針灸對運動性疲勞的能量代謝調節作用述評

鄭秀琴， 劉文珂， 阮明玉， 胡軍， 周佩娟

（1.上海中醫藥大學，上海 201203；2.華東理工大學，上海 200237；3.上海第九人民醫院，上海 200011；4.上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院，上海 200240）

隨著競技運動水平的逐年提高，運動員在運動訓練和比賽過程中出現運動性疲勞的機率也隨之升高。運動性疲勞的產生機制存在多種理論學說，其中能量耗竭學說是目前本研究領域的主要理論之一[1-3]。針灸療法作為一種安全有效的治療方法已被普遍用于延緩運動性疲勞的發生發展[2]。以下從能量代謝角度來探討針灸對運動性疲勞的調節作用。

1 針灸對供能化合物的影響

能量供應化合物主要包括三磷酸腺苷（ATP）和磷酸肌酸（CP）[4]。ATP是生物體內能量直接供給的唯一來源，CP是能量儲存形式，ATP經去磷酸化釋放能量并轉化為二磷酸腺苷（ADP），CP在肌酸激酶（CK）催化下向ADP提供高能磷酸基團以形成ATP。

動物實驗研究證實，針灸治療可增加局部效應器官的能量代謝及ATP含量。王波[5]建立腎陽虛大鼠模型，采用灸法治療后可使腎陽虛大鼠穴位局部及整體能量代謝增強。杜寧宇[6]的針刀治療干預疼痛觸發點局部肌組織以調節肌肉能量代謝的研究結果顯示，促進局部ATP合成是該療法減輕局部肌組織壓力、改善其持續收縮狀態的作用機制之一。既往針灸對大鼠和小鼠骨骼肌能量代謝影響的實驗研究表明，針刺和穴位電刺激可提高實驗動物骨骼肌ATP酶（ATPase）和肌酸激酶（CK）的活性，改善骨骼肌的能量代謝[7-9]。

CK是骨骼肌收縮過程中提供能量的重要高能磷酸轉移酶，主要存在于肌細胞中。負荷運動可使肌細胞膜通透性一過性增加，CK從細胞內釋放至血液中，血清CK含量因而升高[10，11]，故CK可以作為反映運動性疲勞的生物學指標之一。顧一煌等[12]在實驗研究中采用不同艾灸量干預游泳力竭小鼠模型，結果顯示一定程度的艾灸可顯著降低血清CK。孫德利等[13]報道電針有促進運動員訓練或比賽后血清CK活性恢復的作用。另一研究證實，在高強度訓練士兵中，用毫針、溫針刺激足三里穴，治療組訓練后的血清CK水平低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），結果提示針灸能夠有效增強高強度軍訓士兵的抗疲勞能力，減少高強度訓練所造成的骨骼和心肌損傷[14]。向志勇等[15]對20名健康男性大學生在功率自行車上進行逐漸增加負荷的力竭運動后進行針灸，觀察針灸前后CK等指標的變化，結果顯示，針刺對CK等血清酶學的恢復作用顯著，可以明顯緩解運動疲勞癥狀。

2 針灸對血糖和糖原代謝的影響

糖在機體中的儲存方式主要包括血糖和糖原。劇烈運動時，機體能量消耗以糖類為主。血糖以游離葡萄糖形式存在于血液中，以肝糖原和肌糖原的形式成為動物體內的能源儲備。

肝糖原分解形成游離葡萄糖主要用于維持血糖濃度，肌糖原分解產能主要用于肌肉自身做功消耗。人體中的糖原80%存在于骨骼肌中，肌糖原的耗竭多伴隨著肌肉疲勞和損傷的產生；同時，肌糖原的減少也使胰島素在肌肉內活化，從而增加葡萄糖的吸收率[16]。因此機體內糖儲量直接影響運動員的耐力訓練和運動能力。以往研究發現，穴位埋線可增加運動性疲勞大鼠肌糖原濃度[17]。謝琴[18]對大鼠進行大強度訓練直至大鼠力竭，以隔藥灸神闕穴對大鼠進行干預，檢測力竭訓練后大鼠的糖原含量。結果顯示隔藥灸組大鼠較未干預的訓練組大鼠的肌糖原、肝糖原含量均有升高，其中肌糖原有顯著增高（P＜0.01），提示隔藥灸神闕穴可加速血液循環運輸葡萄糖進入肌肉中再合成肌糖原，以加速肌糖原水平的恢復并提高其儲量，促進大鼠糖異生，從而保證了中樞神經系統、運動肌等組織的糖供給，延緩運動性疲勞的產生。高明等[19]用不同針灸方法早期干預電刺激誘導大鼠腓腸肌疲勞試驗中腓腸肌的效應差異，結果表明大鼠疲勞試驗中手針組、艾灸組的腓腸肌糖原含量明顯高于模型組和電針組（P＜0.05，P＜0.01），提示手針和艾灸可加強機體對糖的動員能力，提高并維持肌糖原水平，延緩長時間運動中疲勞的發生，從而增強耐力運動能力。

