刺五加提取物對無氧運動訓練效果的影響

宋廣俠，吳江濤

（徐州生物工程職業技術學院 體育系，江蘇 徐州221006）

刺五加為五加科植物，我國的傳統滋補性中藥材，在我國大部分地區廣泛分布［1－2］.刺五加主要活性成分為刺五加苷、刺五加多糖、刺五加總黃酮等，對人體具有多種調節功能，在治療心腦血管疾病、糖尿病、神經系統疾病中得到了應用［3－7］.歐美國家將刺五加稱為“西伯利亞人參”，認為其具有抵抗壓力和減輕疲勞的功效，可以提高運動員在運動期間的氧氣使用，顯著增強運動耐力和恢復速度［8］.我國人民的膳食結構與歐美國家不同，飲食中蛋白質含量較低，而碳水化合物含量較高，若完全按照歐美國家的無氧訓練模式進行訓練，可能會造成人員疲勞，訓練效果下降.我國中藥功能廣泛，其中不乏具有提高機能，避免運動損傷，提高運動效果的藥物，經過制備可以作為優秀的運動補劑［9］.近年來，針對刺五加提高運動能力的研究已有大量報道.本文主要研究刺五加提取物對無氧運動訓練效果的影響.

1 材料與方法

1.1 刺五加提取物的制備

刺五加提取物參考刺五加注射液（沈陽藥科大學提供，批號：980830）的制備方法［10］.首先，取干燥的東北產刺五加根莖10kg，粉碎后用篩網過濾，加入10倍體積蒸餾水，回流法抽提（反應3次，時間分別為3，2，1h）.其次，將濃縮液保存于4 ℃冰箱24h，通過0.22μm 孔徑的濾膜過濾，大孔吸附樹脂法濃縮，可得到棕色浸膏.最后，在小孔樹脂上樣，得濃縮浸膏，經ODS中壓層析提純，得到注射用刺五加提取物.經高效液相色譜分析，1g提取物中含有150mg刺五加苷，120mg刺五加多糖，12.5mg刺五加總黃酮，11mg化合物.取50mL生理鹽水溶解1g提取物，保存于4 ℃冰箱.

1.2 實驗動物

實驗選用SPF級雄性SD 大鼠（河北省實驗動物中心）.大鼠的平均體質量為（210.00±11.75）g，平均體長為（18.5±0.2）cm.大鼠飼養于國家甲級動物房，每籠隨機挑選8只.生長期維持飼料喂養，飲用無菌蒸餾水，自由進食和飲水，每天由專業人員喂食并打掃環境.飼養房的室溫為（22.5±1.0）℃，濕度為（50±5）%.飼養環境的晝夜變化由燈光控制，日照時間（燈光開啟時間）為7：30～21：30.

將篩選出的90只大鼠隨機分為3組，分別為安靜對照組（每日不訓練，不補充藥物）、運動對照組（每日訓練，只補充蒸餾水）、藥物運動組（每日訓練，訓練前1h，灌胃1mL補充刺五加提取物，訓練結束1h后，灌胃補充刺五加提取物）.

1.3 實驗模型設計

大鼠負重游泳運動模型參考文獻［11］，并做相應調整.在實驗開始前，所有大鼠進行為期3d的游泳技能訓練.泳池規格為1.0m×1.5m，水深為40cm，水溫為（31±2）℃.第1天，適應水中環境，靜水池中無負重狀態自由游泳30min.第2天，采用大鼠尾部基底負重法，負重其自身質量的10%，游泳30 s，休息1min，連續進行20次訓練.第3天，負重其自身質量的12%，游泳30s，休息1min，連續進行20次訓練.第3次的游泳訓練等同于篩選測試.

如果在訓練過程中，大鼠出現3次下沉時間超過10s的情況，即被認為游泳能力差，不符合實驗要求，將被淘汰.如果在3d的游泳訓練中，大鼠表現異常，如精神萎靡、肢體不協調、口鼻出血、眼球充血和皮毛不順等現象，也將被淘汰.完成上述游泳技能學習的大鼠休息2d，然后進入正式實驗.

