运动抗疲劳中辣椒素的作用研究,运动生物化学论文.docx

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1、运动抗疲劳中辣椒素的作用研究,运动生物化学论文摘 要： 为探究辣椒素和运动训练对小鼠疲惫恢复后24 h血清自由基代谢的影响, 将50只雄性昆明小鼠随机分为生理盐水灌胃平静组 (NS-C) (n=12) 、辣椒素灌胃平静组 (CAP-C) (n=12) 、生理盐水灌胃力竭运动组 (NSE) (n=13) 、辣椒素灌胃力竭运动组 (CAP-E) (n=13) .运动组采尾部系2 g回形针的负重游泳训练, 训练及灌胃连续进行28天, 第29天进行一次性力竭运动, 记录小鼠游泳到力竭状态的时间, 力竭24 h后取血清测丙二醛 (MDA) 含量、超氧化物歧化酶 (SOD) 和谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH

2、-PX) 活性.结果, 与平静组相比运动组小鼠的运动时间明显增加 (P 0.01) , 血清MDA含量明显增加 (P 0.01) ;与生理盐水灌胃结合运动相比, 辣椒素灌胃结合运动能够显着增加血清GSH-PX活性 (P 0.01) , 且单纯辣椒素灌胃的效果优于运动训练.由此可知, 运动训练能够提高小鼠的运动能力, 延长疲惫时间;运动训练结合辣椒素灌胃能够加强机体去除自由基的能力, 与血清GSH-PX活性的增加有关. 本文关键词语： 运动训练; 辣椒素; 力竭运动; 疲惫; 自由基; Abstract： Objective: to investigate the effect of capsa

3、icin on serum free radical metabolism from fatigue recovery 24 h after exercise training in mice. Methods: 50 male Kunming mice were randomly divided into four groups, normal saline control group ( NS-C) ( n = 12) , capsaicin gavage control group ( CAP-C) ( n = 12) , saline infusion exercise group (

4、 NS-E) ( n = 13) and capsaicin gavage exercise group ( n = 13) . The exercise groups underwent heavy swimming training exercises each with their tail pinned by 2 g echo needle. They were trained and gavaged for 28 days, and then in the twenty-ninth day performed one-time exhaustive exercise with the

5、ir exhaustion time of swimming recorded. Twenty-four hours after their exhaustiion, the concentration of malondiadehyde ( MDA) and the activity of superoxide dismutase ( SOD) and glutathionperoxidase ( GSH-PX) in their blood serum were determined. Results: compared with the control group, the swimmi

6、ng time of the mice in the exercise group was increased significantly ( P 0. 01) , and the concentration of MDA in serum also increased significantly ( P 0. 01) .Compared with the saline combined exercise group, the capsaicin combined exercise group enabled to significantly increase the activity of

7、serum GSH-PX ( P 0.01) , and the effect of capsaicin alone was better than that of the exercise training. Conclusion: exercise training can improve the exercise ability of mice and prolong fatigue time. Exercise training combined with capsaicin can enhance the body s ability to scavenge free radical

8、s, which are related to the increase of serum GSH-PX activity. Keyword： exercise training; capsaicin; exhaustive exercise; fatigue; free radicals; 辣椒素是辣椒中主要的辛辣成分和具有重要生物活性的物质.大量研究表示清楚, 辣椒素具有广泛的药用价值, 如止痛1、消炎、抗癌2和抗肥胖特性3等, 当前辣椒素已被证实可改善线粒体的合成和三磷酸腺苷 (ATP) 的生成4, 新近的研究发现辣椒素还具有抗氧化性5, 能够消除机体疲惫4.同时长期规律适量运动, 能够

9、加强机体的抗氧化能力, 抑制脂质过氧化6. 多项研究表示清楚, 运动时产生的自由基和脂质过氧化是疲惫产生的主要原因7,8, 而血清丙二醛 (MDA) 是反映脂质过氧化和脂质损伤程度的重要指标, MDA水平升高表示清楚机体疲惫;超氧化物歧化酶 (SOD) 和谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH-PX) 作为重要的抗氧化剂, 能够去除自由基和过氧化代谢物, 加强机体的抗氧化能力, 其活性越强, 表示清楚机体去除自由基的能力越强8,9, 对运动后疲惫的恢复有重要意义.因而, 研究运动训练和辣椒素与血清中MDA, SOD和GSH-PX的互相关系具有重要的理论意义及应用价值. 国内外有关疲惫的动物实验大部分是在

