5-HT與運動中樞疲勞

王雪冰（廣西大學體育學院，廣西 南寧 530004）

?

5-HT與運動中樞疲勞

王雪冰
（廣西大學體育學院，廣西 南寧 530004）

摘 要：通過文獻法對不同溫度、時相、運動強度條件下運動疲勞發生時5-HT水平的比較研究說明了中等強度的運動更有利于運動的持續進行，高溫和大強度運動后中樞疲勞的消除是防止出現過度疲勞的關鍵，并提出特殊環境下5-HT與運動疲勞發生的機制研究對促進機體運動能力的提高具有重要意義。

關鍵詞：5-HT；運動中樞疲勞；不同環境

5-羥色胺（5-HT），化學上屬吲哚胺類化合物，于1948年由Rapport等人從血清中分離出來，1987年，Newsholme等人提出該物質與運動疲勞的中樞機制有關，并首次提出了5-HT可能是中樞疲勞的調節物質［1］。進入2000年以來，有關運動中樞疲勞與5-HT的研究日益增多，因此本文就近年來不同溫度、時相和運動強度條件下5-HT與運動中樞疲勞的關系進行綜述。

1 5-HT與運動中樞疲勞

機體在不同溫度條件下運動中樞疲勞發生時都伴隨有5-HT水平升高現象，但升高程度不一［2］。常溫（20±1℃）一次性力竭運動過程中和運動后即刻大鼠紋狀體內5-HT含量呈現升高現象［3］。近似的溫度（18～25攝氏度）條件下，力竭運動恢復期24小時內大鼠紋狀體細胞外液中5-HT濃度一直處于較高水平［4］。常溫慢性疲勞模型大鼠運動至力竭即刻大鼠額葉皮質5-HT含量升高［5］。高溫（33℃或38℃）一次力竭運動后即刻大鼠紋狀體和下丘腦5-HT濃度也有升高［6］，同樣高溫條件（32～35℃）下高溫力竭運動后4h、5h、6h、8h及24h大鼠下丘腦細胞外液中5-HT也存在這種現象，這說明了高溫條件進行力竭運動后發生運動中樞疲勞后，其恢復至少要經過24小時［7］。常溫和高溫條件下比較發現，高溫力竭運動大鼠下丘腦細胞外液總5-HT含量增加更多，推測高溫和運動兩個因素的疊加對機體中樞疲勞有加深的現象［6-7］。已有研究表明5-HT是參與體溫調節的神經遞質，這也為上述研究5-HT對高溫運動中樞疲勞更加敏感提供了證據。

而缺氧條件下并非如此，單純缺氧和平原運動都可使大鼠紋狀體和皮層5-HT含量升高，而5000米低氧條件下運動5-HT含量變化不大，這說明低氧訓練時，運動中樞疲勞與5-HT關系不大，具體機制尚需深入探討［8］。

時相性研究發現，高溫和常溫條件下一次力竭運動以及7周遞增符合跑臺運動后大鼠腦區5-HT含量在恢復期24小時內都處于較高水平［4］，一次力竭運動、4周、7周游泳運動后即刻、24小時比較發現大鼠紋狀體5-HT含量無顯著性差異［10］，這提示機體運動神經中樞疲勞至少要經過24小時才能恢復，因此在運動訓練時應注意通過調整運動量防止運動員運動神經中樞過度疲勞的發生。長時間中等負荷運動時，大鼠腦內5-HT含量表現為先升后降的現象，張日輝通過對運動小鼠30、60、90、120、150分鐘時腦內5-HT含量進行監控證實了這一事實［10］。也有研究報道一次力竭運動后大鼠紋狀體5-HT水平高于4周和7周運動組，這些說明了機體運動中樞對運動應激存在適應性現象，從而有利于運動的持續進行［9］。

