苦瓜多糖對運動力竭小鼠疲勞的干預研究

于志江

（河南科技學院，河南新鄉453003）

苦瓜多糖對運動力竭小鼠疲勞的干預研究

于志江

（河南科技學院，河南新鄉453003）

研究苦瓜多糖對一次性力竭運動后小鼠疲勞緩解及氧化損傷影響。以醇沉水提法制備的苦瓜多糖灌胃小鼠21 d后，采用力竭游泳試驗，測定小鼠力竭游泳時間，血清乳酸，乳酸脫氫酶及尿素氮，肝肌糖原及組織（心肌、肝臟）中谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPX）與超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活力、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量。同力竭對照小鼠比較，苦瓜多糖能延長小鼠負重游泳時間，提高肝臟及肌肉糖原水平，減少運動后血乳酸，尿素氮的堆積，提高乳酸脫氫酶活性。此外，還可提高心臟及肝臟中SOD及GPX活性，降低MDA水平。結果表明苦瓜多糖具有顯著的抗疲勞功效，可減輕大強度運動后自由基造成的氧化損傷，促進機體功能恢復。

苦瓜；粗多糖；抗疲勞；氧化應激；力竭

疲勞是在一定工作或環境條件下，機體的機能不能維持某一特定水平和（或）不能維持預定的運動強度而引起的工作能力顯著降低的一種病理現象[1]。運動醫學理論證明，高強度運動后機體處于缺氧狀態，不僅消耗大量能源物質，堆積致疲勞物質，還會產生大量的自由基，引起機體細胞功能障礙，導致運動能力降低，產生疲勞感，進而危害人體的健康[2]。因此，清除自由基，增強機體抗氧化能力能有效延緩和預防高強度運動誘發的疲勞[3]。植物多糖存在于植物細胞壁中，國內外已較多研究表明多種植物多糖具有抗氧化及抗疲勞作用[4-5]。苦瓜是葫蘆科苦瓜屬植物（Momordica charantia L.）果實，是傳統的藥食兩用植物，具有多種藥理活性。苦瓜多糖（bitter gourd polysaccharide，BGPs）是從苦瓜果實中提取的一類雜多糖，是苦瓜的主要有效成分，具有降血糖、抗病毒、抗腫瘤、提高免疫力等功效[6]。但到目前為止，鮮有關于苦瓜多糖抗高強度誘導的疲勞及氧化應激方面的報道。研究苦瓜多糖對一次力竭運動小鼠抗疲勞及抗氧化的活性，旨在闡明苦瓜多糖提高運動能力的作用及機理，并為苦瓜在運動保健食品方面的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1 主要材料及試劑

新鮮苦瓜：市售；乳酸（lactic acid，LD）、乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）及血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）試劑盒：中生北控生物有限公司；糖原、SOD及GPX酶活試劑盒、丙二醛（MDA）試劑盒：南京建成生物工程研究所；考馬斯亮藍G250：天津明川試劑公司；其它試劑均為國產分析純。

1.2 儀器

Glamour3000全自動生化分析儀：美國魅力公司；722N可見分光光度計：上海菁華科技儀器有限公司；EX224電子分析天秤：奧爾斯儀器有限公司；FW100高速粉碎機：天津市李斯特儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 苦瓜多糖制備

采用水提醇沉法提取苦瓜多糖[7]：鮮苦瓜洗凈，去瓤、干燥、粉碎過60目篩得苦瓜粉，80%的乙醇回流，濾渣經60℃烘干后以蒸餾水熱提苦瓜多糖，提取條件為：1∶30（g/mL）的料液比，90℃提取 0.5 h。取提取液上清，60℃旋轉蒸發濃縮至原濾液體積20%，加85%乙醇置冰箱過夜醇沉，6 000 r/min離心 10 min取沉淀，冷凍干燥后得苦瓜糖。

1.2.2 實驗動物條件和分組

SPF級雄性昆明小鼠，購于軍事醫學科學院實驗動物中心，體重18 g～22 g。實驗小鼠飼養條件為：溫度18℃～22℃、相對濕度45%～55%，自然光照，自由采食和飲水。適應性飼養1周，按照文獻[8]方法測定小鼠游泳時間，挑選游泳時間相同或相似的小鼠40只，隨機分成4組，分別是正常對照組（CN）、力竭運動組（E）、苦瓜多糖低（BGPs-L）、高劑量組（BGPs-H）。CN組及E組蒸餾水灌胃，BGPs-L及BGPs-H組灌胃100、500 mg/（kg·d）劑量的BGPs，每天1次，連續給藥21 d。各組給予基礎飼料和自由飲水。

1.2.3 負重力竭游泳實驗

各組于灌胃第15天開始進行適應性游泳訓練，游泳時間由10 min/d開始，每日遞增5 min至第21天。力竭游泳實驗[8]：除了正常對照組外，其余3組末次給藥30 min后，給予小鼠尾部負重相當于自重5%的鉛絲，將各組小鼠分別放入恒溫水池箱，水深（20±5）cm、水溫（25±1）℃。放入后立即計時，不斷用玻棒撥動小鼠游泳，直到力竭為止，記錄小鼠游泳力竭時間。小鼠游泳力竭標準為：小鼠沉于水面下8 s后不能浮出水面。

