灌胃中鏈甘油三酯不同時程對小鼠抗疲勞作用的影響

錢 平，李曉莉，韓培濤，邵劍鋼，劉 晉

(1.軍需工程技術研究所，北京 100010； 2.陸軍勤務學院，重慶 401331； 3.93975部隊，烏魯木齊 830000)

高強度長時間的運動會導致機體肌肉力量的下降和最大輸出功率的降低，產生運動性疲勞，如果疲勞得不到恢復或消除，積累到一定程度時則導致機體免疫力下降、內分泌紊亂等病變。因此，抗疲勞研究是運動醫學、軍事醫學等領域的熱點。中鏈甘油三酯(MCT)是由含有8～12個碳原子的飽和脂肪酸與甘油通過酯化作用形成的甘油三酯，主要指辛酸甘油三酯和癸酸甘油三酯[1]。 MCT由于特殊的結構，使得其具有消化吸收快、供能高等代謝特點和獨特的生理活性。研究表明，MCT在預防肥胖、改善糖和膽固醇代謝、抑菌、抗疲勞等方面具有一定的效果，是一種新型功能油脂[2-6]。

在MCT的抗疲勞作用研究方面，齊陽[7]通過動物實驗研究證明，中、低劑量的MCT可調節糖脂代謝，節約糖原，增強脂肪的動員，提高肝臟的抗氧化能力，具有抵抗運動性疲勞的作用。馬雙雙[8]實驗發現，中、低劑量的MCT能夠提高睡眠剝奪大鼠的抗氧化能力，防止氧化損傷，抵抗腦力疲勞。國外有研究認為，MCT作為一種能源物質，與碳水化合物之間的協同供給可以延長能量釋放，有效維持運動員在長時間運動過程中的能量需求[9]。現有研究主要集中在MCT的抗疲勞作用和劑量確定方面，但關于服用MCT不同時程對抗疲勞作用的影響尚無詳細報道。本研究設計灌胃MCT不同時程小鼠的游泳疲勞模型，測定實驗小鼠抗疲勞及抗氧化指標，分析灌胃MCT不同時程對小鼠抗疲勞作用的影響，并探討MCT抗疲勞作用的最短有效時間。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗樣品與動物

MCT粉劑：白色干燥松散粉末，奶油香味，無錫超科食品有限公司提供，生產日期為2016年4月1日，有效期至2018年3月31日，成品批號為43160401，檢驗合格證號為D04001。

小鼠：健康雄性KM小鼠，等級SPF級，體重18～22 g，共120只，由湖北省實驗研究中心提供，生產許可證號為SCXK(鄂)2015-0018，質量合格證號為NO.42000600014395。飼養于湖北省食品藥品安全評價中心實驗動物樓(生物園區)B-313(飼養室號)，SPF(無特定病原體)級屏障環境，室溫20～26℃，相對濕度40%～70%，照度采用自動定時開關控制，早上8點開啟，連續開啟10 h下午6點關閉。常規分籠喂養，自由飲水進食。

1.1.2 實驗試劑、儀器及耗材

肝/肌糖原試劑盒、GSH測試盒、SOD試劑盒、乳酸測試盒、游離脂肪酸試劑盒均購于南京建成生物工程研究所；濃硫酸和冰醋酸均為市售分析純。

貝克曼AU680全自動生化分析儀，Multiskang O1510酶標儀，高速離心機，DK-600S三用恒溫水箱，FM-20全自動雪花制冰機，Direct-Q3超純水器，二氧化碳培養箱。

口罩，手套，濾紙，EP管，離心管，加樣槍頭，生理鹽水，純水等。

1.2 實驗方法

1.2.1 動物分組及處理情況

適應性喂養3 d，將120只小鼠隨機分成6組，分別為CC、SC、SD、FD、TD組和TH組，每組20只，然后再將每組隨機分成2個小組，每個小組10只，用苦味酸打1～10號，并用電子天平稱初重。分組情況見表1。

