0.05認(rèn)為有顯著差異。2 結(jié)果2.1 一般情況 高氧液組小鼠較對照組泳動較靈敏，泳動有力，對外界反應(yīng)性較好，30min下沉率：對照組為93.

15、33，而高氧液組為56.67，明顯低于C組（P0.05）。2.2 HO對肌糖原和血清乳酸含量含量的影響 結(jié)果顯示運動后小鼠的肌糖原各組均減少，但是服用高氧液組減少的量顯著小于對照組(P0.05)，而血清乳酸含量各組均增加，但是服用高氧液組顯著少于對照組 (P0.05，見 Tab 1)。表1 口服高氧液對運動小鼠肌糖原含量和血清乳酸含量的影響（n=10,cs）Tab 1 Effects of hyperoxia solution taken orally on the contents of lactic acid and muscle glucogen of the mice induced

16、by exercise（n=10,cs）group muscle glucogen lactic acid(mg/g ) (mmol/L) 0min 30 min 0 min 30 minC1 2.680.29 1.030.12 7.510.91 12.011.30 C2 2.660.29 1.030.14 7.130.90 11.961.34C3 2.640.26 1.030.13 6.980.96 11.911.05 HO1 2.630.22 1.610.14* 7.310.92 10.421.33* HO2 2.710.31 2.070.14* 7.610.78 8.911.41* HO

17、3 2.610.22 1.570.15* 7.240.72 10.311.19*P0.05 vs C. C：control group；HO：hyperoxia solution group；1:0.015ml/g;2：0.025ml/g ;3：0.05ml/g .2.3 HO對Na+，K+-ATP酶活力和Ca2+-ATP酶活力的影響 結(jié)果顯示運動后小鼠的Na+，K+-ATP酶活力和Ca2+-ATP酶活力各組均增加，但是服用高氧液組均較對照組增加顯著(P 0.05 ,見Tab 2)。表2 口服高氧液對運動小鼠Na+，K+-ATP酶活力和Ca2+-ATP酶活力的影響（n=10,cs）Tab 2

18、Effects of hyperoxia solution taken orally on the activity of Adenosine Triphosphate enzyme of the mice induced by exercise（n=10,cs） group Na+，K+-ATP Ca2+-ATP （molPi/ mgprot /hour） （molPi/mgprot /hour） 0 min 30 min 0 min 30 minC1 0.700.11 1.050.13 0.500.11 0.790.10 C2 0.700.11 1.020.10 0.500.12 0.80

19、0.10C3 0.700.10 1.080.13 0.500.11 0.810.10 HO1 0.690.10 1.210.10* 0.500.11 1.100.12* HO2 0.700.12 1.490.12* 0.510.11 1.320.11* HO3 0.700.12 1.220.10* 0.510.10 1.120.12*P0.05 vs C.C，HO，1，2 and 3 same as Tab 1.2.4 HO對丙二醛含量和總抗氧化能力的影響 結(jié)果顯示運動后小鼠的丙二醛含量各組均增加，但是服用高氧液組均顯著少于對照組 (P 0.05)。而總抗氧化能力各組均減少，但是服用高氧液組減

20、少的量顯著小于對照組(P 0.05 Tab 3)。表3 口服高氧液對運動小鼠丙二醛含量和總抗氧化能力的影響（n=10,cs）Tab 3 Effects of hyperoxia solution taken orally on the contents of malondialdehyde and the general ability of antioxidation of the mice induced by exercise（n=10,cs）group malondialdehyde the general ability of antioxidation （nmol/ mgprot）

21、 （nkat/ mgprot） 0 min 30 min 0 min 30 minC1 16.161.06 20.501.15 111.3921.17 134.5316.00C2 16.170.96 20.511.12 109.3921.67 135.0314.00C3 16.211.09 20.551.24 108.8917.00 137.3615.67 HO1 16.211.00 18.911.26* 110.8920.67 176.0416.17* HO2 16.170.99 17.741.06* 111.0521.84 202.8717.67* HO3 16.211.01 18.931

22、.21* 110.7225.17 175.8722.00*P0.05 vs C. C，HO，1，2 and 3 same as Tab 1.3 討論尋求增強運動員體能，延緩疲勞產(chǎn)生和加快疲勞消除是當(dāng)今運動醫(yī)學(xué)界十分關(guān)注的研究課題。疲勞主要指活動使工作能力和身體機能暫時降低的現(xiàn)象3。本實驗結(jié)果證實口服高氧液能使運動小鼠游泳活躍，泳動有力，對外界反應(yīng)性較好，下沉率降低。本實驗結(jié)果證實口服高氧液能使運動小鼠糖原消耗減少。糖原是運動最重要能源，其儲量多少直接決定運動能力的強弱4,5。并且糖酵解減少。因為高氧液能夠增加組織和器官的氧供，可以減少糖酵解，增加有氧代謝。而糖酵解的產(chǎn)物乳酸的增多，會使肌肉pH