實驗共進行8周，每次游泳30s，休息1min，訓練20組，第1周共進行5d的訓練.除安靜觀察組大鼠外，第1周各組大鼠負重其自身質量的12%游泳，第2周負重14%，第3周負重16%，第4周負重18%.之后的4周，每周增加負重2%，其他的訓練方案不變.在任一訓練階段，當大鼠因負重過大影響游泳時，則停止增加負重，仍按計劃訓練.如果大鼠在訓練后出現患病、死亡的情況，無法進行訓練，也認為其只保存原有負重.只有大鼠完成一周5次的訓練，才認為該大鼠完成了目前負重下的訓練.

1.4 血液與組織樣品采集

實驗結束后，對大鼠進行腹主動脈采血.取1mL 全血用于血紅蛋白測定，剩下的血制備成抗凝血和血清進行檢測.將大鼠立即斷頸處死，全身消毒后，用RPMI 1640型細胞基礎培養基（美國Sigma公司）沖洗腹腔，從腹腔沖洗液中分離出腹腔巨噬細胞，接種至24孔細胞培養板中.

冰上分離大鼠心、肝、脾、肺、腎、腦組織和骨骼肌，用生理鹽水沖洗干凈.取部分置于預冷生理鹽水中，制備成質量分數為10%的組織勻漿，在4 000g離心條件下，離心10min.取上清液，于4 ℃冰箱中保存，剩余部分保存于液氮中，等待進一步檢測.

1.5 生理指標的測定

采用BSBS－330型全自助生化分析儀（深圳市邁瑞生物醫療股份有限公司）測定血清、肌肉、心臟、腦組織、肝臟組織勻漿的常規生化指標.采用液氮研磨法處理大鼠的肌肉樣品.采用大鼠骨骼肌成分分析試劑盒（南京市建成科技有限公司）檢測大鼠骨骼肌成分.采用相關試劑盒（上海市生工生物工程有限公司）檢測糖酵解酶類.采用相關試劑盒（上海市杰美基因醫藥科技有限公司）檢測線粒體酶類.

1.6 數據統計

采用SPSS 18.0進行統計學處理.計量資料以均數±標準差（±s）表示，采用t檢驗；計數資料以百分比表示，采用x2檢驗.p＜0.05為差異具有統計學意義.

2 實驗結果與分析

2.1 運動能力評估

與運動對照組相比，藥物運動組的SD 大鼠在負重游泳的能力上有明顯提高（p＜0.05）.當負重達到其自身質量的20%時，運動對照組中已有18只大鼠無法繼續負重訓練，而藥物運動組有24只大鼠可以繼續訓練.當負重增至其自身質量的24%時，運動對照組的所有大鼠均無法負重游泳，已達到負重極限，而藥物運動組中有4只大鼠可以繼續訓練.當負重達到其自身質量的26%時，藥物運動組仍有1只大鼠可以完成負重訓練.

2.2 動物體質量和食欲變化

實驗組大鼠體質量均自然增長，其中，安靜對照組的大鼠體質量增長最為明顯，與各組相比差異具有統計學意義（p＜0.05）.與運動對照組相比，3個體質量增長均較慢，差異無統計學意義（p＜0.05）.

2.3 補充刺五加提取物對大鼠無氧訓練運動能力的影響

補充刺五加提取物的無氧運動訓練對大鼠生理生化指標的影響，結果如表1所示.表1中：與運動對照組比較，上標“?！贝韕＜0.05，“＃?！贝韕＜0.01.

由表1可知：安靜對照組的肌糖原和肝糖原數值最低，運動對照組和藥物運動組相比，差異具有統計學意義（p＜0.05）；運動對照組的血尿素（BUN）含量與安靜對照組相比，差異具有高度統計學意義（p＜0.01），藥物運動組較運動對照組BUN 的含量下降，差異具有統計學意義（p＜0.05）；運動對照組肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LDH）、血乳酸（LAC）含量較安靜對照組明顯升高，差異具有統計學意義（p＜0.05），而藥物運動組的這3項的數值與運動對照組相比明顯下降，差異具有高度統計學意義（p＜0.01），與安靜對照組相比，差異無統計學意義；運動對照組的超氧化物歧化酶（SOD）含量降低，與安靜對照組相比差異具有高度統計學意義（p＜0.01），藥物運動組SOD 數值上升與運動對照組差異無統計學意義（p＜0.05），與安靜對照組差異不具有統計學意義（p＞0.05）.

