張建偉
(唐山師范學(xué)院體育系,河北唐山063000)
運(yùn)動(dòng)員作為一個(gè)特殊人群,長(zhǎng)期的高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和比賽很容易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)性應(yīng)激類疾病。其中,運(yùn)動(dòng)員應(yīng)激性胃潰瘍的發(fā)病率很高。應(yīng)激性胃潰瘍指機(jī)體在應(yīng)激狀態(tài)下引起的一種急性胃黏膜表淺損傷,表現(xiàn)為胃黏膜出血、糜爛。提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)勢(shì)必要加大運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,而大強(qiáng)度的力竭性運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性胃潰瘍又嚴(yán)重影響運(yùn)動(dòng)員的健康及運(yùn)動(dòng)成績(jī)的提高。如何減輕和消除運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性胃潰瘍,目前是運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。
對(duì)于運(yùn)動(dòng)員用藥來(lái)說,必須符合相應(yīng)的規(guī)范,避免使用違禁藥物。因此,藥食同源的天然食材成為調(diào)理運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能的理想選擇。
為此,我們探討了納豆激酶干預(yù)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性胃潰瘍的作用效果,為納豆激酶的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。
8周齡雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠,體質(zhì)量(180±18.8)g:購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司。
納豆激酶:由本實(shí)驗(yàn)室通過大豆發(fā)酵制得的新鮮納豆分離沉淀得到。
超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)、內(nèi)皮素(ET)、一氧化氮合酶(NOS)測(cè)定試劑盒:南京建成生物技術(shù)有限公司。
DSPT-202跑臺(tái):中國(guó)杭州段氏制造;低溫離心機(jī):Ependorff公司;721B分光光度計(jì):北京六一儀器廠;恒溫培養(yǎng)箱:日本Sanyo公司;DK-98-1A恒溫水浴鍋:天津泰斯特有限公司。
1.3.1 模型制備、分組及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案
雄性SD大鼠(北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司),8周齡,體重(180±18.8)g。普通飼料喂養(yǎng),自由飲食,飼養(yǎng)室溫為(25±2)℃,濕度為 55%~57%,照明隨同自然變化。適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,隨機(jī)分為力竭組、力竭加藥組和安靜組,每組10只大鼠。
力竭組:在運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上運(yùn)動(dòng)至力竭。
力竭加藥組:每次訓(xùn)練前3 h灌胃以等體積生理鹽水配制的新鮮納豆制得的粗酶,補(bǔ)充劑量為5 mL/kg體重。在運(yùn)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上運(yùn)動(dòng)至力竭。
安靜對(duì)照組:不進(jìn)行任何訓(xùn)練,每天補(bǔ)充同劑量的生理鹽水。
運(yùn)動(dòng)模型:在倪靜運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性胃潰瘍模型[1]和Bedford運(yùn)動(dòng)模型[2]基礎(chǔ)上,以及動(dòng)物行為學(xué)表現(xiàn)的變化,建立了運(yùn)動(dòng)模型。
具體方案:力竭組及力竭加藥組以15 m/min,15 min/d進(jìn)行5 d適應(yīng)性跑臺(tái)運(yùn)動(dòng),休息2 d后進(jìn)入正式訓(xùn)練。一共訓(xùn)練6周:基礎(chǔ)訓(xùn)練階段(第1~4周)和建模訓(xùn)練階段(第5~6周)。基礎(chǔ)訓(xùn)練階段大鼠運(yùn)動(dòng)方案:跑速15 m/min,運(yùn)動(dòng)時(shí)間25 min/d,跑距375 m,負(fù)荷級(jí)別一級(jí)負(fù)荷(第1周);跑速20 m/min,運(yùn)動(dòng)時(shí)間30 min/d,跑距600 m,負(fù)荷級(jí)別二級(jí)負(fù)荷(第2周);跑速25 m/min,運(yùn)動(dòng)時(shí)間35 min/d,跑距875 m,負(fù)荷級(jí)別三級(jí)負(fù)荷(第3周);跑速30 m/min,運(yùn)動(dòng)時(shí)間40 min/d,跑距1 200m,負(fù)荷級(jí)別四級(jí)負(fù)荷(第4周)。力竭運(yùn)動(dòng)階段大鼠運(yùn)動(dòng)方案:跑速33m/min,負(fù)荷級(jí)別五級(jí),負(fù)荷變化為五級(jí)負(fù)荷減至一級(jí)負(fù)荷(第5周);跑速35m/min,負(fù)荷級(jí)別六級(jí),負(fù)荷變化為六級(jí)負(fù)荷減至一級(jí)負(fù)荷(第6周)。