10、力竭运动状态下进行的10, 究其原因, 与运动性疲惫的综合性、全身性、发生机制的复杂性导致建模经过中难以判定疲惫发生、发展和鉴定疲惫程度密切相关.因而本文研究了运动后24 h血清MDA, SOD和GSH-PX水平的变化, 旨在检验辣椒素能否促进运动后疲惫的恢复.本实验以小鼠为模型, 通过相关的生化指标研究辣椒素对小鼠运动抗疲惫的影响, 探寻求索辣椒素去除自由基的抗疲惫作用机制. 1 材料与方式方法 1.1 实验动物与分组 健康雄性SPF级昆明种小鼠共50只, 体质量2228 g, 适应性饲养3 d后随机分为生理盐水灌胃平静组 (NS-C) 、辣椒素灌胃平静组 (CAP-C) 、生理盐水灌胃力竭

11、运动组 (NS-E) 、辣椒素灌胃力竭运动组 (CAP-E) , 平静组每组12只, 运动组每组13只. 1.2 实验试剂与仪器 主要试剂:辣椒素购自长沙鼎国生物技术有限公司;血清MDA, GSH-PX和SOD测试盒均购自南京建成生物工程研究所.主要仪器:台式离心 (湖南湘仪实验仪器开发有限公司) ;ELGA Option-Q超纯水系统 (ELGA Lab Water公司) ;UNIC-7200可见分光光度计 (尤尼柯 (上海) 仪器有限公司) ;SHH.W21.600型三用电热恒温水箱 (上海市百典仪器厂) ;涡旋混匀器 (上海达姆实业有限公司) ;移液枪 (德国Eppendorf公司) .

12、 1.3 实验方案 1.3.1 灌胃方案 采用注射器及灌胃针进行灌胃, 以下为参考文献11,12确定灌胃辣椒素浓度为10 mg/L, 剂量为0.4 m L.对照组灌胃与辣椒素一样剂量的生理盐水.天天灌胃一次, 控制灌胃时间在9:009:30. 1.3.2 运动训练方案 运动采用负重游泳训练, 在其尾巴系上质量为2 g的回形针, 前三天进行适应性训练, 训练时间由第一天30 min增加到第三天70 min.训练及灌胃连续进行28 d, 随后各组小鼠禁食过夜, 第二天上午9:00开场进行一次性力竭运动, 24 h后取材.力竭断定的标准为:小鼠深切进入水中超过10 s, 且放在平面时无法完成翻正反射

13、13. 1.4 测试指标及方式方法 用计时器测各小鼠游泳到力竭状态的时间, 力竭恢复24 h后, 眼眶采血, 放置37.5的恒温箱中1 h后, 4下2 000 r/min离心10 min, 取上清即为血清.再用相应的试剂盒测血清MDA含量以及血清GSH-PX和SOD活性. 1.5 统计学处理 各组数据采用SPSS 19.0软件进行分析, 服从正态分布且方差齐的数据进行双因素方差分析, 若不存在交互作用则进一步分析其主效应, 组间比拟采用LSD检验;不服从正态分布或方差不齐的数据进行非参数检验, 组间比拟采用Mann-Whithey U检验.方差分析的数据用带有标准差的条形图表示, 非参数检验的

14、数据采用箱形图表示.以P 0.05具有统计学意义. 2 结果 2.1 各组小鼠游泳到力竭状态的时间比拟 由表1和图1能够看出, 与NS-C组相比, 辣椒素灌胃并不能延长小鼠运动的时间, 但进行游泳训练后, 运动组小鼠到达力竭状态的时间比平静组明显延长 (P 0.01) , 同时与CAP-C组相比, NS-E组小鼠的运动能力也明显加强 (P 0.01) , 表示清楚进行28 d运动训练, 能够延长运动的时间, 明显延缓进入疲惫的状态. 图1 各组小鼠游泳到力竭状态的时间Fig.1 The time of swimming to exhaustion in mice of each group 注

15、:箱图内的线表示中位数, 箱的顶部和底部分别代表75%和25%.*表示P 0.05, *表示P 0.01, 下同 表1 各组小鼠游泳到力竭状态的时间Tab.1 The time of swimming to exhaustion in mice of each group 注:与NS-C组相比, *表示P 0.01, *表示P 0.05;与CAP-C组相比, #表示P 0.01;与NS-E组相比, 表示P 0.05.下面各表同 2.2 血清MDA含量检测结果 双因素方差分析结果显示, 生理盐水灌胃或辣椒素与运动之间对血清MDA含量没有交互影响, 其主要影响因素是运动 (见表2) .进一步组间比

