D-核糖對小鼠抗疲勞作用的影響

康 丹，胡馨瑜，何計國

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083 )

D-核糖對小鼠抗疲勞作用的影響

康 丹，胡馨瑜，何計國

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083 )

目的：研究D-核糖對小鼠力竭游泳時間、肝糖元及血清尿素的影響，探討D-核糖抗疲勞作用的機制，為核糖作為運動營養補充劑提供依據。方法：利用隨機分組法將180只昆明種小鼠分為3批，每批6組，即5個實驗劑量組和1個空白對照組，每組10只；連續30d經口給予D-核糖，末次灌胃后進行負重力竭游泳實驗、肝糖原的測定以及血清尿素的測定；實驗動物飼喂期間每周進行稱重。結果：D-核糖對小鼠體重的增長具有明顯的控制作用(P<0.05、P<0.01)，能夠顯著延長小鼠負重游泳時間，時間延長率最高可達91.46%；實驗組動物的血清尿素水平與對照組相比存在顯著性差異 (P<0.05)；最低劑量組(125mg/kg·BW)能顯著提升肝糖原含量(P<0.05)。結論：D-核糖能夠明顯延長小鼠力竭游泳時間，增強肝糖元的儲備能力，降低血清尿素的產生，對延緩疲勞和體重增長的控制具有積極作用。

D-核糖；抗疲勞；力竭游泳；肝糖原；血清尿素

疲勞不但標志著機體本身工作能力的暫時性下降，并且有可能是是機體發展到疾病狀態的預示[1]。據WHO調查發現，全球有35%以上的人群處于疲勞狀態，其中中年男性占到60%左右[2]。疲勞不僅會影響人們的日常活動，還可能會引起一些亞慢性疾病的發生，所以開發和研究抗疲勞的功能成分及作用劑量對于運動營養補充劑的開發極具意義。D-核糖是生物體內遺傳物質―核糖核酸的重要組成物質[3]，它與腺苷酸的形成和三磷酸腺苷(ATP)的再生有著密切關系，是生命代謝過程中最基本的能量來源之一[4]。外源性核糖的補充可以加快嘌呤核苷酸的合成速度[6]，促進骨骼肌內ATP的生成，提高代謝效率，從而具有增強運動能力，修復運動后造成的肌肉損傷，起到緩解疲勞產生的重要作用[5-10]。

本實驗針對D-核糖研究其對小鼠體重、負載游泳時間、肝糖元及血清尿素的影響，探究其合適的使用劑量，為D-核糖作為運動營養保健品的開發和利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑 D-核糖，北京惠康源生物科技有限公司，生產批號20140606。血清尿素氮試劑盒，威海威高生物科技有限公司，生產批號20150325E。三氯醋酸、濃硫酸、硫脲、蒽酮，以上試劑均為分析純。

1.1.2 實驗動物及飼料 180只SPF級雄性昆明種小鼠，6～8w齡，體重18～22g，許可證號：SCXK-(軍)2012-0004，購于中國人民解放軍軍事醫學科學院實驗動物中心。實驗動物使用許可證號：SYXK(京)2011-0016。動物飼料由北京科澳協力飼料有限公司提供，生產許可證號：SCXK(京)2014-0010。

1.1.3 儀器及設備 TBA-120FR全自動生化分析儀，日本東芝公司；DKZ-450B型電熱恒溫振蕩水槽，上海森信實驗儀器有限公司；V1800型可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；BJCDCTQ-07952高速冷凍落地式離心機，久保田(日本)株式會社。

1.2 實驗設計

1.2.1 動物分組及飼喂 180只SPF級昆明種小鼠適應性喂養5d以后，分為3批分別進行小鼠力竭游泳實驗、肝糖原測定和血清尿素的測定，每批小鼠采用隨機分組方法，按體重隨機分為6組，每組10只，分別為對照組、劑量Ⅰ組、劑量Ⅱ組、劑量Ⅲ組、劑量Ⅳ組和劑量Ⅴ組。每日自由飲水、攝食，飼喂30d。