后2周訓(xùn)練分別以預(yù)定運(yùn)動(dòng)負(fù)荷33 m/min,35 m/min跑速運(yùn)動(dòng),當(dāng)動(dòng)物跟不上預(yù)定速度,大鼠臀部壓在籠具后壁上,后肢隨著轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶后拖達(dá)30 s,毛刷驅(qū)趕或手輕推均無(wú)效,逐漸降低運(yùn)動(dòng)負(fù)荷至一級(jí)負(fù)荷,繼續(xù)運(yùn)動(dòng),直至真正到不能運(yùn)動(dòng),視為力竭[5]。
行為學(xué)特征:每天觀察并記錄動(dòng)物的一般情況(毛色、活動(dòng)、攝食量、死亡率等情況)及訓(xùn)練情況(跑步速度、動(dòng)作協(xié)調(diào)性、各組力竭時(shí)間、運(yùn)動(dòng)后的呼吸深急情況、幅度大小、精神疲倦情況、是否腹臥位、垂頭、刺激后有無(wú)反應(yīng)),并在每周休息日稱重1次。
1.3.2 樣品制備
運(yùn)動(dòng)末次達(dá)到訓(xùn)練效果后,即刻稱重,乙醚麻醉、斷頭、解剖取胃。胃取出后立刻置于冰生理鹽水沖洗,沿著大彎側(cè)剪開、展平,計(jì)算潰瘍指數(shù)(按照Guth[3]標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算);測(cè)量每個(gè)潰瘍的長(zhǎng)度,以全胃各潰瘍長(zhǎng)度之和(L/mm)作為潰瘍指數(shù);之后用生理鹽水低溫勻漿處理,制備10%的勻漿,低溫冷凍離心3 000 r/min,離心10 min,分離上清液4℃保存?zhèn)溆谩?/p>
潰瘍抑制率計(jì)算公式:潰瘍抑制率/%=(對(duì)照組潰瘍長(zhǎng)度總和—給藥組潰瘍長(zhǎng)度總和)/對(duì)照組潰瘍長(zhǎng)度總和×100。
1.3.3 指標(biāo)測(cè)定
超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)、內(nèi)皮素(ET)、一氧化氮合酶(NOS)含量測(cè)定,均按試劑盒說明操作。
采用SPSS13.0軟件,組間差異比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。P<0.05,表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
各組大鼠的攝食量:前4周各組大鼠攝食量無(wú)明顯差異,第5周和第6周力竭組大鼠攝食量比安靜組大鼠攝食量顯著降低,力竭加藥組大鼠比安靜組大鼠的攝食量有下降趨勢(shì),但是無(wú)顯著性變化。
各組大鼠的精神狀況:安靜組大鼠的毛色干凈整齊,呼吸均勻,對(duì)驚嚇的反應(yīng)敏感。各組大鼠前四周毛色均有光澤,對(duì)驚嚇刺激反應(yīng)敏感,跑步姿勢(shì)協(xié)調(diào),后退蹬地有力,只需要聲音刺激即可完成每天訓(xùn)練,跑步時(shí)腹部與跑臺(tái)不接觸,尾巴翹起,極少與地面接觸,糞便顏色正常。運(yùn)動(dòng)后呼吸頻率有所加速,但與安靜組比較無(wú)明顯變化。從第5周的大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練開始,力竭組出現(xiàn)大鼠毛色暗淡且雜亂無(wú)光澤,對(duì)驚嚇刺激反應(yīng)遲鈍,跑步姿勢(shì)僵硬,需要聲音和電雙重刺激才可完成每天的訓(xùn)練,跑步時(shí)腹部與跑臺(tái)接觸頻發(fā),尾巴拖地現(xiàn)象明顯,糞便顏色偏黑而且較軟,肛周有污物。運(yùn)動(dòng)后呼吸幅度深急,嗜睡。力竭加藥組雖有以上類似個(gè)別情況,但是表現(xiàn)不是很明顯,遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于力竭組,與安靜組比較無(wú)明顯的變化。
各組大鼠體重變化見表1。

表1 納豆激酶對(duì)各組大鼠體重的影響Table 1 The effect of nattokinase on weight of rats
由表1可知,各組大鼠在試驗(yàn)前體重沒有顯著差異,試驗(yàn)開始后體重均有增加,前4周各組大鼠體重增加沒有顯著差異,第5周開始,與安靜組比較,力竭組大鼠體重增加出現(xiàn)顯著差異(P<0.05),力竭加藥組大鼠體重比安靜組有下降趨勢(shì),但是沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
運(yùn)動(dòng)應(yīng)激對(duì)大鼠潰瘍指數(shù)和潰瘍抑制率的影響見表2。

