低氧訓(xùn)練過(guò)程中玉竹多糖補(bǔ)充對(duì)肥胖大鼠骨骼肌鈣鎂ATP酶活性的影響

許 超， 蔣 珍， 黃徐根

（1.銅陵學(xué)院，安徽 銅陵 244000；2.安徽師范大學(xué)，安徽 蕪湖 241002）

當(dāng)今社會(huì)人們把減肥作為一種時(shí)尚，預(yù)防和治療肥胖的方法也層出不窮，運(yùn)動(dòng)減肥以其經(jīng)濟(jì)有效、副作用少等特性成為居民首推的減肥方法[1]；自墨西哥奧運(yùn)會(huì)，低氧運(yùn)動(dòng)逐漸在體育競(jìng)技領(lǐng)域中興起，目前國(guó)內(nèi)外有研究發(fā)現(xiàn)：“適宜的低氧運(yùn)動(dòng)可以有效改善心肌缺血和組織用氧功能，對(duì)機(jī)體心血管、呼吸和免疫等系統(tǒng)功能有改善作用[2]，同時(shí)在減體重方面也有顯著的效果[3]”.在低氧環(huán)境中非常容易引起骨骼肌疲勞、肌肉工作能力下降[4,5]；適當(dāng)訓(xùn)練能提高機(jī)體的抗氧化能力，增強(qiáng)骨骼肌抗疲勞能力[6].Ca2+-Mg2+-ATP酶是生物體內(nèi)廣泛存在的且極為重要的膜結(jié)合蛋白酶[7]，在細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)運(yùn)送和信息傳遞方面作用重大.其主要功能是建立跨膜的離子梯度、維持細(xì)胞內(nèi)外離子平衡及滲透壓平衡[8]，它對(duì)骨骼肌的收縮有重要的影響.玉竹，在《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載又稱為葳蕤、玉參，為百合科黃精屬植物，是肺胃陰傷，燥熱咳嗽，潤(rùn)咽生津，內(nèi)熱消渴的上品[9]，也是食療和藥膳常選藥材.玉竹多糖（Polygonatum odoratum polysaccharides,PoPs）是玉竹的主要有效成分之一，在玉竹中含量高，在降血糖、抗腫瘤、抗衰老等方面皆有藥效.本研究旨在探討玉竹多糖的抗氧化作用對(duì)低氧訓(xùn)練過(guò)程中肥胖大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶的干預(yù)效果，進(jìn)而為玉竹多糖在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、大眾健身中的開發(fā)利用提供可靠的理論依據(jù).

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

6周齡健康雄性SD大鼠203只 (購(gòu)自上海實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，許可證號(hào)：SCXK(滬)2013-0006)，SPF級(jí)，體重172.15±11.94g.分籠飼養(yǎng)，自由飲食，自然采光，通風(fēng)條件良好，溫度23±2℃，相對(duì)濕度40%-60%.實(shí)驗(yàn)期間嚴(yán)格控制飼養(yǎng)條件.

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)條件

本實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)進(jìn)口的小型低氧發(fā)生器（MAG-10）組建低氧帳篷（低氧帳篷面積約6.75m2，空間體積約9.45m3），建立氧濃度為13.6%(模擬海拔3500米高度),壓強(qiáng)為101KPa的常壓低氧環(huán)境；利用動(dòng)物跑臺(tái)創(chuàng)造訓(xùn)練條件.

1.2.2 肥胖大鼠模型建立

203只雄性SD大鼠經(jīng)適應(yīng)性飼養(yǎng)7天后，隨機(jī)挑選25只普通飼料飼養(yǎng)，178只高脂飼料飼養(yǎng)(高脂飼料配方為：豬油12%、蛋黃粉8%、白砂糖5%、全脂奶粉8%、膽固醇1%、膽鹽0.2%、普通飼料65.8%).飼養(yǎng)第十八周末，按肥胖標(biāo)準(zhǔn)[10]（體重增量大于普通飼料飼養(yǎng)組體重增量均值加上1倍標(biāo)準(zhǔn)差）篩選肥胖大鼠112只.

