針灸療法治療運動性疲勞的抗氧化應激機制探索

劉瑞

（浙江中醫藥大學，浙江杭州 310053）

運動性疲勞是指身體機能的生理過程不能持續在特定水平，和/或整體不能維持預定的運動強度[1]。隨著競技體育技術的不斷發展，運動性疲勞的發生也隨著運動員的訓練強度不斷增大而增加。目前，運動性疲勞的發生機制主要有能量耗竭學說、堵塞學說、自由基損傷學說、內環境穩態失調學說等[2]。其中，自由基學說一直是運動損傷和運動訓練的研究熱點。針灸療法作為一種安全有效的中醫外治法被廣泛地應用于運動性疲勞的防治中。本文擬從針灸抗氧化應激角度探索其可能的作用機制。

1 氧化應激與運動性疲勞

早在1982年Davies等[3]科學家即證實了運動疲勞的出現與自由基生成的增多直接相關。高強度的運動誘發機體氧化代謝增強，自由基及脂質過氧化物大量增加，抗氧化酶活性降低，當超出自身抗氧化系統的承受能力時，即可引起細胞成分的氧化損傷和機體功能損傷[4，5]。可見，氧化和抗氧化失衡是導致運動疲勞或產生損傷的重要機制[6]。

2 針灸療法防治運動性疲勞的抗氧化應激作用機制

機體天然抗氧化系統可分為抗氧化酶及非酶類抗氧化劑。抗氧化酶通過氧化、分解、阻斷等途徑抑制自由基對細胞的損傷，機體內的抗氧化酶主要包括超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSP-Px）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（PCD）等。非酶類抗氧化劑包括維生素C、維生素E、β-胡蘿卜素、谷胱甘肽等，作用于消除自由基的中間體來終止氧化還原反應，抑制自由基生成途徑。

2.1 調節抗氧化酶含量

SOD是一種含有金屬元素的活性蛋白酶，具有高催化效能，通過歧化反應催化超氧自由基被氧化成O2并同時還原成過氧化氫（H2O2），從而阻斷毒性更強的羥自由基產生[7]。莫捷等[8]觀察逆灸關元穴對運動訓練大鼠SOD的影響，結果顯示：逆灸組大鼠在末次力竭運動后，比目魚肌SOD含量較對照組明顯升高，且力竭時間延長，提示逆灸關元穴可以提高大鼠運動能力，促進疲勞恢復。李芳杰等[9]采用低強度激光穴位照射運動疲勞大鼠承山穴，發現穴位照射各治療組的肌肉SOD含量與力竭模型組比較均有升高，差異均有統計學意義（P＜0.05），考慮為激光穴位照射能夠恢復失衡的氧化還原反應所致。劉陽等[10]在不同時間艾灸預處理對大鼠運動疲勞緩解作用的實驗研究中發現，“運動疲勞組穴”艾灸預處理較模型組不但可推遲大鼠運動疲勞感的產生，而且隨著預處理時間的延長而顯現出對血清SOD含量的作用逐漸增加。

GSH-Px是谷胱甘肽（GSH）氧化還原循環中催化還原型谷胱甘肽（GSH）氧化的主要酶之一。GSH-Px可使還原型谷胱甘肽轉變為氧化型谷胱甘肽，分解H2O2，對于終止自由基引起的脂質過氧化反應具有極其重要的意義[11]。盧峻等[12]觀察蒙醫溫針療法對疲勞大鼠作用機理的實驗研究中發現，末次運動后24 h溫針組大鼠GSH-Px等抗氧化酶含量與模型組相比均明顯增高，差異有統計學意義（P＜0.05），說明蒙醫溫針療法可提高肝組織內抗自由基氧化酶的含量。胡蔚婧等[13]通過針刺預處理SD大鼠不同配穴觀察其對延緩運動性疲勞的影響，結果顯示，與運動組相比，保健穴組、標本配穴組大鼠的運動能力提高，心肌組織GSH-Px含量均明顯增加（P＜0.05），且標本配穴組效果優于保健穴組（P＜0.05），提示針刺預處理對運動過程中的心肌組織具有抗氧化作用，可以緩解運動性疲勞的產生，不同穴位刺激的功效各有差異。

