寶塔菜功能性低聚糖對小鼠抗疲勞能力的影響

沈德艷,郁建平,張訓(xùn)海,王 旋

(1.安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院,安徽鳳陽 233100;2.貴州大學(xué)生化營養(yǎng)研究所,貴州貴陽 550025;s3.家禽疫病防控監(jiān)測安徽省重點實驗室,安徽鳳陽 233100)

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寶塔菜功能性低聚糖對小鼠抗疲勞能力的影響

沈德艷1,2,郁建平2,張訓(xùn)海3,王 旋3

(1.安徽科技學(xué)院食品藥品學(xué)院,安徽鳳陽 233100;2.貴州大學(xué)生化營養(yǎng)研究所,貴州貴陽 550025;s3.家禽疫病防控監(jiān)測安徽省重點實驗室,安徽鳳陽 233100)

目的:研究寶塔菜功能性低聚糖對小鼠抗疲勞能力的影響。方法:將7周齡昆明種雄性小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后分為寶塔菜功能性低聚糖低劑量組(125mg·kg-1·d-1)、中劑量組(250mg·kg-1·d-1)、高劑量組(500mg·kg-1·d-1)和空白對照組(生理鹽水),每組10只,連續(xù)灌胃14d,測定肝糖原、肌糖原、血紅蛋白含量及負重游泳運動后血尿素氮含量、乳酸脫氫酶活性、游泳時間。結(jié)果:寶塔菜功能性低聚糖能提高肝糖原、肌糖原儲量(p<0.01),提高機體血液中血紅蛋白含量(p<0.05),降低運動后血清尿素氮含量(p<0.01),提高運動后乳酸脫氫酶活性(p<0.01),延長小鼠負重游泳時間(p<0.01)。結(jié)論:寶塔菜功能性低聚糖具有抗疲勞作用。

寶塔菜,功能性低聚糖,抗疲勞,小鼠

寶塔菜又名草石蠶,學(xué)名石奇蛇(StachyssebiobiMiq.),為唇形科水蘇屬中能形成塊莖的栽培種,多年生草本植物,是我國重要的創(chuàng)匯蔬菜作物。其塊莖中富含功能性低聚糖,藥理作用廣泛,除具有抗氧化能力外,還具有明顯的增強機體免疫功能的作用。這些活性可能對寶塔菜功能性低聚糖的抗疲勞作用有一定的促進作用[1]。

水蘇糖作為一種新興的功能性低聚糖類,有助于腸道有益菌——雙歧桿菌數(shù)量增加,有利于乳酸分解酶的分泌和其活性提高,使乳酸較快分解而減少積累,從而有利于消除機體疲勞[2]。寶塔菜功能性低聚糖中含有大量水蘇糖,至于寶塔菜功能性低聚糖對運動能力有何影響,能否作為運動補劑或運動飲料使用尚未可知。為尋找新的抗疲勞運動補劑,本實驗以寶塔菜功能性低聚糖為研究對象,對其抗疲勞作用展開初步研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

寶塔菜功能性低聚糖干品為本實驗室自制,制備方法參考文獻[3];灌胃用的寶塔菜功能性低聚糖,先用去離子水稀釋成不同濃度,高壓滅菌后,4℃保存?zhèn)溆?7周齡昆明種雄性小鼠,體重18～20g,由家禽疫病防控監(jiān)測安徽省重點實驗室提供。

枸櫞酸鈉 北京益利精細化學(xué)有限公司;血尿素氮(BUN)試劑盒、肝/肌糖原測定試劑盒、乳酸脫氫酶(LDH)測試盒、氰化高鐵血紅蛋白試劑盒 南京建成生物工程研究所。

TDL-40B離心機 安亭科學(xué)儀器廠;TU-1901雙光束紫外可見分光光度計 普析通用儀器有限責任公司;單道、多道移液器 Eppendorf公司。

1.2 實驗方法

按衛(wèi)生部發(fā)布的《保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范》中《保健食品功能學(xué)評價程序和檢驗方法規(guī)范》[4],緩解體力疲勞作用檢驗方法中血尿素氮測定、肝糖原測定、肌糖原測定、乳酸脫氫酶測定和血紅蛋白測定的規(guī)定方法執(zhí)行。