飼養條件：SPF級動物房內，溫度在22±3℃，濕度控制在40%RH，飼料及飲水充足。飲水瓶每2d更換1次，飲水瓶和吸水管預先清洗并消毒。每周二、周四更換墊料，墊料預先消毒處理。隔周稱量體重。1.2.2 劑量分組及給樣方法 設置空白對照組和5個劑量組，分別為Ⅰ組125mg/kg BW；Ⅱ組250 mg/kg·BW；Ⅲ組500mg/kg·BW；Ⅳ組1 000mg/kg·BW；Ⅴ組2 000mg/kg·BW。將D-核糖用蒸餾水配制成相應濃度的試液，空白對照組每日給予蒸餾水，經口給予受試物，小鼠每日的灌胃量為10mL/kg·BW；連續灌胃30d。

1.2.3 實驗方法 (1)力竭游泳試驗：末次給予受試樣品30min后，將小鼠尾根部負荷體重5%的鉛皮，然后置于(水深30cm，溫度25±1℃)的游泳箱中游泳。記錄小鼠自游泳開始至死亡的時間，即小鼠的力竭游泳時間。死亡的判斷標準是小鼠沉入箱底10s后不再浮上為止。(2)肝糖原測定：末次給樣30min后處死動物，精確稱取小鼠肝臟100mg，加入TCA(5%的三氯醋酸)研磨，離心取上清液，加入95%的乙醇充分混勻，室溫下豎立放置過夜。取沉淀完全的糖原溶解，利用蒽酮法，在620nm波長下測定吸光度值，并計算肝糖元含量。(3)血清尿素測定：末次給受試樣品30min后，在溫度為30℃的水中不負重游泳90min，休息60min后，小鼠拔眼球取全血約0.5mL。置4℃冰箱3h后，以 2 000r/min離心15min，取血清備用，然后將血清樣品置于全自動生化分析儀上進行尿素含量。

1.2.4 統計方法 實驗結果以均數±標準差表示，采用SPSS 17.0軟件處理并進行方差分析或 t 檢驗。

2 結果與分析

2.1 D-核糖對小鼠力竭游泳時間的影響

2.1.1 D-核糖對小鼠體重的影響 動物體重反映了動物的生長情況，也可以間接反映動物的能量代謝情況，實驗周期內每周對實驗動物進行稱重(表1)。

表1 游泳組小鼠體重(n=10) 單位：g

注：與對照組比較，*P<0.05、**P<0.01

由表1可見，實驗初期各小組小鼠體重未見顯著性差異，表明各組動物體重基本一致，說明動物分組符合體重隨機的原則。

在接觸D-核糖1w后，實驗組動物體重開始低于對照組，且劑量Ⅲ組小鼠的體重與對照組相比存在顯著性差異，實驗第2w后，各實驗組實驗動物的體重均低于對照組且存在顯著性差異，表明灌胃D-核糖能夠降低實驗動物的體重的增長。Griffiths J C等人[11]研究發現，D-核糖的給予會造成大鼠體重降低，由于D-核糖參與葡萄糖的戊糖旁路代謝系統，因此D-核糖引起的體重降低可能與體內葡萄糖代謝增加，機體消耗有關。

2.1.2 D-核糖對小鼠力竭游泳時間的影響 小鼠負重力竭游泳時間是衡量運動耐力的常用指標，運動耐力的提高是抗疲勞能力增強的直接表現[12]。連續經口給予小鼠D-核糖30d后，對其進行力竭游泳時間的測定(表2)。由表2可見，實驗組動物的游泳時間高于對照組。劑量Ⅰ和劑量Ⅱ組與對照組相比，存在極顯著性差異；其余3個劑量組的游泳時間與對照組相比存在顯著性差異，表明實驗組動物的力竭游泳時間高于對照組。各實驗組的游