2.2 增強抗氧化酶活性

SOD是機體抗自由基損傷的第一道防線，SOD活性的高低能間接反映機體清除自由基的能力[14]。熊靜宇等[15]用艾灸預處理大鼠足三里穴1周后，各組大鼠分別進行一次性離心運動，并在運動后不同時間點取腓腸肌勻漿檢驗，結果顯示，艾灸組的骨骼肌組織形態結構損傷程度明顯輕于運動組，骨骼肌SOD活性明顯高于同時相運動組，表明艾灸預處理可以減輕大鼠一次性離心運動后的自由基產生，保護骨骼肌功能。吳立紅等[16]在不同穴位療法對高強度軍訓士兵自由基代謝的影響試驗中發現，穴位電療組、穴位艾灸組和穴位注射組在連續治療2周后各觀察時點的血漿SOD活性顯著高于對照組（P＜0.01），據此推論，不同穴位療法能提高抗氧化能力，有效防治運動性疲勞，其中穴位電療組療效略有優勢。楊志麗等[17]研究顯示，軟組織內熱針和銀質針可以顯著提高大鼠骨骼肌損傷組織中SOD的活性，增強機體的抗氧化能力。

GSH-Px含量的多少是衡量機體抗氧化能力大小的重要因素[18]。劉漢平等[19]在觀察毫針針刺及艾灸足三里穴對運動疲勞大鼠的運動耐力、骨骼肌微循環及抗氧化酶活性影響的實驗研究中發現，艾灸組和針刺組大鼠的運動耐力高于模型組（P＜0.05），艾灸組及針刺組雙側脛骨前肌線粒體內的GSH-Px等抗氧化酶的活性高于模型組（P＜0.05），其中針刺組低于艾灸組（P＜0.05），提示艾灸足三里穴能夠有效地提高運動疲勞大鼠骨骼肌線粒體GSH-Px等抗氧化酶活性，有效緩解運動性疲勞，且艾灸效應優于針刺效應。吳立紅等[20]研究發現，經皮穴位電刺激足三里穴可以明顯提高海訓士兵的GSH-Px活力（P＜0.01），提示經皮穴位電刺激療法可提高抗氧化酶活力，有效防止脂質過氧化反應，從而延緩運動性疲勞的發生發展，促進運動性疲勞的恢復。

CAT存在于細胞內過氧化氫酶體中，可使紅細胞及線粒體中的過氧化氫分解成H2O和O2。盡管在動物實驗及臨床觀察中，針灸對運動性疲勞的動物及個體CAT的影響鮮有報道，但文獻[21-23]顯示，針灸對增強CAT活性的作用是明確的。

2.3 降低脂質過氧化物含量

丙二醛（MDA）是自由基攻擊細胞膜不飽和脂肪酸后產生脂質過氧化反應的代謝產物，對細胞有嚴重的毒性作用，MDA含量可以反映機體內脂質過氧化的程度，并間接反映氧自由基對細胞的損傷程度[24，25]。周龍崗等[26]研究證實，艾灸神闕穴可以降低長期疲勞大鼠機體血清MDA含量，有效改善大鼠的疲勞癥狀。汶希等[27]觀察針灸對大鼠海馬細胞凋亡指標的影響，結果顯示，與疲勞模型組相比，針灸組海馬組織的總抗過氧化能力（TAOC）增強，MDA含量減少，可減輕運動所產生的內源性自由基對大鼠大腦的傷害。梁宜等[28]在觀察經皮穴位電刺激對跑臺力竭大鼠的自由基代謝影響中發現，經皮穴位電刺激足三里穴可明顯延長大鼠力竭運動時間，降低血漿和股四頭肌中MDA的含量。陳筱春等[29]研究發現，點穴法在運動訓練中可以提高機體對運動的適應能力，點壓腎俞、照海穴對網球運動員定量負荷后MDA含量作用明顯，點穴組明顯低于訓練組，自身對照也低于試驗前（P＜0.01），表明點穴可以減輕因自由基介導的脂質過氧化損傷。陳廣勇等[30]觀察60名運動訓練專業學生在早期行無煙艾條干預后不同時間的自由基指標變化，發現艾灸能很好地對抗運動性疲勞的發生，結果顯示，運動前5 d開始或運動后運用艾灸干預，血清MDA水平能較快下降并趨于正常水平。馬海峰等[31]通過針刺三陰交結合足三里觀察力竭運動大鼠心肌和肝臟組織的相關變化，結果發現大鼠針灸穴位對心肌、肝臟組織丙二醛有良性影響，考慮針刺穴位可以抑制力竭運動所致肝臟組織脂質過氧化水平的增加，對肝臟組織的抗氧化能力有特異性，減輕了細胞的損傷。

2.4 抑制自由基生成

艾葉是菊科植物艾草的干燥葉[32]，經一定工藝加工成艾絨，艾灸療法便以艾絨為主要施灸材料[33]。艾葉中含有豐富的黃酮類、多糖類化合物，具有較強的抗氧化活性[34]。