1.2.3 適應(yīng)性訓(xùn)練及實(shí)驗(yàn)大鼠篩選

篩選出的肥胖大鼠隨后進(jìn)行一周低氧倉(cāng)適應(yīng)后，進(jìn)行為期兩周逐漸增加強(qiáng)度的適應(yīng)訓(xùn)練（訓(xùn)練方案參照趙鵬[11]并稍加修改，第一周適應(yīng)訓(xùn)練時(shí)間為20分鐘，強(qiáng)度為12-18米/分；第二周適應(yīng)訓(xùn)練時(shí)間為40分鐘，強(qiáng)度為18-22米/分）.經(jīng)過(guò)一階段適應(yīng)性訓(xùn)練后，對(duì)于運(yùn)動(dòng)能力極好和極差以及有傷病的大鼠進(jìn)行剔除，且剔除體重過(guò)重和過(guò)輕的大鼠，保留56只肥胖大鼠隨機(jī)分為7組，即肥胖低住安靜對(duì)照組（FLC組）、肥胖高住安靜對(duì)照組（FHC)、肥胖低住低練組（FLL組）、肥胖高住低練組（FHL組）、肥胖低住高練組（FLH組）、肥胖高住低練玉竹組（FHLP組）、肥胖低住高練玉竹組（FLHP組）.并從25只普通飼料飼養(yǎng)的大鼠中挑選8只作為正常安靜對(duì)照組（C組）.

1.2.4 大鼠實(shí)驗(yàn)分組安排

各訓(xùn)練組大鼠在水平動(dòng)物實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)上進(jìn)行耐力性練習(xí)，低氧條件下進(jìn)行60min/d×5d/w×4w的訓(xùn)練，訓(xùn)練強(qiáng)度為20m/min；常氧條件下進(jìn)行60 min/d×5d/w×4w的訓(xùn)練，速度為22m/min.具體實(shí)驗(yàn)分組安排見(jiàn)表1.

表1 實(shí)驗(yàn)大鼠分組情況

1.2.5 給藥方案

分組后，每天上午對(duì)大鼠進(jìn)行灌服，其中FHLP和FLHP大鼠灌服玉竹多糖溶液（河南中冠建業(yè)生物科技有限公司）1g/kg(灌胃方案參照謝建軍[12]并稍加修改），其余各訓(xùn)練組大鼠灌服等量的生理鹽水，訓(xùn)練后1h灌胃，一周灌胃5次，灌胃共4周.

1.2.6 指標(biāo)測(cè)定

骨骼肌中Ca2+-Mg2+-ATP酶的測(cè)定:

處死后的大鼠，將腿部皮膚快速剝離，分離出的左后腿骨骼?。枘c?。陬A(yù)冷的0.9%氯化鈉溶液中洗凈血液，用濾紙吸干精確稱取組織重量，按重量（g）：體積（ml）=1:9的比例加入 9倍體積的生理鹽水，并保持在冰水浴條件下，對(duì)組織進(jìn)行機(jī)械勻漿，制備成10%的勻漿液，2500r/min離心10min，取上清液進(jìn)行Ca2+-Mg2+-ATP酶的測(cè)定.測(cè)試儀器：分光光度計(jì).測(cè)定指標(biāo)方法：采用可見(jiàn)光法測(cè)定.測(cè)試試劑：所需試劑購(gòu)于南京建成生物工程研究所.

1.2.7 統(tǒng)計(jì)分析

采用Office Excel 2010版軟件錄入以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù).實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析均運(yùn)用SPSS22.0軟件進(jìn)行.利用單因素方差分析檢驗(yàn)和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析樣本，其中P＜0.05表示顯著性差異水平，P＜0.01表示極顯著性差異水平.

2 研究結(jié)果

4周實(shí)驗(yàn)后大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性見(jiàn)表2.