1.3 測試樣品的制備和檢測

1.3.1 血清指標檢測

力竭游泳實驗后，摘眼球取血后脫臼處死，血經3 000 r/min離心15 min，收集血清，-4℃貯藏備用。用全自動生化分析儀嚴格按照試劑盒方法檢測血清中LD、LDH、BUN等指標。

1.3.2 肝糖原和肌糖原含量的測定

分別稱取0.1 g肝臟和0.5 g肌肉置于15 mL玻璃勻漿管內，按1∶9（g/mL）比例加入5%三氯醋酸進行快速勻漿（冰浴），經3 500 r/min離心10 min，取上清液，既得10%組織勻漿，測定時再用生理鹽水稀釋。嚴格按照糖原試劑盒（蒽酮法）測定肝臟及肌肉糖原含量。

1.3.3 肝臟和心肌氧化應激檢測

心肌和肝臟組織均按照1∶9（g/mL）比例加入預冷生理鹽水充分研磨，4℃，4 000 r/min離心10 min，取上清，得10%組織勻漿。采用考馬斯亮藍試劑盒測定上清液中的蛋白濃度，嚴格參照試劑盒的操作步驟測定SOD、GPX活性和MDA濃度。

1.4 數據分析

數據經整理后輸入SPSS 18軟件，結果均以均數±標準誤（n=10）表示，并進行ANOVA分析，多重比較采用 Dunnet’s法，P＜0.05 為差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 BGPs對小鼠力竭游泳時間的影響

BGPs對小鼠力竭游泳時間的影響見表1。

表1 BGPs對小鼠力竭游泳時間的影響（，n=10）Table 1 Effect of BGPs on the exhausting swimming time in mice（，n=10）

表1 BGPs對小鼠力竭游泳時間的影響（，n=10）Table 1 Effect of BGPs on the exhausting swimming time in mice（，n=10）

注：同列肩注不同字母表示P＜0.05，-表示無。

組別BGPs劑量/（mg/kg B.W.）力竭游泳時間/min CN 0 -E 0 91.39±12.56aBGPs-L 100 116.25±20.8bBGPs-H 500 125.87±13.67b

運動耐力的增強是抗疲勞能力提高最有力的綜合表現，負重游泳持續時間可以反應小鼠運動疲勞的狀況[9]。如表 1所示，與力竭組（E）比較，BGPs-L及BGPs-H組的力竭游泳時間均顯著增加（P＜0.05）。

2.2 BGPs對小鼠力竭游泳血清相關生理指標的影響

BGPs對小鼠力竭游泳血清指標的影響見表2。

表2 BGPs對小鼠力竭游泳血清指標的影響（，n=10）Table 2 Effect of BGPs on the serum indexes in mice（，n=10）

表2 BGPs對小鼠力竭游泳血清指標的影響（，n=10）Table 2 Effect of BGPs on the serum indexes in mice（，n=10）

注：同行肩注不同字母表示P＜0.05。

組別LD/（mmol/L）LDH/（U/L）BUN/（mg/g）CN 3.53±0.13a 6 553.14±307.18a 9.14±1.07aE 7.29±0.52b 4 119.71±187.80b 16.26±1.96bBGPs-L 5.72±0.21a 5 093.55±263.64c 14.17±1.85cBGPs-H 5.48±0.30a 5 759.89±245.31ac 12.23±2.34a

機體運動疲勞狀態下，動用蛋白質供能較多，蛋白質代謝產物BUN增高，因此，血BUN是反映機體疲勞程度的常用指標[10]。本研究發現，力竭運動組血BUN顯著高于CN組，而BGPs-H顯著降低了力竭運動所致的高濃度尿素氮（P＜0.05）。進一步說明了一定量的BGPs能緩解高強度運動的疲勞。乳酸（LD）是機體運動過程中誘發疲勞感重要的代謝物之一，而LDH可以代謝乳酸，降低疲勞感。本研究發現，力竭運動導致小鼠血LD水平增高，LDH活性降低（P＜0.05），而與E組比較，BGPs處理組的LD降低，LDH活性增加（P＜0.05）。表明BGPs能通過清除力竭運動所致的乳酸堆積緩解疲勞，其機制可能與乳酸脫氫酶的變化有關。

2.3 BGPs對肝臟、骨骼肌糖原的影響

BGPs對糖原（肝臟、肌肉）的影響見圖1。

圖1 BGPs對糖原（肝臟、肌肉）的影響（，n=10）Fig.1 Effects of BGPs on glycogen(muscle and liver)in mice（，n=10）

肝糖和肌糖是機體內貯存糖原的主要方式，在運動過程，肌肉對肌糖原的需求增加，肝糖原快速分解，釋放葡萄糖快速入血，維持機體血糖以滿足運動肌肉對糖的需求，而肌糖原和肝糖原對維持機體運動的耐力較重要[11]。如圖1所示，與CN組比較，力竭組肝糖原與肌糖原均顯著降低（P＜0.05）；而BGPs-L組肝糖原顯著高于力竭組（P＜0.05）；BGPs-H組肌糖原和肝糖原均高于力竭組（P＜0.05）；，從而改善力竭運動所致疲勞。