艾葉多糖屬于植物多糖，研究[35]表明，植物多糖不但可以通過核因子κB（NF-κB）信號通路減少炎癥因子的分泌，緩解氧化應激損傷，而且可通過絲裂原活化蛋白激酶/核因子E2相關因子2（MAPK/Nrf2）信號通路清除機體或細胞內自由基。胡崗等[36]在艾葉多糖體外抗氧化作用研究中發現，艾葉多糖可明顯清除羥自由基、超氧陰離子自由基以及1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）自由基。袁慧慧等[37]在艾葉多糖抗氧化活性研究中發現，艾葉多糖可清除羥自由基和超氧自由基，且隨多糖劑量的增加，呈現明顯的量效關系。

黃酮類化合物通過其分子中的多個羥基與自由基反應生成穩定的半醌式物質而終止自由基的鏈式反應[38]。何姿等[39]報道，經過工藝優化的艾草總黃酮可有效抑制DPPH自由基和ABTs自由基的產生，具有很強的抗氧化活性。

艾葉燃燒產物可以從施灸部位實現皮膚滲透從而達到治療效果。洪宗國[40]將艾葉燃燒物用甲醇萃取后研究其對甲基丙烯酸甲酯自由基聚合反應速率的影響，發現各組分都有較好的抗自由基的能力。楊梅等[41]研究發現，艾葉燃燒產物中的成分5-叔丁基連苯三酚具有超強抗氧化能力，其自由基清除率分別為維生素C和人工合成抗氧化劑2，6-二叔丁基對甲酚（BHT）的1.55倍與1.21倍，證實艾灸抗氧化作用與艾葉的藥性有關。

2.5 調控次黃嘌呤代謝

次黃嘌呤途徑是劇烈運動導致自由基生成的主要機制之一[42]。力竭運動時機體耗能增加，三磷酸腺苷（ATP）大量分解導致其代謝產物如二磷酸腺苷（ADP）、單磷酸腺苷（AMP）、次黃嘌呤核苷酸（IMP）濃度升高[43]。大量IMP繼續降解生成次黃嘌呤，堆積在組織和體液中，在黃嘌呤氧化酶作用下生成大量的活性氧、過氧化氫H2O2和尿酸等，形成過量的自由基。次黃嘌呤轉化為黃嘌呤，與充足的氧反應也生成大量的自由基[44]。賈銀浩[45]使用電針刺激足三里、關元、委中和腎俞穴，對一次800米跑后運動員的尿液代謝組學特征研究發現，電針刺激穴位對運動員運動后的次黃嘌呤代謝有明顯的調控作用，考慮電針刺激穴位具有加快血循環、促進氧供給的功效，通過促進次黃嘌呤向IMP的轉化，進而合成ATP，從而緩解了次黃嘌呤的繼續流失。研究提示電針治療可從次黃嘌呤途徑上阻斷自由基的產生。

2.6 保護線粒體及內質網功能

自由基增多誘發氧化應激反應，破壞生物膜的完整性、流動性及通透性，導致運動能力下降，誘發運動性疲勞。

柯維旺等[46]在研究熱敏灸對運動大鼠運動能力和心肌、骨骼肌細胞線粒體過氧化損傷的影響實驗中發現，熱敏灸足三里穴可降低過度運動大鼠骨骼肌細胞線粒體過氧化損傷，具有明顯的抗運動性疲勞作用。潘華山等[47]將SD大鼠分為針刺組、空白組和運動疲勞組，針刺組取足三里、陽陵泉、內關和腎俞穴，取材觀察中等運動強度的水平跑臺運動對3組大鼠的肌細胞線粒體形態、SOD活性等指標的影響。結果顯示，與運動疲勞組相比，針刺組骨骼肌線粒體MDA含量低、SOD活性高，線粒體形態更趨于正常，且能提高線粒體膜電位和鈣離子含量，提示針刺能有效地減輕運動性疲勞狀態下骨骼肌線粒體的損傷，通過改善線粒體功能紊亂、減輕活性氧自由基的毒性來提高運動機能，發揮抗疲勞功能。羅磊等[48]通過電針游泳力竭大鼠的雙側腎俞，觀察到力竭前后不同時間大鼠運動能力加強、疲勞時間延緩的同時腎臟線粒體自由基病理變化減輕，考慮這一作用是通過電針提高線粒體氧化代謝能力，保護巰基免受自由基攻擊，有效抑制線粒體內游離Ca2+外流而實現的。