表2 納豆激酶對(duì)各組大鼠潰瘍指數(shù)和潰瘍抑制率的影響Table 2 The effect of nattokinase on ulcer index and ulcer inhibition of rats
由表2可知,與力竭組比較,力竭加藥組大鼠潰瘍指數(shù)顯著降低,損傷抑制率接近50%。
納豆激酶對(duì)各組大鼠胃組織中SOD、GSH-PX和MDA含量的影響見表3。

表3 納豆激酶對(duì)各組大鼠胃組織相關(guān)生化指標(biāo)的影響Table 3 The effect of nattokinase on biochemical indexes of gastric tissue of rats
由表3可知,與安靜組比較,力竭組大鼠胃組織中的SOD、GSH-PX和MDA含量都有變化,變化都有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,其中SOD、GSH-PX含量有顯著性差異(P<0.05),MDA 含量有極顯著性差異(P<0.01);力竭加藥組與安靜組相比,大鼠胃組織中的SOD、GSH-PX含量都有所升高,但是都沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,MDA含量有顯著性差異(P<0.05)。
納豆激酶對(duì)胃組織中NOS、ET含量的影響見表4。

表4 納豆激酶對(duì)胃組織中NOS、ET含量的影響Table 4 The effect of nattokinase on the content of NOS,ET in gastric tissues of rats
由表4可知,與安靜組比較,力竭組大鼠胃組織中NOS含量有顯著升高(P<0.05),ET含量有極顯著升高(P<0.01),而力竭加藥組大鼠胃組織中NOS和ET含量與力竭組比較都有顯著降低(P<0.05)。
納豆(Natto)是最具日本特色的一種傳統(tǒng)的大豆發(fā)酵食品。在民間,納豆一直被用來(lái)預(yù)防和治療心血管疾病。1987年,Sumi等首次報(bào)道,在納豆中存在一種絲氨酸蛋白激酶,并將其命名為納豆激酶(Nattokinase,NK)[5]。此后,對(duì)納豆進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)其具有抗氧化抗疲勞、降血壓溶血栓、保護(hù)胃黏膜預(yù)防胃炎及胃潰瘍等多種功能[6]。其中,納豆激酶的抗氧化作用特別強(qiáng)大,是VC的20倍、VE的50倍。近年來(lái),納豆激酶的功能逐漸被人們所熟知,主要用于溶栓、降低血脂方面。對(duì)于納豆激酶的預(yù)防胃炎、胃潰瘍的研究還未見報(bào)道。
運(yùn)動(dòng)員,尤其是高水平運(yùn)動(dòng)員,為了進(jìn)一步提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)往往要進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練,經(jīng)常引起以慢性胃炎和胃潰瘍?yōu)橹鞯奈覆考膊。M(jìn)而影響食欲、體重下降、體能降低,甚至導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)成績(jī)嚴(yán)重下滑等情況。在2015年8月進(jìn)行的世界游泳錦標(biāo)賽中,據(jù)報(bào)道,中國(guó)游泳隊(duì)在之前的備戰(zhàn)中就出現(xiàn)了多名運(yùn)動(dòng)員由于加大訓(xùn)練強(qiáng)度而造成的胃潰瘍、胃出血等情況,有的運(yùn)動(dòng)員由于胃部疾病導(dǎo)致體重甚至降低了10 kg以上。很顯然,這是不利于運(yùn)動(dòng)成績(jī)提高的,也極大地?fù)p害了運(yùn)動(dòng)員的身體健康。為了緩解和預(yù)防大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)給機(jī)體帶來(lái)的胃部疾病,在本研究中,通過力竭運(yùn)動(dòng)大鼠模型觀察了納豆激酶對(duì)大鼠運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性所致胃潰瘍的影響。
倪靜建立的運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性胃潰瘍模型適合于本研究的需要。因此,依據(jù)此模型,并結(jié)合Bedford的漸增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了預(yù)試驗(yàn),效果較好,最后采納了以上模型進(jìn)行了相關(guān)研究。
從第5周開始,力竭組大鼠出現(xiàn)明顯的食欲不振、睡眠障礙等癥狀,而且不能維持跑臺(tái)預(yù)定速度,隨轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶拖至跑臺(tái)后端擋板處停留達(dá)30 s以上,毛刷驅(qū)趕或手輕推均無(wú)效[7]。大鼠以上表現(xiàn)說明力竭運(yùn)動(dòng)模型建立是成功的,經(jīng)過6周遞增負(fù)荷跑臺(tái)訓(xùn)練出現(xiàn)過度訓(xùn)練的癥狀。
