遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠對(duì)大鼠一次性力竭運(yùn)動(dòng)骨骼肌CK、CK—MM、LDH指標(biāo)的影響

摘 要：運(yùn)用新型康復(fù)材料遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠作為干預(yù)手段探討對(duì)大鼠一次性力竭運(yùn)動(dòng)骨骼肌CK、CK-MM、LDH指標(biāo)的影響。將88只雄性SD大鼠分成11組（A組：安靜對(duì)照組：1組；B組：運(yùn)動(dòng)后自然恢復(fù)組，即模型組：4組；C組：運(yùn)動(dòng)后+熱水組，即模型+熱水組：3組；D組：運(yùn)動(dòng)后遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠干預(yù)組，即模型+陶瓷微珠組：3組）。利用跑臺(tái)實(shí)驗(yàn)大鼠運(yùn)動(dòng)至力竭，各組大鼠分別于安靜時(shí)、運(yùn)動(dòng)后即刻、運(yùn)動(dòng)后24、48和72 h，測(cè)各個(gè)時(shí)相點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示：遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠組運(yùn)動(dòng)后24和48 h各時(shí)相血CK、CK-MM、LDH酶活性均低于常規(guī)恢復(fù)組與運(yùn)動(dòng)組。結(jié)果表明：遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠療法具有減小骨骼肌細(xì)胞膜通透性，有利于骨骼肌微損傷的康復(fù)。

關(guān) 鍵 詞：運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)；遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠；骨骼肌微損傷；康復(fù)；大鼠

中圖分類號(hào)：G804.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-7116（2013）03-0125-05

遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠作為新型的康復(fù)、理療材料，目前在國(guó)內(nèi)外還是一個(gè)嶄新的領(lǐng)域[1-2]。長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)、訓(xùn)練、比賽不習(xí)慣的長(zhǎng)時(shí)間和（或）高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后發(fā)生的骨骼肌纖維微細(xì)損傷[3]，即運(yùn)動(dòng)性肌肉損傷（Exercise-induced muscle damage，EIMD）[4]，比比皆是。骨骼肌損傷與微損傷的治療、恢復(fù)一直都是體育康復(fù)界的熱點(diǎn)話題，其中肌細(xì)胞代謝功能紊亂、血液生化和肌電指標(biāo)異常、肌細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)改變及收縮功能下降等都是EIMD的基本特征[3，5]，而且其具有延遲性，并伴隨延遲性肌肉酸痛（Delayed On-set Muscle Soreness，DOMS）[5-6]，常規(guī)的理療方法很難在短時(shí)間有效解決這個(gè)問(wèn)題，并且理療儀器需要復(fù)雜的操作，需要專人負(fù)責(zé)，耗時(shí)耗力。直至今日，現(xiàn)代理療方法發(fā)展有激光、微波、超聲波、音頻電、藥物離子導(dǎo)入等；發(fā)展了磁、冷、電、熱穴位等新儀器；進(jìn)一步可能發(fā)展無(wú)創(chuàng)痛穴位療法，當(dāng)然還有遠(yuǎn)紅外陶瓷系列理療新技術(shù)，是屬于物理療法新型技術(shù)，目前已經(jīng)被少量實(shí)驗(yàn)研究證明。

遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠能夠發(fā)射波長(zhǎng)為8～14 μm的遠(yuǎn)紅外線，和人體皮膚紅外吸收特性相同，和其他保健材料相比具有更強(qiáng)的輻射能力，具有良好的熱效應(yīng)和共振效應(yīng)，其共振效應(yīng)使生物分子產(chǎn)生共振吸收效應(yīng)，使生物的分子能級(jí)激發(fā)而處于較高的共振能級(jí)，改善人體微循環(huán)，促進(jìn)人體血液循環(huán)和新陳代謝。這是一種新型的理療材料，由清華大學(xué)新型陶瓷與精細(xì)工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室863項(xiàng)目研制的YL-2.0-1型遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠[7-8]，已在臨床、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，且具有各項(xiàng)良好性能，使用簡(jiǎn)便易行，已經(jīng)在2008年北京奧運(yùn)會(huì)投入使用，并取得良好效果[9]。為了探尋遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠對(duì)骨骼肌損傷與微損傷的治療作用及其作用機(jī)理，本研究利用遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠作為干預(yù)手段，探索其對(duì)動(dòng)物和運(yùn)動(dòng)員骨骼肌損傷與微損傷的治療作用，觀察、驗(yàn)證其效果，以便讓遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠在運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域的廣泛使用提供實(shí)證依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象與分組