盧峻等[49]研究發現，電鏡下觀察艾灸組力竭游泳的SD大鼠胞質內線粒體和粗面內質網較豐富、結構較清晰，與安靜對照組及模型組比較有明顯差異，提示艾灸可改善肝細胞的超微結構，緩解肝細胞損傷。

由此可見，針灸療法可通過抗氧化應激途徑保護線粒體和內質網結構及功能。

2.7 增強非酶類抗氧化劑含量

維生素C是體內非酶類抗氧化系統的重要組成部分。國外研究[50]證實，黃酮類物質可顯著增加豚鼠肝、腎、脾等組織中維生素C含量。而艾葉中恰恰含有豐富的黃酮成分[51]。

3 討論

自由基損傷學說指劇烈運動導致氧化磷酸化反應加快，組織中的內源性自由基含量急劇增加，超過了自身抗氧化系統的清除能力[52，53]，從而產生運動性疲勞或運動損傷。

自由基（Free radical）在生物體內普遍存在，具有高化學反應性。生物體內存在有超氧陰離子自由基（O2-·）、羥自由基（·OH）、氫過氧基、過氧自由基等多種自由基，統稱為活性氧（reactiveoxygen species，ROS）。正常情況下，生物體內的低濃度活性氧與多種抗氧化酶共存，處于產生與消除的動態平衡之中。高強度運動時體內氧自由基產生增多，脂質過氧化反應增強，機體抗氧化系統不足以清除足量的自由基，殘余的自由基與細胞內的脂類、糖類等物質發生過氧化反應，細胞結構及功能破壞，造成細胞膜通透性增加，細胞內容物外流，ATP生成受阻，細胞內鈣離子外流而胞漿內鈣離子堆積，運動性疲勞和運動損傷由此發生。

力竭運動時細胞膜脂質過氧化，氧自由基大量生成，SOD、GSH-Px等抗氧化酶被大量消耗，自由基清除能力減弱。因此，提高抗氧化酶含量及增加其活性在維持氧化及抗氧化平衡中的作用至關重要。針灸療法的在體實驗和動物實驗已證實，在運動性疲勞的治療中，不論是針刺、艾灸，還是穴位注射、穴位照射等各種針灸療法，均可以上調機體或組織SOD、GSH-Px、CAT等抗氧化酶的含量和活性，減少了毒性過氧化產物的生成，提高了細胞氧化防御體系。

脂質過氧化作用主要是指由活性氧引發，在生物膜磷脂中發生的一種自由基鏈式反應，其特點是鏈式的產生脂氫過氧化物。脂質過氧化產物包括醛基（MDA）、酮基、羥基、氫過氧基等[54]。而運動后體內的自由基脂質過氧化反應增強的機制主要是由于線粒體的氧化磷酸化、細胞內鈣超載和次黃嘌呤途徑產生了大量的ROS，機體內源性的抗氧化防御系統不能有效地清除ROS[55]。研究[36-42，46]證實，針灸療法在抗線粒體氧化、調節次黃嘌呤代謝方面均呈現有效性，因此，抑制了脂質過氧化反應的初始途徑，有效降低了脂質過氧化物的產生；艾灸使用的艾絨可通過其有效成分直接抑制自由基產生，由此抵抗自由基對細胞的損害，在機體氧化與抗氧化平衡中起重要作用。

力竭運動后，線粒體能量代謝障礙，線粒體巰基谷胱甘肽含量下降引起的線粒體滲透性轉運，引起鈣離子轉運的失調；自由基大量生成、酸性代謝產物積聚還可引發內質網應激和運動疲勞的發生[56]。多項實驗[46-49]表明，針刺、電針、艾灸、熱敏灸等療法可降低骨骼肌線粒體的損傷，提高線粒體氧化代謝能力，有效地抑制線粒體內游離Ca2+外流，降低內質網應激，從而調控自由基產生與清除的動態平衡，提高機體和細胞的抗氧化防御能力。

因此，針灸療法通過提高抗氧化酶含量及活性、降低脂質過氧化物含量、抑制自由基生成、保護細胞器功能等多個途徑清除自由基，減輕運動性疲勞所致的機體損害，促進疲勞的恢復，是一種安全有效的中醫外治法。

中醫學理論認為針灸刺激經絡腧穴，可以起到舒筋活絡、調節氣血、平衡陰陽的作用而消除疲勞[57]，并激發人體自身機能，具有良性的雙向調節作用。雖然針灸在運動性疲勞中的干預研究已經普遍展開，但仍存在著細胞水平研究廣度不足、分子機制水平研究少且深度不夠等問題，有待進一步加強。