表1 無氧運動訓練對大鼠生理生化指標的影響Tab.1 Effects of anaerobic exercise training on physiological and biochemical indexes of the mice

2.4 大鼠肌肉組分分析

無氧訓練對各組大鼠肌肉組分的影響，結果如表2 所示.表2 中：與運動對照組比較，上標“＊”代表p＜0.05.由表2 可知：8周的無氧運動訓練顯著地增加了雄性大鼠肌肉的糖原含量（p＜0.05），安靜對照組大鼠肌肉的糖原含量僅為藥物運動組的68%和運動對照組的61%；大鼠肌肉的總蛋白和含水量的影響，差異無統計學意義.

表2 無氧訓練對大鼠肌肉組分分析Tab.2 Analysis of anaerobic exercise training on muscle components of the mice %

2.5 酶活性分析

大鼠肌肉的酶活性均在30 ℃的環境下進行測定，經過8周訓練后的結果如表3所示.表3中：與運動對照組比較，上標“＊”代表p＜0.05.

從表3可知：在藥物運動組、安靜對照組及運動對照組中，己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶差異不具有統計學意義（p＞0.05）；而藥物運動組乳酸脫氫酶（LDH）活性提高35.01%，顯著高于運動對照組和安靜對照組（p＜0.05）；藥物運動組大鼠肌肉線粒體標志酶檸檬酸合成酶的活性較運動對照組顯著降低（p＜0.05），僅為對照組的35.71%；運動對照組細胞色素C氧化酶活性較其他兩組，其差異不具有統計學意義（p＞0.05）.

表3 大鼠肌肉的酶活性Tab.3 Muscle enzyme activity of the mice nkat·g－1

2.6 刺五加提取物對不同組織中含量及NOS酶活性的影響

經過8周無氧訓練后，刺五加提取物對大鼠不同組織中一氧化氮（NO）含量及一氧化氮合酶（NOS）酶活性的影響，如表4所示.表4中：與安靜對照組比，上標“＃?！贝韕＜0.05；與運動對照組相比，上標“＊＊”代表p＜0.05.

從表4可知：運動對照組大鼠心肌和肝臟組織中NO 的含量低于安靜對照組（p＜0.05），而藥物運動組大鼠心肌和肝臟組織中NO 的含量高于運動對照組（p＜0.05）；各組大鼠組織中NOS酶候選存在明顯差異.通過組內比較發現，在安靜對照組中的NOS酶活性，腎臟＞肝臟＞腦組織＞心??；在運動對照組中的NOS酶活性，腎臟＞腦組織＞肝臟＞心??；在藥物運動組中的NOS酶活性，腎臟＞心?。灸X組織＞肝臟.通過組間比較發現，藥物運動組大鼠心肌中NOS酶活最高，較運動對照組和安靜對照組，其差異均具有統計學意義；安靜對照組大鼠肝臟中NOS酶活最高，較運動對照組和藥物對照組，其差異均具有高度統計學意義（p＜0.05）；運動對照組大鼠腦組織中NOS酶活最高，較安靜照組和藥物運動組，其差異均具有統計學意義（p＜0.05）；運動對照組和藥物運動組大鼠腎臟組織中NOS酶活較安靜對照組均顯著提高（p＜0.05）.