力竭加藥組大鼠在第5、第6周表現(xiàn)出對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激的不適應(yīng),隨訓(xùn)練時(shí)間延長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷加大,運(yùn)動(dòng)能力有增強(qiáng)趨勢(shì),說明該組大鼠對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不適應(yīng),但是由于納豆激酶的調(diào)理作用,并沒有表現(xiàn)明顯的過度訓(xùn)練癥狀,起到了延緩疲勞的作用。
在運(yùn)動(dòng)應(yīng)激過程中,消化系統(tǒng)受損會(huì)導(dǎo)致體重逐漸降低[8]。本研究中,力竭組大鼠在第5周后體重有顯著下降趨勢(shì),而力竭加藥組大鼠體重則下降不顯著,提示納豆激酶有改善消化系統(tǒng)受損情況、促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。
對(duì)過度訓(xùn)練導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性胃潰瘍?cè)虻难芯恐校毡檎J(rèn)為自由基損傷是重要原因之一[9]。胃組織產(chǎn)生大量氧自由基,而超過了其清除能力,導(dǎo)致胃部脂質(zhì)過氧化水平升高,造成運(yùn)動(dòng)性胃缺血、膜系統(tǒng)受損。力竭運(yùn)動(dòng)作為一種應(yīng)激源,引起大鼠應(yīng)激性潰瘍。潰瘍指數(shù)反映胃黏膜損傷程度。潰瘍指數(shù)大小與胃黏膜受損程度呈正相關(guān)性[10]。
SOD、GSH-PX的活性和MDA的含量直接反應(yīng)組織的抗氧化能力和脂質(zhì)過氧化水平[11]。本研究中,力竭組大鼠在6周訓(xùn)練后胃組織抗氧化酶SOD、GSH-PX的活性顯著降低(P<0.05),MDA 的含量顯著升高(P<0.01),說明力竭運(yùn)動(dòng)中胃組織大量產(chǎn)生氧自由基導(dǎo)致胃組織抗氧化能力降低,脂質(zhì)過氧化水平升高。而力竭加藥組大鼠氧化酶SOD、GSH-PX的活性與力竭組比較有顯著差異(P<0.05),與安靜組比較沒有顯著差異,MDA的含量雖與安靜組相比顯著升高(P<0.05),但是與力竭組比較有顯著降低(P<0.05),說明納豆激酶在一定程度上抑制脂質(zhì)過氧化,起到了清除自由基、增強(qiáng)抗氧化能力的作用。
本試驗(yàn)中,與力竭組比較,力竭加藥組大鼠潰瘍指數(shù)顯著降低(P<0.05),說明納豆激酶能明顯改善胃黏膜潰瘍,起到增加胃部血流量保護(hù)胃黏膜的作用。這也進(jìn)一步證明前人有關(guān)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激性胃潰瘍與胃組織抗氧化關(guān)系的研究[12]。
NO(一氧化氮)和ET在保護(hù)胃黏膜、調(diào)節(jié)胃腸道黏膜血流量、調(diào)解平滑肌功能中起重要作用。研究表明,運(yùn)動(dòng)應(yīng)激強(qiáng)度與胃組織中ET含量呈正相關(guān)。ET作為重要的潰瘍因子,可使黏膜血管、微血管持續(xù)強(qiáng)烈收縮,胃黏膜血流量明顯減少,導(dǎo)致黏膜受損[13]。在本研究中,力竭組大鼠ET含量與安靜組比較升高極顯著(P<0.01),而給以納豆激酶后,與力竭組比較,對(duì)胃黏膜受損的改善使力竭加藥組大鼠胃組織中ET含量降低(P<0.05)。NO具有典型的雙重效應(yīng),運(yùn)動(dòng)應(yīng)激會(huì)使NO上升,增加組織血流量、改善微循環(huán)。但是,當(dāng)NO過量釋放時(shí)會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的組織損傷[14]。NOS是NO合成中的關(guān)鍵酶,其活性高低直接影響NO的合成。本試驗(yàn)結(jié)果中,與安靜組比較,力竭組大鼠胃組織中NOS活性顯著升高(P<0.05),而力竭加藥組大鼠胃組織中NOS活性與力竭組比較顯著降低(P<0.05),說明納豆激酶可以抑制運(yùn)動(dòng)應(yīng)激引發(fā)的大鼠胃組織中NOS活性,達(dá)到改善胃黏膜微循環(huán),增加血氧供給的保護(hù)作用。
納豆這種以微生物發(fā)酵大豆制成的傳統(tǒng)食品,其功效的研究正在逐步深入。2015年,“納豆激酶作為功效成分獲得國(guó)家級(jí)批準(zhǔn)”[15],這勢(shì)必掀起對(duì)納豆和納豆激酶作用機(jī)理及應(yīng)用研究的新浪潮。在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域急需既可以改善運(yùn)動(dòng)員應(yīng)激性疾病、又可以提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)和身體機(jī)能的運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑。顯然,納豆激酶的深入研究,將可以使其在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域發(fā)揮作用。
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