16、拟发现, 生理盐水灌胃组和辣椒素灌胃组小鼠经28 d运动训练后再进行一次性力竭运动, 在恢复24 h后血清丙二醛含量均比平静组高 (见表3和图2, P 0.01) ;与生理盐水灌胃组小鼠相比, 辣椒素灌胃能够降低血清MDA含量, 但差异不具有显着性 (见表3和图2, P 0.05) . 表2 血清MDA, SOD及GSH-PX指标双因素方差分析结果Tab.2 Twoway ANOVA analysis of serum MDA, SOD and GSH-PX indexes 图2 血清MDA含量检测结果Fig.2 Results of serum MDA content detection 表

17、3 血清MDA含量检测结果Tab.3 Results of serum MDA content detection 2.3 血清SOD活性检测结果 由表2可知, 灌胃辣椒素和运动两因素对一次性力竭运动后再恢复24 h小鼠血清SOD活性均无显着作用, 组间进一步比拟同样显示血清SOD活性无明显变化 (见表4和图3, P 0.05) , 表示清楚疲惫恢复24 h后, 血清SOD活性不受辣椒素或运动水平的影响. 图3 血清SOD活性检测结果Fig.3 Results of serum SOD activity detection 表4 血清SOD活性检测结果Tab.4 Results of seru

18、m SOD activity detection 2.4 血清GSH-PX活性检测结果 由表2可知, 灌胃辣椒素和进行运动训练之间存在显着的交互作用, 两者通过协同作用共同促进GSH-PX活性增加.与NS-C组相比, 只进行运动能够降低血清GSH-PX活性 (见表5和图4, P 0.01) , 但在灌胃辣椒素的基础上再进行运动, 能够增加GSH-PX活性 (见表5和图4, P 0.01) . 图4 血清GSH-PX活性检测结果Fig.4 Results of serum GSH-PX activity detection 表5 血清GSH-PX活性检测结果Tab.5 Results of se

19、rum GSH-PX activity detection 3 分析与讨论 运动性疲惫是指在运动中机体不能将它的机能保持在某一特定的水平和/或不能维持某一特定的运动强度14, 是影响运动成绩最主要的因素.随着运动生理学和运动生物化学等学科的发展以及实验技术和手段的更新, 有关运动疲惫产生的机制也逐步清楚明晰7.近年来研究发现, 长时间剧烈运动使机体氧化代谢反响增加, 产生更多的自由基, 自由基和细胞膜上的不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反响, 进而毁坏细胞构造、降低细胞功能, 是引发运动性疲惫的重要原因7,14.华而不实MDA作为脂质过氧化的中间产物, 其含量能够反映脂质过氧化作用的程度15, 而G

20、SH-PX能够去除体内过氧化氢和有机过氧化物, 阻断脂质过氧化反响, 起到抗氧化防御作用16, 同时SOD也作为抗氧化酶之一, 能够抗御体内氧自由基17. 运动后疲惫的恢复是运发动和教练员关注的重点, 当前对于运动后疲惫的恢复多以物理恢复、化学恢复和神经调节方面入手18, 虽能暂时消除疲惫, 但不能起到延缓疲惫出现的作用.最近研究发现, 辣椒中主要的辛辣成分辣椒素能够对抗自由基, 进而产生抗疲惫作用11.已有的研究表示清楚, 不同含量 (615 mg/kg) 辣椒素灌胃小鼠在运动后肝脏GSH-PX和SOD活性比正常小鼠高, MDA水平降低12;Kempaiah等的研究也发现, 辣椒素能够通过抑

21、制细胞和肝脏中抗氧化剂和抗氧化酶的消耗, 降低脂质过氧化反响, 进而有效降低机体氧化应激19;有学者研究发现, 疲惫性运动即刻, 血清GSH-PX活性显着增加, 并且急性运动时血清SOD活性也增加, 揣测是机体抗自由基损伤和延缓疲惫的一个防御现象20. 本实验通过研究辣椒素和运动训练两个因素对血清MDA, SOD和GSH-PX的影响, 发现进行运动训练的NS-E组和CAP-E组小鼠血清MDA水平较平静组高, 表示清楚NS-E组和CAP-E组小鼠在运动后24 h仍处于相对疲惫状态, 是由于其一次性力竭运动的持续时间较平静组长, 运动经过中脂质过氧化水平较高.但研究结果显示, 辣椒素灌胃不能降低脂

22、质过氧化程度, 也不能提高小鼠的运动能力.SOD活性没有显着变化, 表示清楚运动和 (或) 给予辣椒素对力竭运动后24 h氧自由基的去除影响不大, 这是由于大强度运动后即刻SOD活性显着降低, 但在24 h后已基本恢复正常水平21.辣椒素灌胃结合运动训练比单纯辣椒素灌胃或只进行运动训练更能够加强机体去除自由基的能力, 表如今血清GSH-PX活性的显着增加, 且辣椒素灌胃的作用优于运动训练, 表示清楚辣椒素能够加强疲惫运动后24 h机体的抗氧化能力. 4 结论 运动训练能够提高小鼠的运动能力, 延长疲惫时间;运动训练结合辣椒素灌胃不仅能够提高运动水平, 还能加强机体去除自由基的能力, 主要是由于