1.2.1 動物分組與給藥 適應(yīng)性飼養(yǎng)一周后,按體重隨機分組,每組10只,所有實驗動物均食用全價混合飼料,自由攝食取水。三個劑量實驗藥物組,分別灌胃給予寶塔菜功能性低聚糖提取物125、250和500mg·kg-1·d-1;空白對照組灌服生理鹽水,連續(xù)14d,實驗第15d進行各項指標測定。

1.2.2 肌糖原含量的測定 脫臼處死小鼠后,立即取小鼠后肢大腿肌肉,用生理鹽水洗凈,濾紙吸去水分,稱重,制成肌肉勻漿,按試劑盒方法測定肌糖原含量。

1.2.3 肝糖原含量的測定 脫臼處死小鼠后,立即取其新鮮肝臟,用生理鹽水洗凈,濾紙吸去水分,稱重,制成肝臟勻漿,按試劑盒方法測定肝糖原含量。

1.2.4 血清尿素氮含量的測定 按試劑盒方法分別測定每只小鼠游泳前、(30±2)℃溫度下,30cm深水中負重(體重3%)游泳60min后離水休息90min及150min時血清尿素氮(BUN)的含量。并計算廓清率。

廓清率(mmol/(L·min))=(泳后90min的BUN-泳后150min的BUN)/60

1.2.5 乳酸脫氫酶活力的測定 按試劑盒方法分別測定每只小鼠游泳前、(30±2)℃溫度下,30cm深水中負重(體重3%)游泳40min后離水休息25min及50min時血清乳酸脫氫酶(LDH)的活力。

1.2.6 血紅蛋白含量的測定 脫臼處死小鼠后,立即取小鼠全血,按試劑盒方法測定血紅蛋白(Hb)含量。

1.2.7 負重游泳實驗 連續(xù)灌胃14d,第15d將小鼠置于游泳箱(60cm×45cm×45cm)中負重游泳。水深30cm,水溫(30±2)℃,鼠尾根部負荷3%體重的鉛皮。記錄小鼠入水至力竭而沉入水中并持續(xù)8s不能浮出水面的小鼠游泳耐力時間。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

2 結(jié)果與分析

2.1 肌糖原測定

體內(nèi)的糖儲備包括肌糖原、肝糖原和血糖。肝糖原的主要作用是維持血糖的相對穩(wěn)定,隨著運動時間的延長,體內(nèi)糖儲備耗竭,最終影響運動能力;肌糖原是骨骼肌中可以隨時動用的貯備能源,其貯備量與運動的耐力呈正相關(guān)。因此,機體肝糖原和肌糖原儲備量越高,延緩疲勞產(chǎn)生的能力就越強[5]。

由表1可以看出,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,各劑量組肌糖原含量均比對照組有所增加;其中,高劑量組與對照組比較差異極顯著(p<0.01),中、低劑量組與對照組比較差異不顯著(p>0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖能增加肌糖原儲備,維持運動時血糖水平,從而為機體提供更多能源物質(zhì),具有抗疲勞作用。

表1 寶塔菜功能性低聚糖 對小鼠肌糖原含量的影響±s,n=10)Table 1 Effect of functional oligosaccharides fromStachys seiboibi on contents of muscular glycogen in ±s,n=10)

注:與對照組比較,*p<0.05,**p<0.01,下文同。

2.2 肝糖原測定

由表2可知,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,各劑量組肝糖原含量均比對照組有所增加;其中,高劑量組與對照組比較差異極顯著(p<0.01),中劑量組與對照組比較差異顯著(p<0.05),低劑量組與對照組比較差異不顯著(p>0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖能增加肝糖原儲備,維持運動時血糖水平,從而為機體提供更多能源物質(zhì),延緩疲勞產(chǎn)生。

表3 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠血清BUN含量及廓清率的影響±s,n=10)Table 3 Effect of functional oligosaccharides from Stachys seiboibi on contents of serum urea-nitrogen and clearance rates of BUN in ±s,n=10)

表4 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠LDH活力的影響±s,n=10)Table 4 Effect of functional oligosaccharides from Stachys seiboibi on activity of serum LDH in ±s,n=10)

表2 寶塔菜功能性低聚糖 對小鼠肝糖原含量的影響s,n=10)Table 2 Effect of functional oligosaccharides fromStachys seiboibi on contents of hepatic glycogen in ±s,n=10)