23、值降低，進(jìn)而引起一系列生化改變，是導(dǎo)致疲勞產(chǎn)生的重要原因。本實驗結(jié)果證實口服高氧液能使運動小鼠三磷酸腺苷酶活力增強。ATP酶存在于組織細(xì)胞及細(xì)胞器的膜上,是生物膜上的一種蛋白酶,主要分解ATP而供能,ATP酶活力的大小是各種細(xì)胞能量代謝及功能有無損傷的重要指標(biāo),機體在缺氧及疾病狀態(tài),ATP酶受到損傷,活力下降,影響機體能量的供應(yīng)。Na+,K+-ATP酶和Ca2+ATP酶的活力明顯增高。以此可認(rèn)為,高氧液能提高Na+,K+-ATP 酶和Ca2+-ATP酶的活力,增強機體對疲勞的耐受性。本實驗結(jié)果證實口服高氧液能使運動小鼠丙二醛含量減少。近年研究表明,運動造成骨骼肌脂質(zhì)過氧化可導(dǎo)致肌纖維膜及線粒體

24、膜等生物膜損傷,從而引發(fā)細(xì)胞代謝和功能紊亂,使肌肉工作能力下降進(jìn)而產(chǎn)生疲勞6。本實驗表明,游泳運動可使機體腦丙二醛含量有所增高,提示機體脂質(zhì)過氧化增強。丙二醛是自由基反應(yīng)的最終產(chǎn)物,是造成細(xì)胞膜損傷的物質(zhì)基礎(chǔ),也是脂質(zhì)過氧化速度和強度測定的指標(biāo)。脂質(zhì)過氧化多為自由基攻擊生物膜造成的后果。高氧液能顯著降低腦丙二醛含量,說明其有抗氧化作用。并且高氧液能使運動小鼠總抗氧化能力增強。正常情況下,機體內(nèi)氧自由基不斷地產(chǎn)生,同時也不斷的被自由基清除劑清除。并維持在一個正常的生理水平,使機體氧化與抗氧化保持動態(tài)平衡。然而,如果自由基的產(chǎn)生不足,或是過量提示體內(nèi)抗氧化酶活性減弱,維生素,谷胱苷肽等抗氧化劑含量

25、降低,都會破壞這種動態(tài)平衡,導(dǎo)致各類疾病和機體衰老。綜上所述，高氧液有利于小鼠運動耐力的提高，減少無氧代謝產(chǎn)物的生成，從而降低體內(nèi)能源物資的消耗，延緩疲勞的產(chǎn)生。高氧液通過對基液進(jìn)行溶氧活化處理,使其含有高濃度溶解氧,具有高氧分壓(PaO2 = 80100kPa) . 因此,給予高氧液能增加機體組織氧供,提高氧的利用,改善微循環(huán),糾正缺氧7 。高氧液經(jīng)過紫外線輻射充氧后,含有一定濃度的活性氧(O3),Peralta等和Bocci等的系列研究認(rèn)為細(xì)胞外給予活性氧具有誘導(dǎo)細(xì)胞的抗氧化能力,減弱氧自由基對組織的損傷8 。O3還能提高紅細(xì)胞變形能力,降低血小板凝聚力,增加纖維蛋白溶解度,有利于改善血液

26、流變學(xué)指標(biāo);而且能調(diào)節(jié)細(xì)胞鈣離子濃度,對器官缺血損傷有一定防治作用9。高氧液抗疲勞作用機制有待于進(jìn)一步深入探討?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 侯悅.軍隊衛(wèi)生學(xué).人民衛(wèi)生出版社，1998.384-389.Hou Y. Military Hygiene. Peoples Medical Publishing House，1998;384-389.2 王蘭，剛葆琪.現(xiàn)代勞動衛(wèi)生學(xué).人民衛(wèi)生出版社，1994.15-20.Wang L，Gang BQ. Modern Labor Hygiene. Peoples Medical Publishing House，1994;15-20.3 楊靜宜，陸一帆.評價消除疲勞效

27、果指標(biāo)敏感性的研究.北京體育大學(xué)學(xué)報，1994;17(3):37-42.Yang JY,Lu YF.Study on the Sensitivity of Selected Indexes of Fatigue EliminationJJ of Beijing University of Physical Education,1994;17(3):37-42.4 Dela F. On the influence of physical training on glucose homeostasisJ.J Acta Physiol Scand ,1996;635:1-41.5 Nakatani A ,Han DH ,Hansen PA,et al.Effect of endurance exercise trainingon muscle glycogen supercompensation in ratsJ.J Appl Physiol,1997;82(2):711-715.6 Vollest