亦有研究顯示，重復性大強度跑臺運動并不能耗盡大鼠的肌糖原，考慮重復性大強度運動導致疲勞的主要原因不是糖類物質的耗竭，而可能是糖儲備的下降。血糖的降低可引起中樞性疲勞，進而引起運動能力的降低[20]。因此，肌糖原的儲量對運動持續時間、運動負荷強度、運動性疲勞程度具有決定性的影響。江紅軻[21]觀察艾灸足三里、關元穴對大鼠運動能力的影響，結果顯示艾灸可以明顯延長大鼠跑臺運動力竭時間，增強訓練組大鼠的肌糖原、肝糖原含量升高趨勢，其抗疲勞作用可能與增強機體糖儲備有關。盧峻等[22]觀察艾灸對運動性疲勞大鼠肝糖原變化及肝臟超微結構的影響，探討艾灸消除運動性疲勞的作用機制。電鏡觀察結果顯示模型組肝糖原稀少，肝細胞線粒體和粗面內質網結構不清晰；而艾灸組肝糖原較豐富，線粒體和粗面內質網結構基本清晰，提示通過調節肝糖原含量，促進血糖的穩定，改善肝細胞的超微結構而緩解肝細胞損傷可能是艾灸治療運動性疲勞的作用機制之一。

3 針灸對氨基酸代謝的影響

運動過程中隨著能量的消耗，蛋白質分解代謝也加強，血液中游離的氨基酸和細胞內的氨基酸可隨著運動的進行而消耗，因此氨基酸及其代謝產物也可以作為衡量運動性疲勞的生物標志物[23]。

亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸是人體必需的支鏈氨基酸（branched-chain amino acids，BCAAs），也是目前被認為與能量代謝相關的氨基酸。長時間運動可引起血漿中BCAAs下降，游離色氨酸與支鏈氨基酸比值（F-Trp/BCAAs）上升，促使更多的游離色氨酸（F-Trp）進入血腦屏障。F-Trp是腦內神經遞質5-羥色胺（5-HT）的前體，5-HT的升高導致中樞疲勞的出現[24，25]。

既往研究表明，對遞增游泳訓練方法復制的慢性運動性疲勞大鼠采用頭穴透刺的逆針灸治療后，治療組大鼠F-Trp/BCAAs比值下降，5-HT的水平降低，運動至力竭的持續時間延長[26]。張淼等[27]觀察到接受經皮穴位電刺激足三里穴治療的實驗大鼠的血清BCAAs含量升高，血漿F-Trp水平降低，F-Trp/BCAAs比值下降，實驗大鼠的運動主動性和體能狀態明顯改善。以上2個實驗的結果均提示頭穴透刺的抗運動性疲勞機制可能與調節F-Trp/BCAAs比值有關。陳志剛等[28]觀察不同針灸療法預刺激足三里穴對高強度軍訓士兵Trp和BCAAs濃度的影響，結果顯示經皮穴位電刺激、艾灸及穴位注射刺激足三里穴均可延緩疲勞的發生，提高軍訓士兵的運動能力，提示針灸抗運動性疲勞機制之一是通過降低血漿F-Trp濃度及提高血漿BCAAs濃度。

4 針灸對脂質代謝的調節作用

脂肪是人體內貯存能量最多的物質，隨著運動時間的增加，脂肪開始氧化分解參與供能；血漿中的總膽固醇（TC）分解加速，轉運至肝臟，肝臟內的甘油三酯（TG）由低密度脂蛋白轉運至肝外，進而使肌肉等組織對脂肪酸的利用增高，從而維持耐力運動。

運動時脂肪被大量動員，血漿游離脂肪酸（free fatty acid，FFA）濃度大幅度升高。當血漿FFA尤其是不飽和脂肪酸濃度過高，外周組織的氧化能力超負荷時[29]，肝臟、肌肉等器官的代謝功能則受到很大的干擾。孫健等[30]的研究結果顯示，針刺可降低胰島素抵抗模型大鼠血清、心肌、肝臟和骨骼肌內的FFA含量，減輕胰島素抵抗模型大鼠體內多個靶器官內FFA的生成和堆積。