23、辣椒素加强了血清GSH-PX活性.而辣椒素是怎样调节血清GSH-PX活性进而加强机体抗氧化能力有待于深切进入研究, 并且在何种运动水平下辣椒素才能发挥良好的抗疲惫作用也值得进一步探究.本研究结果对于采用运动训练并结合抗氧化类天然产物在运动力竭后恢复一定时期内自由基的代谢经过研究具有一定参考作用 以下为参考文献： 1DERRY S, MOORE R A.Topical capsaicin (high concentration) for chronic neuropathic pain in adultsJ.Cochr Datab Syst Rev, 2020, 2 (9) :CD010111.

24、 2CLARK R, LEE S H.Anticancer properties of capsaicin against human cancerJ.Anticancer Res, 2021, 36 (3) :837. 3KANG J H, TSUYOSHI G, LE N H, et al.Dietary capsaicin attenuates metabolic dysregulation in genetically obese diabetic miceJ.J Med Food, 2018, 14 (3) :310-315. 4HSU Y J, HUANG W C, CHIU CC

25、, et al.Capsaicin supplementation reduces physical fatigue and improves exercise performance in miceJ.Nutrients, 2021, 8 (10) :648. 5CHEN K S, CHEN P N, HSIEH Y S, et al.Capsaicin protects endothelial cells and macrophage against oxidized low-density lipoprotein-induced injury by direct antioxidant

26、actionJ.Chem Biol Interact, 2021, 228:35-45. 6卢健, 陈彩珍, 许豪文, 等.长期运动训练对老年小鼠心肌线粒体抗氧化能力的影响J.天津体育学院学报, 1999 (2) :24-26 7杨磊.运动疲惫的产生机制研究综述J.武汉体育学院学报, 2002, 36 (5) :47-49. 8刘长征, 雷波.针刺对慢性疲惫综合征大鼠血清丙二醛含量及超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性的影响J.针刺研究, 2020, 37 (1) :38-40, 58. 9谢文霞, 潘进钱, 叶天申.针灸对脑外伤患者血清中SOD, MDA, LPO水平变化的研究J.针灸临床

27、杂志, 2004 (12) :17-19, 3. 10艾华, 陈吉棣, 贺师鹏.缺锌对大鼠力竭性游泳前后睾酮和锌水平变化的影响J.中国运动医学杂志, 1997 (3) :164-168. 11郭时印, 姜德建, 黄忆明, 等.辣椒素抗疲惫作用研究进展J.中南药学, 2007 (04) :351-353. 12郭时印.辣椒素抗疲惫作用及其机理研究D.长沙:中南大学, 2018. 13姜玉玲, 于洋, 崔金玲, 等.几丁聚糖对一次性力竭运动小鼠肝组织自由基代谢的影响J.北京体育大学学报, 2007 (6) :790-791, 794. 14王瑞元, 苏全生.运动生理学M.北京:人民体育出版社, 2

28、018. 15刘时中, 林壮基, 黄谷送.血清脂质过氧化产物 丙二醛测定及其意义J.广东医药学院学报, 1985 (1) :18-22. 16唐琴华, 徐晓琴, 黄履成.血清谷胱甘肽过氧化物酶比色测定法J.临床检验杂志, 1993 (3) :124-125. 17董亮, 何永志, 王远亮, 等.超氧化物歧化酶 (SOD) 的应用研究进展J.中国农业科技导报, 2020, 15 (5) :53-58. 18谭如坤.运动性疲惫产生机理、监测及恢复方式方法研究J.湖北师范学院学报 (自然科学版) , 2020, 33 (2) :60-63. 19KEMPAIAH R K, SRINIVASAN K.

29、Influence of dietary curcumin, capsaicin and garlic on the antioxidant status of red blood cells and the liver in high-fat-fed ratsJ.Ann Nutr Metab, 2004, 48 (5) :314-320. 20冯连世, 杨奎生, 宗丕芳, 等.急性运动对血清超氧化物歧化酶的影响及其与有氧能力的关系J.中国运动医学杂志, 1994 (3) :129-132. 21孙君志, 王东辉, 王纯, 等.不同强度跑台运动对大鼠血清总抗氧化能力、超氧化物歧化酶活性及丙二醛含量的影响J.中国临床康复, 2006 (48) :68-71.