表1 實驗動物分組

注：①各組小鼠均按照20 mL/(kg·d)的灌胃容量進行灌胃，MCT粉劑用純水配制，劑量為1 250 mg/(kg·d)；②前6 d每天的灌胃時間為上午9:00～10:00，第7天3 h組灌胃時間為上午7:00，其余各組灌胃時間為上午9:30，10:00進行無負重游泳60 min實驗和負重游泳力竭實驗。

1.2.2 游泳運動疲勞模型

1.2.2.1 無負重游泳實驗

在末次灌胃30 min后，取CC1、SC1、TH1、TD1、FD1組和SD1組小鼠進行無負重游泳60 min實驗，CC1組水深4 cm，其他各組水深35 cm，且各組均保持水溫為25℃±1℃。在游泳的過程中不斷攪拌水面使得小鼠持續運動，避免小鼠浮在水面上不游泳影響實驗結果的準確性。

1.2.2.2 負重游泳實驗

在末次灌胃30 min后，取CC2、SC2、TH2、TD2、FD2組和SD2組小鼠尾部負重其自身體重5%的鉛皮進行負重游泳實驗。CC2組小鼠水深4 cm，其余各游泳組小鼠水深35 cm，水溫均為25℃±1℃，且在小鼠游泳的過程中不斷攪拌水面使得小鼠持續運動。小鼠自游泳開始至游泳死亡，即視為小鼠負重游泳力竭。

1.2.3 指標測定

1.2.3.1 體重測定

實驗開始及末次灌胃前稱量所有組小鼠初重及末重，灌胃30 d期間每周灌胃前稱量小鼠體重，根據小鼠體重調整灌胃量。

1.2.3.2 負重游泳力竭時間測定

負重游泳組小鼠自游泳開始至死亡視為力竭，用秒表記錄小鼠自負重游泳開始到力竭所用時間即為小鼠負重游泳力竭時間。

1.2.3.3 生化指標測定

無負重游泳60 min后，肝糖原含量、血清乳酸(LD)含量、肝臟超氧化物歧化酶(SOD)活性和谷胱甘肽(GSH)含量以及肝臟游離脂肪酸(FFA)含量通過試劑盒進行測定；血糖(GLU)、血清尿素氮(BUN)送到檢測部利用全自動生化分析儀進行檢測。

1.2.4 統計分析

2 結果與討論

2.1 灌胃MCT不同時程對小鼠體重的影響(見表2)

各組小鼠在實驗期間皮毛光滑、活潑、精神狀況良好，體重穩定增長，未出現有肉眼可見的異常。由表2可知，實驗開始前，各組小鼠的初重均無統計學差異(p>0.05)。實驗結束時，各組小鼠體重都較實驗前有了穩定的增長，且各組小鼠的末重沒有統計學差異(p>0.05)，各組小鼠實驗期間體重的增加量也無統計學意義(p>0.05)。可知，劑量為1 250 mg/(kg·d)的MCT對小鼠的體重增加沒有顯著性影響。

表2 灌胃MCT不同時程對小鼠體重的影響 g

2.2 灌胃MCT不同時程對小鼠負重游泳力竭時間的影響(見表3)

表3 灌胃MCT不同時程對小鼠負重游泳力竭時間的影響

注：**表示與SC2組比較，p<0.01。

由表3可知，TH2、TD2、FD2組和SD2組小鼠負重游泳力竭時間均極顯著延長(p<0.01)，且TH2組和SD2組較TD2組和FD2組更加明顯。

實驗中對于MCT抗疲勞效果的評價采用的是運動耐力實驗與生化指標檢測相結合的方法。運動耐力的下降是疲勞最直接和客觀的表現，而力竭游泳時間是反映運動耐力的重要指標[10]，因此可以通過力竭游泳時間反應小鼠的運動耐力，進而反應其抗疲勞效果。實驗結果表明，急性灌胃MCT 3 h和短期灌胃MCT 3、5 d和7 d均能顯著延長小鼠負重游泳力竭時間，且急性灌胃MCT 3 h和短期灌胃MCT 7 d延長小鼠力竭時間效果優于短期灌胃MCT 3 d和5 d。這可能說明長時間的灌胃刺激降低了MCT提高運動耐力的功效，使得急性灌胃MCT 3 h延長負重游泳力竭時間的效果優于短期灌胃MCT 3 d和5 d；而連續灌胃MCT 7 d可能使得MCT在機體內部提高運動耐力的生物學效能得到一定的積累，從而使得小鼠負重游泳力竭時間長于灌胃MCT 5 d和灌胃MCT 3 d。