注：與對照組比較，*P<0.05、**P<0.01

泳時長分別延長91.46%、59.60%、51.45%、49.27%、48.33%，表明D-核糖能夠顯著提高小鼠力竭游泳時間，說明D-核糖具有抗疲勞的作用。D-核糖的抗疲勞作用可能與D-核糖能夠提高肌肉組織中腺嘌呤核苷酸的代謝速度，在高強度運動期間可以提升骨骼肌內腺嘌呤核苷酸的補充速度有關，從而加速了嘌呤核苷酸到ATP的轉化，以實現對運動過程中能量補充的目的[9、14]。較高劑量D-核糖實驗組的力竭游泳時間延長率低于低劑量組的可能原因是：D-核糖的補充增強了動物的心肌功能[14]，導致心肌代謝能力增強以致消耗較多的葡萄糖，使得運動能力的提升低于較低實驗劑量組。

2.2 D-核糖對小鼠肝糖原的影響2.2.1 D-核糖對小鼠體重的影響 由表3可見，肝糖原組小鼠實驗初期的體重未見顯著性差異，表明各組動物體重基本一致，分組符合體重隨機的原則。在第1周灌胃過后，實驗組小鼠的體重開始低于對照組，且劑量I與劑量Ⅴ組的體重與對照組相比存在顯著性差異，劑量Ⅲ、Ⅳ兩組與對照組相比存在極顯著性差異。從第2周到最后飼喂結束，各實驗組小鼠體重均低于對照組且存在顯著性差異，表明灌胃D-核糖能夠降低實驗動物的體重。

2.2.2 D-核糖對小鼠肝糖原的影響 肝糖原儲備量意味著在運動時可以轉化成的血糖量，用來合成更多肌糖元，為運動時肌纖維的收縮提供能量，從而延緩運動性疲勞的產生[15]，所以肝糖原也是評價小鼠抗疲勞能力的一個重要指標。在30d飼喂結束后，取小鼠肝臟進行肝糖原的測定，結果見表4。

表3 肝糖原組小鼠體重數(n=10)

注：與對照組比較，*P<0.05，**P<0.01

表4 D-核糖對小鼠肝糖原的影響(n=10)

注：與對照組比較，*P<0.05，**P<0.01

由表4可見，劑量Ⅰ至劑量Ⅳ組的肝糖原含量高于對照組，且劑量Ⅰ組的肝糖原含量與對照組相比存在顯著性差異，其他3個實驗組的肝糖原含量與對照組相比不存在顯著性差異，表明在本實驗條件下，尚不能確定劑量Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組小鼠的肝糖原水平與對照組的肝糖原水平來自于不同總體。實驗結果說明較低劑量的D-核糖對小鼠肝糖原的儲存具有促進作用。這可能與D-核糖能夠促進小鼠體內的糖異生作用有關[16]，D-核糖的補充促進了6-磷酸果糖向6-磷酸葡萄糖的轉化，從而生成更多的葡萄糖和糖原[17-18]。高劑量D-核糖實驗組的肝糖原含量低于低劑量組的可能原因是：D-核糖的大量補充增強了動物的心肌功能[14]，導致心肌代謝能力增強以致消耗較多的葡萄糖，減少了葡萄糖向糖原的轉化量，從而不利于肝糖原的生成。

2.3 D-核糖對小鼠血清尿素的影響

2.3.1 D-核糖對小鼠體重的影響 實驗周期內每周對血清尿素組的實驗動物進行稱重。由表5可見，實驗初期各小組小鼠體重未見顯著性差異，表明各組動物體重基本一致，說明動物分組符合體重隨機的原則。

在第1周飼喂過后，實驗組動物的體重均低于對照組，且劑量Ⅴ組的體重與對照組相比存在顯著性差異。小鼠接觸受試物2周以后，各實驗組小鼠的體重低于對照組且存在顯著性差異。第4周飼喂結束時，各實驗組動物體重雖低于對照組，但卻無顯著性差異。實驗表明，灌胃D-核糖能降低小鼠體重的增長。