2.4 BGPs對氧化應激（心肌、肝臟）的影響

BGPs對氧化應激（心肌、肝臟）的影響見表3。

表3 BGPs對氧化應激（心肌、肝臟）的影響（，n=10）Table 3 Effects of BGPs on oxidative stress in mice（，n=10）說明苦瓜多糖能改善肝臟與骨骼肌糖原的代謝

表3 BGPs對氧化應激（心肌、肝臟）的影響（，n=10）Table 3 Effects of BGPs on oxidative stress in mice（，n=10）說明苦瓜多糖能改善肝臟與骨骼肌糖原的代謝

注：同列肩注不同字母表示P＜0.05。

組織 肝臟 心臟指標SOD/（U/mg prot）MDA/（nmol/mg prot）GPX/（U/mg prot）SOD/（U/mg prot）MDA/（nmol/mg prot）GPX/（U/mg prot）CN 380.78±25.21a 4.13±0.14a 66.63±5.17a 258.32±20.08a 3.52±0.11a 33.86±1.38aE 156.32±16.53b 11.57±1.07b 50.22±4.29b 128.33±13.56b 8.36±0.62b 11.28±1.08bBGPs-L 240.45±23.82c 10.21±1.42b 60.87±3.93a 169.78±18.61c 6.79±0.29b 20.54±1.56cBGPs-H 324.17±28.06d 9.56±1.34b 63.44±6.91a 220.61±13.89ac 4.33±0.17c 28.62±1.81c

SOD和GPX是機體主要的抗氧化酶，負責清除體內的氧自由基，緩解氧化應激。而MDA則是脂質過氧化代謝產物之一，是反映組織氧化應激損傷的重要指標。如表3所示，與對照組比較，力竭運動組的肝臟及心臟氧化抗氧化酶（SOD，GPX）活性均顯著降低，而MDA均顯著增高（P＜0.05）。說明負重力竭游泳可導致機體心臟及肝臟的抗氧化能力下降，誘發氧化應激。這與以往研究結果一致[12]。而與力竭組比較，BGPs-L組肝臟與心肌中SOD與GPX均顯著增高（P＜0.05），MDA均無顯著變化（P＞0.05）；BGPs-H組SOD及GPX活性顯著增高，而MDA顯著降低（P＜0.05）。表明一定量的苦瓜多糖能提高力竭運動小鼠的抗氧化酶活性，緩解氧化損傷。

3 結論

本研究采用一次力竭游泳動物實驗對苦瓜多糖緩解力竭運動所致的疲勞及氧化損傷的活性進行考察。研究發現，苦瓜多糖提取物能顯著增加動物力竭游泳時間，并能增加力竭游泳后小鼠肝肌糖原水平及LDH活性，同時降低LD及BUN。表明苦瓜多糖提取物能顯著增強小鼠抗疲勞能力，延緩了運動疲勞的發生，進而提高了運動能力，其作用機制可能與苦瓜多糖改善糖原代謝及清除疲勞物質有關。過度運動所產生大量自由基，超出機體的防御水平時，會破壞組織細胞內生物大分子結構，進而影響其功能[13]。苦瓜多糖能顯著提高力竭運動后組織（肝臟，心臟）SOD及GPX活性增高，而降低MDA水平。表明力竭運動過程中，苦瓜多糖能緩解組織細胞氧化應激損傷。

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Effects of Polysaccharides from Momordica charantia L.on Fatigue in Mice with Exhaustive Exercise

YU Zhi-jiang
（Henan University of Science and Technology，Xinxiang 453003，Henan，China）

The aim of this study was to investigate the effects of Momordica charantia L.polysaccharide（BGPs）on fatigue and oxidative damage in exercise-exhaustive mice.The animals were treated with BGPs prepared by alcohol submerged extraction method for 21 days by gavage.The exhaustive swimming time，lactate，lactate dehydrogenase and urea nitrogen in serum，glycogen in liver and muscle，the activities of glutathione peroxidase（GPX）and superoxide dismutase（SOD）as well as the content of malondialdehyde（MDA）in liver and heart were measured.Compared with the exercise-exhaustive mice，BGPs prolonged the weight-bearing swimming time，increased the glycogen levels of liver and muscle，reduced the accumulation of blood lactic acid and urea nitrogen，and improved the activity of lactate dehydrogenase.In addition，the improved activities of antioxidases（SOD and GPX）and the reduced MDA levels in heart and liver of BGPs treated mice were observed.The results showed that BGPs had significant protective effects against exercise-fatigue，relieved oxidative damage caused by free radicals after high intensity exercise，and promoted the recovery of body function.

Momordica charantia L.；polysaccharides；anti-fatigue；oxidative stress；exhaustion

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.17.042

2016-12-09

于志江（1984—），男（漢），講師，碩士，研究方向：民族傳統體育保健。