表2 各組大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性一覽表(umolPi/mgprot/h)(n=8,±s)

由表2可看出，正常安靜對(duì)照組大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性顯著性高于肥胖高住安靜對(duì)照組（p＜0.05），各肥胖安靜對(duì)照組組間無(wú)顯著性差異（p＞0.05）；肥胖低住高練組大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性顯著高于肥胖高住安靜對(duì)照組（p＜0.05），而肥胖高住低練組與肥胖高住安靜對(duì)照組組間無(wú)顯著性差異；補(bǔ)充玉竹多糖的各低氧訓(xùn)練組大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性均高于其對(duì)應(yīng)的各訓(xùn)練組，其中肥胖高住低練玉竹組與肥胖高住低練組差異顯著（p＜0.05）.

3 討論

Ca2+-Mg2+-ATP酶位于線粒體內(nèi)膜中，是線粒體功能及結(jié)構(gòu)變化的靈敏指標(biāo),對(duì)骨骼肌的收縮和舒張也有重要的影響.研究表明，大鼠通過(guò)力竭運(yùn)動(dòng)會(huì)使其骨骼肌線粒體鈣超載，肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶活性降低，影響肌肉的收縮功能[13].而大強(qiáng)度長(zhǎng)期訓(xùn)練會(huì)導(dǎo)致大鼠骨骼肌代謝紊亂，使大鼠股四頭肌Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性降低[14].又有學(xué)者通過(guò)低氧訓(xùn)練來(lái)研究紅細(xì)胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶活性發(fā)現(xiàn)，間歇性低氧運(yùn)動(dòng)可以保護(hù)大鼠紅細(xì)胞膜Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性[15].李麗[16]通過(guò)模擬高原訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)間歇性低氧訓(xùn)練同樣可以提高心肌線粒體鈣離子的轉(zhuǎn)運(yùn)功能和ATP酶活性.

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)肥胖低住安靜對(duì)照組骨骼肌細(xì)胞的Ca2+-Mg2+-ATP酶活性降低，其原因可能是肥胖引起細(xì)胞膜氧化應(yīng)激增加，促進(jìn)胞內(nèi)鈣聚集，使線粒體形態(tài)、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致Ca2+-Mg2+-ATP酶活力降低.當(dāng)Ca2+-Mg2+-ATP酶活力下降又將進(jìn)一步導(dǎo)致胞內(nèi)鈣超載，形成“惡性循環(huán)”，損害線粒體功能，從而增加氧自由基濃度，引起骨骼肌功能失常.由此看出細(xì)胞內(nèi)的鈣離子的增加是Ca2+-Mg2+-ATP酶活性降低的原因.

研究發(fā)現(xiàn)，大鼠在低氧暴露環(huán)境訓(xùn)練，骨骼肌線粒體產(chǎn)生的大量氧自由基作用于線粒體膜引起膜脂質(zhì)過(guò)氧化，影響Ca2+-Mg2+-ATP酶活性，導(dǎo)致其活性下降[17].本實(shí)驗(yàn)大鼠在低氧環(huán)境下，大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性明顯降低.而通過(guò)比較低住高練和高住低練對(duì)肥胖大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)低住高練組Ca2+-Mg2+-ATP酶較肥胖安靜對(duì)照組升高.分析其結(jié)果可能是低住高練運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不斷提高自身抗氧化能力，誘導(dǎo)多種抗氧化酶來(lái)清除自由基，以抑制自由基引起的膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，從而來(lái)代償因低氧刺激導(dǎo)致Ca2+-Mg2+-ATP酶活性的損傷.

而通過(guò)玉竹多糖補(bǔ)充后，大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性發(fā)生變化，其中高住低練玉竹組可顯著提高Ca2+-Mg2+-ATP酶活性，這可能與其抗氧化作用有關(guān)，提高了清除氧自由基的能力，從而調(diào)控鈣離子濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)Ca2+-Mg2+-ATP酶活性的影響.

4 結(jié)論

低氧暴露及肥胖均可在一定程度上減低正常大鼠骨骼肌Ca2+-Mg2+-ATP酶活性，低氧訓(xùn)練可使其活性有所升高，且聯(lián)合玉竹多糖對(duì)其增強(qiáng)效果更顯著.