2.3 灌胃MCT不同時程對小鼠血清BUN、LD、GLU的影響(見表4)

表4 灌胃MCT不同時程對小鼠血清生化指標的影響 mmol/L

注：*表示與CC1組比較，p<0.05；**表示與CC1組比較，p<0.01；△表示與SC1組比較，p<0.05；△△表示與SC1組比較，p<0.01。下同。

在長時間劇烈運動過程中，BUN的含量與運動負荷以及機體對運動負荷的適應能力有關，運動負荷越大，機體的適應能力越弱，BUN的含量就越大。

由表4可知，SC1組小鼠體內血清BUN的含量顯著高于CC1組(p<0.05)。可能機理是：在無負重游泳60 min后，糖與脂肪供能不足時，肌肉中的蛋白質或氨基酸在酶的催化作用下經過轉氨基或者脫氨基后生成游離的氨基，游離的氨基與α-酮戊二酸經過轉氨基作用形成丙酮酸和谷氨酸，谷氨酸可以透過線粒體膜進入線粒體基質中，然后在谷氨酸脫氫酶的催化作用下將氨基脫去形成游離的氨，再經過尿素循環生成尿素，從而使得血中BUN含量增加；激烈運動后期核苷酸分解代謝增強產生的游離氨，經尿素循環也會使得BUN含量增加。不同時程組與SC1組相比，血清BUN的含量均降低，TH1、TD1、FD1、SD1組分別比SC1組低17%、16%、7%和12%，但是沒有統計學意義(p>0.05)。結果表明，急性灌胃MCT和短期灌胃MCT在一定程度上表現出了降低耐力運動后小鼠體內血清BUN含量的趨勢。

機體在正常的情況下，血糖的分解與合成處在一個動態的平衡中，在機體進行劇烈運動時，血糖的分解量大于血糖的合成量時，機體則會出現血糖含量降低，產生疲勞。本實驗中，SC1組小鼠的血糖含量極顯著低于CC1組(p<0.01)，表明小鼠無負重游泳60 min，極大地消耗了體內的血糖，產生了疲勞。TH1、TD1、FD1組及SD1組小鼠無負重游泳60 min后，其GLU含量均高于SC1組，其中TH1組小鼠血糖的均數比SC1組高71%，且TH1、FD1、SD1組的GLU含量顯著高于SC1組(p<0.01，p<0.05，p<0.01)。說明灌胃MCT不同時程在一定程度上均可以維持劇烈運動過程中血糖濃度的穩定，且隨著灌胃MCT時程的延長，其穩定血糖的生物學效能越好，起到抗疲勞的作用。

血乳酸是機體在長時間運動過程中糖酵解(糖的無氧氧化)的產物。乳酸在體內的堆積可以干擾神經沖動和肌肉收縮進而導致疲勞的產生，因此血乳酸的含量可作為抗疲勞效果評價的一個敏感指標。本實驗中TH1組與SC1組相比，其血乳酸含量幾乎沒有變化；TD1、FD1組及SD1組血清乳酸含量低于SC1組，且FD1、SD1組顯著低于SC1組(p<0.05)。表明短期灌胃MCT可以減少運動中血清乳酸的生成，且隨著灌胃MCT時程的延長，MCT降低血清乳酸含量的效果越明顯，而急性灌胃MCT一次無法降低血清乳酸含量。

2.4 灌胃MCT不同時程對小鼠肝臟組織SOD、GSH的影響(見表5)