2.3 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠血清BUN含量的影響

當機體長時間不能通過糖、脂肪分解代謝得到足夠能量時,機體蛋白質(zhì)與核苷酸分解代謝隨之增強,代謝產(chǎn)生的游離氨,經(jīng)尿素循環(huán)生成尿素,使血中尿素含量增加。一般情況下,超過30min的運動,血尿素明顯增加,可見機體血尿素含量隨運動負荷的增加而增加,機體對負荷適應(yīng)能力越差,血尿素的增加就越明顯。在游泳后150min時,機體血尿素含量處于恢復(fù)期,但此時血尿素含量仍低于游泳停止后90min時的水平,廓清率反應(yīng)機體血尿素的恢復(fù)速率,廓清率越大說明機體疲勞消除得越快[4]。

表3顯示,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,小鼠運動前、負重游泳60min離水休息90、150min時尿素氮值。泳后90min,各劑量組BUN含量都顯著低于對照組,其中高、中劑量組具有極顯著性差異(p<0.01);泳后150min,各劑量組BUN含量與對照組相比,都有所降低,其中高劑量組具有極顯著性差異(p<0.01),中劑量組差異顯著(p<0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖具有增強機體對運動負荷耐受能力的作用。

在泳后90～150min內(nèi),與對照組相比,各劑量組BUN的廓清率都有所增加,其中高劑量組具有極顯著性差異(p<0.01)。說明寶塔菜功能性低聚糖具有在運動后恢復(fù)期加快疲勞消除的作用。

2.4 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠LDH活力的影響

在肌肉劇烈收縮時,因供氧不足單靠有氧氧化不能滿足能量的需要,必須加速糖酵解的供能過程。肌肉通過糖酵解反應(yīng)得到能量的同時,產(chǎn)生大量的乳酸,乳酸的增加使肌肉中氫離子濃度上升,pH下降,進而引起一系列生化變化,是導(dǎo)致疲勞的重要原因[6]。LDH活力的升高可以加速肌肉中過多乳酸的清除代謝過程,因而可以減少乳酸在肌肉中的積累,延緩疲勞的發(fā)生或加速疲勞的消除[7]。

表4顯示,寶塔菜功能性低聚糖對LDH的生成有促進作用。與對照組相比,各劑量組LDH活力都有所增加,其中,中劑量組在泳后25min差異極顯著(p<0.01),在泳前和泳后50min差異顯著(p<0.05);高劑量組在泳后25min和泳后50min差異顯著(p<0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖通過增強LDH活力,加速肌肉中乳酸的清除代謝過程,從而可延緩疲勞的產(chǎn)生或加速疲勞的消除。

2.5 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠Hb含量的影響

紅細胞內(nèi)的Hb是血液中運輸O2和CO2的主要分子。當劇烈運動時,能源物質(zhì)分解的同時釋放大量CO2,導(dǎo)致體液pH降低,引起酸中毒。因此,提高機體血液中Hb含量,不僅有利于在劇烈運動過程中向肌肉組織提供更多的O2,來加強有氧代謝功能,而且可以及時將肌肉組織中有氧代謝產(chǎn)生的CO2轉(zhuǎn)運到肺排出,避免了由于pH下降而造成肌肉疲勞的發(fā)生[4]。

表5顯示,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,各劑量組Hb含量都比對照組有所增加;其中,高劑量組與對照組比較差異顯著(p<0.05)。說明寶塔菜功能性低聚糖能提高機體血液中Hb含量,不僅有利于在劇烈運動過程中向肌肉組織提供更多的O2,來加強有氧代謝功能,而且可以及時將肌肉組織中有氧代謝產(chǎn)生的CO2轉(zhuǎn)運到肺排出,避免了由于pH下降而造成肌肉疲勞的發(fā)生發(fā)揮抗疲勞作用;此外,對預(yù)防高海拔地區(qū)由缺氧引起的高血紅蛋白血癥有一定意義。

2.6 寶塔菜功能性低聚糖對小鼠負重游泳時間的影響

運動耐力的延長是抗疲勞最有力的證據(jù)。從表6可以看出,灌服寶塔菜功能性低聚糖14d后,高劑量組小鼠游泳從入水到體力衰竭的時間比對照組增加了63.09min(p<0.01),結(jié)果表明寶塔菜功能性低聚糖具有明顯的抗疲勞功效。

表5 寶塔菜功能性低聚糖 對小鼠Hb含量的影響Table 5 Effect of functional oligosaccharides fromStachys seiboibi on contents of Hb in ±s,n=10)

組別劑量(mg·kg-1·d-1)體重(g)游泳時間(min)空白對照組0210±1012137±204低劑量組125210±1013060±084中劑量組250210±1013327±118?高劑量組500210±1018446±455??