清潔級(jí)標(biāo)準(zhǔn)健康8周齡雄性SD大鼠88只，體重（290±30） g，飼養(yǎng)條件：大鼠分籠飼養(yǎng)，每籠8只。飲用純凈水，自由進(jìn)食，控制室內(nèi)溫度18～22 ℃，濕度30%～50%，通風(fēng)良好，飼養(yǎng)籠選用塑料制品，并配用不銹鋼罩、塑料吸水瓶和不繡鋼吸水管，墊料為消毒碎木屑，每周更換5次。大鼠、飼料均由北京維通利華試驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供，在北京體育大學(xué)動(dòng)物房飼養(yǎng)。

適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后隨機(jī)分組，每組8只，稱重后符合實(shí)驗(yàn)要求，各組動(dòng)物喂養(yǎng)2周后進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)，并在正式試驗(yàn)前進(jìn)行一次5～10 min的跑臺(tái)適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)，各運(yùn)動(dòng)組大鼠在動(dòng)物跑臺(tái)上進(jìn)行一次性下坡跑運(yùn)動(dòng)，速度為16～20 m/min，坡度為-16°，5 min運(yùn)動(dòng)，2 min休息，總運(yùn)動(dòng)時(shí)間為120 min。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中采用人工驅(qū)趕和聲刺激，不使用電刺激。運(yùn)動(dòng)中如不能堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)，休息2 min后繼續(xù)，運(yùn)動(dòng)足120 min，期間不能完成運(yùn)動(dòng)的剔除，安靜對(duì)照組大鼠不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)共分4組：

A組：安靜對(duì)照組，1組；

B組：運(yùn)動(dòng)后自然恢復(fù)組，即模型組，4組；

C組：運(yùn)動(dòng)后+熱水組，即模型+熱水組，3組；

D組：運(yùn)動(dòng)后遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠干預(yù)組，即模型+陶瓷微珠組，3組。

一次性運(yùn)動(dòng)疲勞后，遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠干預(yù)組將加熱至45 ℃左右的遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠裝入自制袋中，透明膠布綁于大鼠雙腿上熱敷15 min，休息10 min；熱水組將加熱至45 ℃左右的熱水裝入自制熱水袋中，透明膠布綁于大鼠雙腿上熱敷15 min，休息10 min，然后開始采集血樣。

1.2 時(shí)相點(diǎn)的選取

按照分組類別，各組大鼠分別于安靜時(shí)、運(yùn)動(dòng)后即刻、運(yùn)動(dòng)后24、48和72 h，采取血樣進(jìn)行測(cè)試，選取的具體指標(biāo)是LDH、CK、CK-MM。

1.3 樣本采集、處理和測(cè)試

用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%戊巴比妥鈉（25 mL/kg體重）腹腔注射麻醉大鼠并取心臟血。每組于運(yùn)動(dòng)后即刻、24、48、和72 h分別取一側(cè)股動(dòng)脈血2管，一管為EDTA抗凝劑真空管，取血2 mL，用于檢測(cè)血漿CK、CK-MM；另一管取血5 mL，靜置30 min后3 000 r/min離心15 min，分離血清，用來(lái)檢測(cè)血清LDH。

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)具體方法：

1）血清肌酸激酶（CK）及肌酸激酶同工酶（CK-MM）采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法（ELISA）；

2）乳酸脫氫酶（LDH）采用比色法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)均通過(guò)SPSS for Windows 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理，最后的測(cè)試結(jié)果均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（ ±s）表示，組內(nèi)及組間的兩兩比較采用單因素方差分析（One-Way ANOVA），方差具有齊次性時(shí)，用 Least-Significant Difference（LSD）復(fù)選項(xiàng)進(jìn)行多重比較，對(duì)誤差率不進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)方差不具備齊次性時(shí)，用Tamhane’s T2法復(fù)選項(xiàng)進(jìn)行各組均值多重比較，顯著性差異水平（P<0.05），非常顯著性差異水平（P<0.01）。