大強度運動更易引起機體腦內5-HT水平增加。一次大負荷運動大鼠紋狀體5-HT含量增加，通過組織學研究長時間大強度游泳運動大鼠發現，大腦皮質神經遞質5-HT表達量增加，與之相似，采用高效液相層析法發現大負荷運動后大鼠紋狀體5-HT含量同樣增加［11-12］。中等負荷運動與大負荷運動比較發現，4周和7周中等負荷運動疲勞后大鼠紋狀體5-HT水平均低于相應的大負荷運動組［9］。這些研究揭示大負荷運動引起中樞疲勞時5-HT水平可能隨著負荷強度加大而升高，因此對中樞造成的疲勞短時間內無法立即恢復，因此中等負荷的運動可能更適合長時間運動。

運動疲勞發生時不同腦區5-HT含量的比較也有研究。通過對慢性疲勞大鼠海馬、扣帶回、下丘腦三個不同腦區5-HT含量比較發現，扣帶回5-HT含量最高，該結果顯示扣帶回可能是感受中樞疲勞的重要敏感部位［13］。一次力竭游泳運動后即刻皮層、下丘腦、紋狀體、海馬、腦干和小腦六個腦區5-HT含量測試結果表明，與對照組相比，各腦區5-HT含量都有增加，但不同腦區比較顯示腦干HT含量最高，其次是紋狀體、下丘腦、皮層、海馬，小腦5-HT含量最低。這說明了運動中樞疲勞與5-HT含量升高具有密切關系，但不同腦區表現有差異［14］。

2 5-HT與運動中樞疲勞產生機制

運動中樞開始疲勞時腦內5-HT水平升高的具體過程是：雖然機體中樞神經系統和外周血液中都分布有5-HT，但鑒于血液中5-HT無法通過血腦屏障，因此腦內5-HT合成的增加是在腦內合成的，與外周血液中5-HT無關。5-HT的前體是色氨酸（TRP）。在安靜狀態下，血液中TRP多以結合狀態存在無法通過血腦屏障，只有一小部分TRP是游離狀態的，可通過血腦屏障參與5-HT合成。運動狀態下，5-HT合成的增加說明入腦TRP增加，血漿中TRP通過血腦屏障有兩個制約因素：一是游離TRP濃度，二是TRP/支鏈氨基酸（BCAA）比值［1］。運動時機體脂肪動員加速，血液中游離脂肪酸增加，游離脂肪酸可競爭性地與白蛋白結合，從而使得一部分結合狀態的TRP轉變為游離狀態，血漿中游離TRP增加，由于運動時機體能量代謝增加導致越來越多的BCAA參與能量代謝，因此，血漿中游離TRP/BCAA比值增加，從而使得游離TRP通過血腦屏障增加，5-HT合成隨之增加［15］。研究已證實，5-HT為一種抑制性神經遞質，與人的喚醒、昏倦、睡眠和情緒等生理活動的調節有關。運動時，5-HT可通過減少中樞對外周發放神經沖動的方式導致中樞疲勞的發生，從而引起機體運動能力的下降［15］。

目前有關5-HT與運動中樞疲勞的研究還包括通過拮抗劑及促進劑的方式探討5-HT受體與運動中樞疲勞的關系以及經由營養干預的方式進一步確定運動中樞疲勞時5-HT升高的原因，以延緩運動狀態下中樞疲勞的發生，不過，由于運動疲勞發生的復雜性，具體5-HT與運動疲勞發生的關系還有待進一步研究［16］。

3 展望

有關5-HT與運動中樞疲勞關系研究很多，現在比較統一的觀點是5-HT參與運動中樞疲勞的發生。有關不同運動環境下5-HT與運動中樞疲勞的研究也逐漸興起，但多是關于不同溫度的研究，不同氧含量、不同環境濕度的研究鮮有發現，有關機制探討更處于幾乎空白狀態，因此建議就這兩方面加強機制研究，從而為不同運動環境下機體運動中樞疲勞延遲或消除提供一定的理論參考，以達到促進特殊環境中機體運動能力提高的目的。

參考文獻

［1］ 姚鴻恩，劉坤，榮湘江.中樞性運動疲勞相關神經遞質5-HT的研究進展［J］.北京體育大學學報，2006，29（7）：941-943.