表4 不同組織中NO 含量和NOS酶活性的變化Tab.4 Changes of NO content and NOS enzyme activity in different tissues

2.7 免疫相關因子表達水平分析

經過8周訓練后，大鼠腹腔巨噬細胞分泌的兩種細胞因子（IL－1，IL－6）水平，如表5所示.從表5 可知：藥物運動組的細胞因子（IL－1，IL－6）水平明顯高于運動對照組和安靜對照組（p＜0.05），這表明訓練對大鼠的IL－1，IL－6的表達有正調節的作用.證明使用刺五加提取物后會再次提高IL－1，IL－6的表達水平.在運動對照組和藥物對照組中，腫瘤壞死因子（TNF）的表達水平未發生現在變化，說明無氧運動和刺五加提取物對TNF的表達水平無明顯作用.

表5 大鼠免疫相關分子表達水平分析Tab.5 Analysis on the expression of mice′s immune molecules μg·mL－1

3 討論

前期的研究表明：大鼠使用刺五加之后，體質量的增長速度明顯高于對照組.但是，在實驗中藥物運動組的無氧運行訓練效果較運動對照組提升較為明顯.因此，認為刺五加提取物可以幫助SD 大鼠在無氧運動訓練中提高訓練效果［12］.比較各組SD 大鼠的體質量可知：經過大負重無氧訓練，藥物組大鼠的體質量增長速度低于運動對照組，同時，大鼠的無氧負重運動能力得到了提高.實驗結果表明：雖然藥物運動組大鼠體質量保持較慢的增長速度，但是運動能力（力量、運動時間、運動耐力）得到了較為明顯地提升.這可能是因為刺五加幫助大鼠增加肌肉的同時，降低了脂肪含量，達到了增肌減脂的功能.但這種現象具體的機制目前并不清晰，需要通過進一步研究證明.

實驗結果表明：藥物運動組大鼠的SOD 活性明顯高于運動對照組（p＜0.05），而MDA 的質量摩爾濃度又明顯低于運動對照組（p＜0.05），表面刺五加提取物在無氧運動中可以保護機體免受氧化損傷，提高機體的抗氧化能力.已知的刺五加藥理功能為提高機體SOD 酶活［13］，增強自由基清除能力，同時抑制自由基的合成，減少以MDA 為主的脂質過氧化產物的數量，進而提高機體的抗氧化能力.這一藥理功能再次與實驗結果相吻合.

研究結果表明：在刺五加提取物的作用下，可以顯著提高乳酸脫氫酶的活性，表明此刻大鼠的糖酵解速度加快，證明提高了乳酸的生產能力.雖然大鼠乳酸的產量明顯提高，但是由于刺五加提取物可以穩定紅細胞膜結構，導致BUN 含量明顯下降，因此，藥物運動組大鼠未出現明顯的乳酸堆積現象.

研究結果表明：運動對照組大鼠心肌和肝臟中的NO 含量明顯低于安靜對照組（p＜0.05），證明大強度無氧訓練抑制了NO 的產生，而在藥物運動組中，這一現象得到了明顯改善.研究表明，長期的運動訓練人員血清中NOS活性在任何狀態下均高于對照組，即運動訓練可以有效提高人體NOS活性.研究結果表明：藥物運動組的心肌中總NOS活性較運動對照組明顯增高（p＜0.05），而腦和肝臟組組中總NOS酶活性顯著低于運動對照組（p＜0.05）.已有研究指出，中樞神經系統中的NO 濃度過高，將產生毒性作用，發生氧中毒.文中研究證明刺五加提取物對腦組織具有一定保護作用，在大負荷無氧運動中可以避免腦組織被過量的NO 損傷.

經過無氧負重訓練，運動對照組SD 大鼠的免疫學指標（IL－1，IL－6）較安靜對照組有明顯下降（p＜0.05），表明長時間的無氧運動訓練，影響了SD 大鼠的免疫系統，降低了大鼠的免疫力.但是藥物運動組在連續使用刺五加提取物后，提高了其免疫學指標的表達量（p＜0.05），表明刺五加提取物對機體的免疫系統存在正調節的功能，可以保證SD 大鼠在無氧運動訓練后仍然具有較為正常免疫學指標，避免疾病發生.

通過實驗可以認為，刺五加提取物對無氧運行訓練效果具有一定的提升作用，值得對刺五加提取物運動補劑的特性進行進一步研究.

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