2 研究結(jié)果及分析

2.1 血清LDH的變化

乳酸脫氫酶（LDH）B組運(yùn)動(dòng)后即刻均升到最高，都非常顯著高于A組（P<0.01），其后逐漸降低，48 h達(dá)到最低點(diǎn)，再逐漸升高；運(yùn)動(dòng)后24 h，B、C兩組LDH持續(xù)下降，都明顯低于同組運(yùn)動(dòng)后即刻（P<0.05），但B、C組之間沒(méi)有顯著性差異，而D組下降速度更快，與B、C組同時(shí)相比較有顯著差異性（P<0.05）；運(yùn)動(dòng)后48 h，B、C兩組LDH繼續(xù)降低，都非常顯著低于同組運(yùn)動(dòng)后即刻（P<0.01），但B、C組之間沒(méi)有顯著性差異，而D組則保持低水平，與B、C組同時(shí)相比較有顯著差異性（P<0.05）；運(yùn)動(dòng)后72 h，各組LDH出現(xiàn)反彈狀態(tài)，較運(yùn)動(dòng)后48 h有上升趨勢(shì)，B、C組上升較快，D組在陶瓷微珠干預(yù)下，仍然維持在較低位，與B、C組同時(shí)相間比較有顯著性差異（P<0.05）（見(jiàn)表1）。

2.2 血清CK及同工酶 CK-MM的變化

B組運(yùn)動(dòng)后即刻CK均達(dá)到最高，非常顯著高于對(duì)照組（P<0.01），其后逐漸降低；運(yùn)動(dòng)后24 h，B、C兩組CK仍處于較高狀態(tài)，明顯高于對(duì)照組（P<0.05），而D組與B、C兩組同時(shí)相比較，有非常明顯的降低（P<0.01）；B、C、D 3組運(yùn)動(dòng)后48和72 h與對(duì)照組已無(wú)顯著性差異，與同組運(yùn)動(dòng)后即刻比較，有非常明顯下降（P<0.01）；與B、C兩組相比，D組運(yùn)動(dòng)后72 h血清CK值顯著低于B、C組的對(duì)應(yīng)時(shí)相，與同組48 h比較有明顯下降（P<0.05），B、C組則沒(méi)有差異性，48 h相同時(shí)相間無(wú)顯著性差異（P> 0.05）（見(jiàn)表2）。

血清CK及CK-MM的變化情況相類似，B組運(yùn)動(dòng)后即刻CK-MM均達(dá)到最高，非常顯著高于對(duì)照組（P<0.01），其后逐漸降低；運(yùn)動(dòng)后24 h，B、C兩組CK-MM仍處于較高狀態(tài)，明顯高于對(duì)照組外（P<0.05），而D組與B、C兩組同時(shí)相比較，有非常明顯的降低（P<0.01）；B、C、D 3組運(yùn)動(dòng)后48和72 h CK-MM值與對(duì)照組已無(wú)顯著性差異，與同組運(yùn)動(dòng)后即刻對(duì)比，有非常明顯下降（P<0.01）；與B、C兩組比較，D組運(yùn)動(dòng)后72 h血清CK-MM值顯著低于B、C兩組的對(duì)應(yīng)時(shí)相，與同組48 h相比有明顯下降（P<0.05），B、C組則沒(méi)有顯著差異性，48 h相同時(shí)相間無(wú)顯著性差異（P>0.05）（見(jiàn)表3）。

CK與CK-MM是同工酶，在同一時(shí)相比較時(shí)趨勢(shì)是一致的：先升高后降低，D組在運(yùn)動(dòng)后24 h就恢復(fù)到安靜時(shí)的水平，而B、C兩組在運(yùn)動(dòng)后48 h才回到安靜水平，同時(shí)相相比有顯著差異性（P<0.05）。

3 討論

遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠能夠發(fā)射8～15 μm的紅外線，紅外發(fā)射率高達(dá)94%，屬健康紅外材料。遠(yuǎn)紅外線具有兩方面生物效應(yīng)——遠(yuǎn)紅外線熱生物效應(yīng)和非熱生物效應(yīng)，該兩種生物效應(yīng)對(duì)疲勞的恢復(fù)均有積極作用，和其他保健材料相比具有更強(qiáng)的輻射能力，具有良好的熱效應(yīng)和共振效應(yīng)，其共振效應(yīng)使生物分子產(chǎn)生共振吸收效應(yīng)，使生物的分子能級(jí)激發(fā)而處于較高的共振能級(jí)，改善人體微循環(huán)，促進(jìn)人體血液循環(huán)和新陳代謝，當(dāng)紅外線能量被人體吸收后，可引起肌纖維蛋白質(zhì)分子中酞胺鍵的振動(dòng)，在ATP較低的情況下，補(bǔ)償生物能量順利地從一處傳遞到另一處[10-11]。以上作用提示，遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠可能具有減輕骨骼肌微損傷的良好效果，但其在運(yùn)動(dòng)所致骨骼肌微損傷干預(yù)中的機(jī)制尚不清楚。