［2］ 賴麗麗，趙杰修，崔書強.不同環境適應對大鼠紋狀體5-HT及運動能力的影響［J］.中國運動醫學雜志，2013，32（9）：788-792.

［3］ 楊東升，劉曉莉，喬德才.力竭運動及恢復期大鼠紋狀體5-HT、DA及代謝物濃度的動態變化研究［J］.中國應用生理學雜志，2011，27（4）.

［4］ 李青，張蘊琨.力竭運動恢復期大鼠紋狀體微透析液中DA、5-HT及其代謝物的動態變化［J］.體育科研，2013，34（3）：46-50.

［5］ 劉占東，吳巖玨，王得新.慢性運動性中樞疲勞大鼠額葉皮質單胺類遞質變化的研究［J］.臨床和實驗醫學雜志，2015，14（2）：81-83.

［6］ 徐金成.高溫力竭運動對大鼠下丘腦單胺類神經遞質及相關指標的影響［D］.北京體育大學，2010.

［7］ 張念云，張蘊琨.熱環境對力竭游泳運動恢復期大鼠下丘腦細胞外液單胺類神經遞質的影響［J］.體育科研，2013，34（3）：50-54.

［8］ 楊濤.急性缺氧大鼠運動能力降低機制的初步研究［D］.第三軍醫大學，2012.

［9］ 羅貫軍.不同時間和負荷運動后大鼠紋狀體5-HT及TPH含量的變化［D］.成都體育學院，2014.

［10］張日輝.力竭運動過程中小鼠腦內

5-羥色胺和血乳酸的相關性研究［C］.國際比較生理生化及毒理學大會暨第六屆中國比較生理學會議.中國浙江杭州，2007.

［11］候莉娟，劉曉莉，喬德才.運動疲勞對大鼠紋狀體單胺類遞質含量及多巴胺受體表達的影響［J］.中國康復醫學雜志，2010，25（7）：639-642.

［12］賈龍，袁瓊嘉.長時間大強度游泳訓練對大鼠大腦皮質NE、5-HT的影響［J］.成都體育學院學報，2007，33（1）：92-95.

［13］張日輝，韓忠媛，王忠梅.運動疲勞對不同腦區分泌5-羥色胺、多巴胺和去甲腎上腺素的影響［C］.中國神經科學學會第四次會員代表大會暨第七屆全國學術會議.中國浙江杭州，2007.

［14］趙麗，吳建忠，岳明.一次力竭運動小鼠中樞單胺類神經遞質的代謝特點［J］.中國醫學創新，2014，11（6）：8-11.

［15］李平.神經遞質5-HT對中樞性運動疲勞影響的研究進展［J］.內江科技，2009（9）：39-40.

［16］洪煜，張蘊琨.腦組織中5-HT及受體與運動的研究現狀［J］.南京體育學院學報（自然科學版），2008，3：102-106.

作者簡介：王雪冰（1982-），河南汝州人，在讀博士，講師，研究方向：運動生理生化。

Relationship of 5-HT and Exercise Century Fatigue

WANG Xue-bing
（PE College of Guangxi University，Nanning 530004，Guangxi，China）

Abstract：This article studied the 5-HT level under different conditions of temperature，phase，intensity when exercise century fatigue occurred by using literature method，which showed that the moderate exercise was beneficial to the sustainable exercise and the elimination of century fatigue was the key after high tem?perature and high intensity exercise.Moreover，the research proposed that the study on the mechanism of 5-HT and exercise century fatigue under the special environmental conditions was significant to the improve the exercise performance.

Keywords：5-HT；century fatigue；different conditions