高濃度FFA對肌細胞膜上的Na+-K+-ATP酶（鈉泵）及肌質網膜上的Ca2+-ATP酶（鈣泵）產生抑制，導致ATP水解能力減弱，影響肌細胞膜動作電位的形成以及肌質網對鈣離子的攝取，使肌肉收縮過程受到影響。而骨骼肌收縮功能直接反映骨骼肌的快速力量及疲勞的程度。興奮—收縮耦聯導致肌肉收縮，骨骼肌肌質網膜上的鈣泵是其關鍵，Ca2+與肌鈣蛋白結合從而實現肌肉收縮。游世晶等[31]觀察針灸對大運動量耐力訓練大鼠骨骼肌能量代謝的影響，結果發現經皮穴位電刺激可顯著提高Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶的含量，并可顯著降低骨骼肌糖原的消耗。電刺激干預失神經支配骨骼肌萎縮的研究表明，經皮電刺激對Na+-K+-ATP酶及Ca2+-ATP酶活性有較好的保護作用[32]。劉堂義等[33]通過觀察穴位電刺激方法對急性運動后大鼠骨骼肌收縮能力及肌質網Ca2+-ATP酶功能、Ca2+濃度的影響，結果顯示，穴位電刺激則可明顯提高實驗動物腓腸肌肌質網Ca2+-ATP酶的活力，降低肌質網Ca2+濃度，且可使其水平接近運動前，穴位電刺激干預后的腓腸肌疲勞因而得到有效緩解。結果提示穴位電刺激通過提高骨骼肌肌質網的Ca2+-ATP酶活性從而影響肌質網Ca2+循環機制，這可能是其延緩急性運動性疲勞的機制之一。

5 討論

運動性疲勞是由于運動引起負荷超載所導致的機體生理機能出現暫時性減退的現象，可嚴重影響運動水平的發揮。目前對運動性疲勞產生的可能機制提出了較多學說，主要有能量耗竭學說、代謝產物堆積學說、自由基學說、內環境穩態失調學說、中樞神經遞質失衡學說、保護性抑制學說等，其中能量耗竭學說最早得到公認。運動性疲勞機制仍未完全闡明，故其機制研究仍為運動醫學研究的熱點之一。

運動性疲勞主要表現為中樞神經系統的疲勞、免疫功能下降、神經內分泌功能抑制、機體抗過氧化下降等，相關的生物標志物是衡量運動性疲勞的重要依據。運動過程中消耗的磷酸化合物、血糖、氨基酸、脂肪酸等都可作為運動性疲勞的生物標志物。作為易于獲取的生化指標，以上標志物已成為公認的臨床研究的評價指標。此外，代謝產物相關標志物如乳酸、血氨、酮體等，自由基相關標志物如丙二醛（malondialdehyde，MDA）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等，中樞神經遞質如γ-氨基丁酸（GABA）等，以及尿液及唾液中的相關生物標志物等，亦可作為運動疲勞的評價指標。但到目前為止，仍缺乏簡易可靠的運動性疲勞評價指標。

針灸治療運動性疲勞在能量代謝方面可能的途徑如下：（1）針刺和穴位電刺激通過提高CK的活性，增加血清CK含量，增加CP向ATP的轉化，從而改善骨骼肌能量供應。（2）針刺治療通過興奮下丘腦—垂體—腎上腺軸，剌激皮質醇、生長激素和腎上腺素等釋放，增加肝葡萄糖的輸出和減少葡萄糖的攝取[34]，維持肝糖原和肌糖原含量，并改善肝細胞的超微結構、緩解肝細胞損傷，從而為機體提供較好的能量儲備。（3）針灸還可降低血漿F-Trp濃度、提高血漿BCAAs濃度，而血漿BCAAs濃度升高能抑制色氨酸通透血腦屏障從而減少腦內5-HT的生成和積聚，進而達到延緩和削弱中樞疲勞的作用[25]。（4）針灸可抑制血漿FFA含量的升高，提高骨骼肌肌質網的Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶的含量，調節肌質網Ca2+循環，從而有效緩解肌肉疲勞。

以上綜述了近10余年來針灸在能量代謝各個環節對運動性疲勞的調節作用，旨在從能量代謝角度揭示針灸對運動性疲勞治療作用的機制。針灸療法通過針刺、經皮穴位電刺激和艾灸穴位的方式，達到調節經絡、氣血、增強自身的免疫力的作用，能安全有效地預防疲勞、延緩疲勞、消除疲勞，促進機體功能的恢復，有較好的臨床應用前景。目前針灸對運動性疲勞方面的研究多為臨床療效評價，機制研究多觀察對生化指標等的影響，但總體而言，臨床研究缺乏大樣本多中心的隨機對照，機制研究不夠深入。有關針灸對運動性疲勞的機制研究亟待從分子水平、中樞整合機制、信號通路等方面繼續深入探索。