CK是組織中廣泛分布的胞漿和線粒體酶，它通過(guò)催化三磷酸腺苷（ATP）與肌酸生成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸肌酸的可逆反應(yīng)，參與細(xì)胞內(nèi)的能量供應(yīng)活動(dòng)，是機(jī)體ATP-CP系統(tǒng)代謝的關(guān)鍵酶[12]。CK是由兩種不同亞基組成的二聚體酶，有CK-M（肌型）和CK-B（腦型）兩種細(xì)胞質(zhì)形式，CK-M主要存在于成年人的心肌和骨骼肌細(xì)胞中；CK-B則主要存在于成年哺乳動(dòng)物的腦和心肌細(xì)胞，同時(shí)它也可在發(fā)育中的橫紋肌中表達(dá)[13-14]，這樣正常人體組織中常含3種肌酸激酶同工酶，按電泳快慢順序分為CK-BB（CK1）、CK-MB（CK2）和CK-MM（CK3）。Jeffrey等[14]對(duì)比了人體的不同骨骼肌中CK同工酶的組成特點(diǎn)，結(jié)果表明，CK-MM同工酶不論在骨骼肌的哪個(gè)部位，其形式都占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，大約形成CK活性的99%左右，其大小都能全面反映CK的變化情況[15-16]，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也與其一致。LDH定位于細(xì)胞質(zhì)的胞漿中，分布于骨骼肌、腎臟、肝臟和心臟等器官，其活性大小可用來(lái)評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧工作能力的高低。

體內(nèi)的酶均是在細(xì)胞內(nèi)合成，故血清酶皆來(lái)自細(xì)胞[17]。正常情況下肌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整，功能正常，CK、CK-MM與LDH等極少透過(guò)細(xì)胞膜，（肌細(xì)胞膜孔直徑為3～40 ?，而酶蛋白分子直徑一般可達(dá)50～200 ?），正常情況下細(xì)胞酶主要來(lái)自血清中的細(xì)胞更新，活性很低。當(dāng)骨骼肌發(fā)生微損傷時(shí)，其細(xì)胞膜的通透性加大，可導(dǎo)致各種酶釋放入血，引起血清酶活性升高。血CK活性被認(rèn)為是評(píng)價(jià)肌肉損傷的較好指標(biāo)，由于CK-MM同工酶在總骨骼肌CK中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，故用其變化反映骨骼肌結(jié)構(gòu)狀況更具特異性[6，18]。此外，LDH也被認(rèn)為是衡量肌細(xì)胞膜是否完整的重要指標(biāo)。許多研究表明，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)尤其是離心運(yùn)動(dòng)可使骨骼肌細(xì)胞膜通透性增高，導(dǎo)致血CK、CK-MM、LDH活性顯著升高[19]。

在本研究中，一次大強(qiáng)度離心運(yùn)動(dòng)后24 h血CK、CK-MM、LDH活性顯著高于安靜對(duì)照組，提示運(yùn)動(dòng)誘發(fā)了骨骼肌的微損傷，使肌細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。而在運(yùn)動(dòng)后的48與72 h，血CK、CK-MM活性又恢復(fù)到安靜對(duì)照組水平，說(shuō)明該微損傷是可逆的，可在運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)期得以修復(fù)。而運(yùn)動(dòng)后72 h血LDH活性仍顯著高于安靜組，由于LDH廣泛分布于骨骼肌、腎臟、肝臟和心臟等多個(gè)器官，該變化可能與骨骼肌之外的某個(gè)或幾個(gè)器官恢復(fù)過(guò)程與骨骼肌恢復(fù)過(guò)程的不一致有關(guān)[20-22]。綜合各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，常規(guī)恢復(fù)組與遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠組3指標(biāo)運(yùn)動(dòng)后各時(shí)相均低于運(yùn)動(dòng)組，而遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠組3指標(biāo)各時(shí)相又均低于常規(guī)恢復(fù)組。以上結(jié)果提示，熱水療法與遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠療法可能均具有減小骨骼肌細(xì)胞膜通透性、有利于骨骼肌微損傷的康復(fù)，而遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠療法的作用則更為顯著。

遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠組運(yùn)動(dòng)后在24和48 h的血CK、CK-MM、LDH酶活性均低于常規(guī)恢復(fù)組與運(yùn)動(dòng)組，提示遠(yuǎn)紅外陶瓷微珠療法具有減小骨骼肌細(xì)胞膜通透性、有利于骨骼肌微損傷的康復(fù)。

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