3 結(jié)論

根據(jù)我國《保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,除實驗小鼠負重游泳實驗結(jié)果陽性外,乳酸脫氫酶、血清尿素氮、肝糖原/肌糖原三項生化指標中任意二項陽性,即可判定該受試樣品具有緩解疲勞的作用。本實驗在實驗小鼠負重游泳實驗結(jié)果陽性基礎(chǔ)上,其余生化指標均呈陽性,因此可以判定寶塔菜功能性低聚糖能改善能量代謝,加速肝糖原、肌糖原分解功能,減少蛋白質(zhì)和含氮化合物分解,從而降低血尿素氮,具有抗疲勞作用。

寶塔菜功能性低聚糖具有抗疲勞作用的可能機制如下:寶塔菜功能性低聚糖中含有大量水蘇糖和少量棉子糖,它們有助于腸道有益菌——雙歧桿菌數(shù)量增加,有利于乳酸分解酶的分泌和其活性提高,使乳酸較快分解而減少積累[2];根據(jù)離子代謝紊亂學(xué)說[8],運動性疲勞主要是由于離子代謝紊亂(如Ca、P、Mg、Fe等)而影響骨骼肌的收縮,造成骨骼肌疲勞。功能性低聚糖具有促進人體對Ca、P、Mg、Fe等礦物質(zhì)的吸收功能[9],從而達到緩解運動性疲勞的功能;疲勞應(yīng)激狀態(tài)可導(dǎo)致體內(nèi)自由基的堆積,清除自由基是抗疲勞藥物作用機制之一[10]。寶塔菜功能性低聚糖抗氧化作用可能是其抗疲勞作用得以發(fā)揮的一個途徑;低聚異麥芽糖與維生素復(fù)配時在發(fā)揮抗疲勞功效方面具有協(xié)同作用[11]。因為維生素是許多酶的輔酶,能促進各種代謝過程特別是糖的代謝,從而緩解疲勞的出現(xiàn)。寶塔菜功能性低聚糖與維生素復(fù)配是否同樣有協(xié)同作用有待研究。

本實驗初步證實寶塔菜功能性低聚糖具有良好的抗疲勞作用。日后,有必要對寶塔菜功能性低聚糖深入開展人體實驗,進一步驗證其抗疲勞效果,為推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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Effect of functional oligosaccharide fromStachysseiboibion ability of anti-fatigue in mice

SHEN De-yan1,2,YU Jian-ping2,ZHANG Xun-hai3,WANG Xuan3

(1.College of Food and Drug,Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China;2.Institute of Biochemistry and Nutrition,Guizhou University,Guiyang 550025,China;3.Anhui Key Laboratory of Poultry Infectious Disease Prevention and Control,Fengyang 233100,China)

objective:Study the effect of functional oligosaccharide fromStachysseiboibion ability of anti-fatigue in mice. Methods 7-weeks-old male BALB/C mice after one week adaptive feeding were divided into 4 groups:blank control group(saline),low dose group(125mg·kg-1·d-1),medium dose group(250mg·kg-1·d-1),and high dose group(500mg·kg-1·d-1). 14 days later,the content of serum urea-nitrogen,hepatic glycogen,muscular glycogen,Hb,the activity of LDH,and the time of weight loading swimming of mice were analyzed. Results:Functional oligosaccharide fromStachysseiboibicould increase the reserve of liver glycogen and muscle glycogen reserves(p<0.01),improve the content of blood hemoglobin(p<0.05),reduce the content of serum urea nitrogen after movement(p<0.01),improve the activity of lactate dehydrogenase after exercise(p<0.01),and extend swimming time of mice(p<0.01).Conclusion:The results suggested that functional oligosaccharide fromStachysseiboibiimproved the ability of anti-fatigue in mice.

Stachysseiboibi;functional oligosaccharide;anti-fatigue;mice

2014-02-10

沈德艷(1985-)，女，碩士，助教，研究方向：食品科學(xué)與工程。

貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目(黔科合NY字[2011]3094)；安徽高校省級自然科學(xué)研究項目(KJ2013Z045)；安徽科技學(xué)院青年科學(xué)基金項目(ZRC2013340)。

TS201.1

A

1002-0306(2015)05-0352-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.066