表5 血清尿素組小鼠體重數(n=10) 單位：g

注：與對照組比較，*P<0.05，**P<0.01

2.3.2 D-核糖對小鼠血清尿素的影響 機體內血清尿素含量隨運動負荷的增加而增加。由于血清尿素氮的含量表征體內肌肉蛋白質分解與合成代謝狀況以及肌肉細胞在大強度訓練后的損傷及恢復能力，所以血清尿素氮對運動疲勞程度的判定具有現實意義[17]。運動后血清內尿素氮含量越多，機體對負荷運動的適應能力越差。連續經口給予小鼠D-核糖30d后，建立疲勞小鼠模型，對小鼠進行拔眼球取血測定其血清尿素含量。

由表6可見，各實驗組動物的尿素值均低于對照組，且D-核糖劑量Ⅰ、劑量Ⅱ和劑量Ⅳ組與對照組相比存在極顯著性差異。劑量Ⅲ組的尿素值與對照組相比存在顯著性差異，但劑量Ⅴ組與對照組相比未見顯著性差異，這表明在本實驗條件下，尚不能確定劑量為2 000 mg/kg·BW的D-核糖組的血清尿素水平與對照組的血清尿素水平來自于不同總體。實驗結果表明，劑量Ⅰ～Ⅳ組的D-核糖灌胃能降低運動后小鼠體內的血清尿素含量，對減少血清尿素的生成具有良好作用。說明D-核糖具有提升肌肉能量，加速能量補充的作用。其作用效果可能與調節肌肉中的代謝平衡有關，外源性補充D-核糖可以及時補充肌肉細胞內的ATP，防止蛋白質和氨基酸分解供能，從而減少了體內血清尿素氮的含量。最高劑量組作用效果不明顯的可能原因是：D-核糖的補充增強了動物的心肌功能[18]，導致心肌代謝能力增強以致消耗較多的葡萄糖，使蛋白質的分解增多，產生較多的血清尿素。

表6 D-核糖對小鼠血清尿素的影響(n=10)

注：與對照組比較，*P<0.05、**P<0.01

3 結論

通過對實驗數據的分析和處理，我們可以得出以下結論：(1)D-核糖具有控制小鼠體重的作用，并且作用效果較為明顯；(2)口服D-核糖可以顯著提高小鼠的力竭游泳時間，對提高運動耐力具有積極作用；(3)服用劑量為125mg/kg·BW的D-核糖能提高小鼠體內的肝糖原含量，表明這個劑量的D-核糖具有促進肝糖原儲存的功效；(4)口服D-核糖可以顯著降低運動后小鼠體內血清尿素的含量，對控制血清尿素的生成具有積極作用。提示我們，D-核糖所具有的提升能量物質貯存和降低代謝產物積累的作用是其抗疲勞功效的主要機制。

本實驗還發現D-核糖能夠控制體重的增長，可擴大D-核糖在食品和保健工業上的使用范圍[19-20]。◇

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(責任編輯 李婷婷)

Antifatigue Effect of D-ribose on Mice

KANG Dan,HU Xin-yu,HE Ji-guo

(College of Food Science &Nutritional Engineering，China Agricultural Univercity,Beijing 100083，China)

ObjectiveTo discuss the effect of D-ribose on anti-fatigue and the mechanism of anti-fatigue effect on mice ,which can provide a basis for the ribose as sports nutrition supplements .MethodTotally 180 mice were divided into 3 groups randomly, each consisting of six groups, which have five experimental groups and a control group; the mice were exposed via the diet to D- ribose, for 4 consecutive weeks. To discuss the effect of D-ribose on anti-fatigue through the weight load exhausting swimming test and the analysis of serum urea changes and hepatic glycogen. ResultD- ribose could significantly prolong swimming time, the highest prolonged rate is 91.46%;and there was a significant reduction in serum urea generation.The lowest dose group could significantly improve glycogen content (P<0.05), but the remaining four experimental groups of mice had no significant effect on the hepatic glycogen. ConclusionD- ribose can significantly improve sports endurance in mice and enhance the ability of anti-fatigue.

D-ribose；anti-fatigue；exhaustive swimming；hepatic glycogen；serum urea

康 丹(1992— )，女，碩士研究生，研究方向:營養與食品衛生學。

何計國(1966— )，男，碩士生導師，研究方向：營養與食品安全。