表5 灌胃MCT不同時程對小鼠肝臟抗氧化能力的影響

SOD是體內抗氧化系統的重要組成部分，在保護由氧自由基導致的細胞成分的直接氧化損傷中具有很重要的作用。

由表5可知，游泳對照組(SC1組)中肝臟SOD活性低于安靜對照組(CC1組)，表明劇烈運動會導致機體內部抗氧化酶的活性降低。有實驗證明劇烈運動會增加脂質過氧化的程度，降低抗氧化酶的活性[11]，與本實驗結果相符。急性灌胃3 h組(TH1組)及短期灌胃3、5、7 d組(TD1、FD1、SD1組)與SC1組相比，其SOD活性幾乎沒有變化，表明急性灌胃MCT及短期灌胃MCT對小鼠肝臟的SOD活性幾乎沒有影響。

GSH是體內重要的保護因子，對保護細胞膜、線粒體膜等生物膜及蛋白質、核酸等生物大分子免受自由基的損傷起著重要的作用，GSH的含量可以作為評價機體抗氧化能力的一個重要指標。本實驗中灌胃MCT不同時程組相比于SC1組，其肝臟GSH含量均有一定程度的增加，表明急性灌胃MCT和短期灌胃MCT均可以在一定程度上提升肝臟的抗氧化能力。

2.5 灌胃MCT不同時程對小鼠肝糖原和肝臟游離脂肪酸的影響(見表6)

表6 灌胃MCT不同時程對小鼠肝糖原和肝臟游離脂肪酸的影響

糖原是能量儲存的一種形式，主要儲存在肌肉和肝臟的細胞中，分別是肌糖原和肝糖原。在進行劇烈運動時，維持肌肉收縮的能力高度依賴于對糖原的利用，當肌糖原耗盡后，肝糖原開始分解以維持血糖濃度的穩定，肝糖原含量是與疲勞相關的一個重要指標。

由表6可知，SC1組小鼠肝糖原的含量極顯著低于CC1組(p<0.01)，提示無負重游泳60 min極大地消耗了小鼠體內的肝糖原，導致疲勞的產生。急性灌胃組和短期灌胃組的小鼠的肝糖原含量較游泳對照組(SC1組)均上升，且短期灌胃MCT 3、5 d及7 d有顯著的統計學差異(p<0.05)，說明不同灌胃時程組的MCT可以降低肝糖原的消耗，延緩疲勞的產生，且以短期灌胃組效果明顯。

在長時間有氧運動中，脂肪是主要的能源物質。脂肪動員是指脂肪在脂肪酶的作用下逐步水解為游離脂肪酸(FFA)及甘油，然后進入血液中隨血液流經全身為其他組織氧化供能的過程[12]。脂肪水解生成甘油和游離脂肪酸，由于肌細胞中缺乏甘油氧化代謝的酶，脂肪細胞內也缺乏甘油激酶，因此甘油氧化代謝供能并不顯著[13]。脂肪供能主要是游離脂肪酸氧化供能，在氧氣充足的情況下，游離脂肪酸主要在肌肉和肝臟中可完全分解成水和二氧化碳，并以ATP的形式釋放出大量能量供機體利用；游離脂肪酸不完全氧化可生成酮體，酮體可以為心肌、大腦及骨骼肌等肝外組織提供能量，可以防止中樞性疲勞，節省血糖，維持機體運動能力。本實驗中，SC1組小鼠肝臟游離脂肪酸的含量顯著高于CC1組，表明運動時，機體脂肪分解供能作用增強。這可能是由于運動時兒茶酚胺、生長激素、胰升血糖素、皮質醇等促脂解激素的增加以及胰島素水平的降低[14]，導致脂肪水解增強。隨著灌胃MCT時程的延長，小鼠肝臟中游離脂肪酸的含量也逐漸增加，且SD1組小鼠肝臟中游離脂肪酸的含量顯著高于SC1組(p<0.05)。

3 結 論

實驗結果表明：實驗使用劑量的MCT對大鼠體重變化未產生顯著性影響；MCT急性灌胃3 h和短期灌胃3、5 d及7 d均可以提高小鼠的運動耐力，起到抗體力疲勞的作用，且綜合來看短期灌胃MCT 7 d 效果優于其他灌胃時程組。