穴位埋線對大鼠力竭運動時血氣的影響

田佳敏,高珍珍,侯 婕,史曉宇,宋 越,楊 英

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 獸醫(yī)學院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

隨著運動時間的延長,運動強度的增加,機體運動能力會逐漸降低,提高機體的運動能力,延緩疲勞或加快疲勞的消除一直都是體育科學的重要研究內(nèi)容。通過調(diào)節(jié)或促進機體的酸堿平衡,減少血中堿性物質(zhì)的消耗可能延緩疲勞和體力衰竭的發(fā)生[1-3]。穴位埋線屬于毫針針灸的延伸,它以中醫(yī)基礎理論為基礎,遵循“整體觀念”、“辨證論治”思想,以經(jīng)絡學說為指導,具有操作簡單、費用低、療效好、無不良反應等特點。穴位埋線后,穴位中的可吸收線會不斷軟化、液化、分解,使穴位受到持續(xù)的物理、生理及生化刺激,誘導或激發(fā)體內(nèi)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)生,促進機體功能恢復[4-6]。研究表明,穴位埋線在增強機體免疫力,改善運動耐力,緩解運動疲勞,提高運動成績方面具有其獨特的優(yōu)越性[7-11]。因此,本試驗以大鼠為試驗動物,結合7周跑臺運動直至大鼠力竭,觀察穴位埋線是否能提高運動耐力,改善運動狀態(tài),延緩運動疲勞的發(fā)生,以及是否能對減輕大鼠因力竭運動造成的心肺功能損傷。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1試驗動物 6～7周齡,體質(zhì)量200～250 g的健康雄性Wistar大鼠購自內(nèi)蒙古醫(yī)科大學實驗動物中心,許可證號:SCXK(蒙)2015-0001。

1.1.2主要試劑及儀器 大鼠生長繁殖飼料購自江蘇省協(xié)同醫(yī)藥生物工程有限責任公司;埋線針(7#)、迪棕糸膠原蛋白埋線(4-0)均購自河北領康醫(yī)療器械科技有限公司;大鼠保定器自制;ZH-PT動物實驗跑臺購自安徽正華生物儀器設備有限公司;電解質(zhì)8項試劑片購自內(nèi)蒙古愛馨寵物商貿(mào)有限公司;Mindray BC-2800Vet獸用全自動血液細胞分析儀、Mindray BS-2800Vet 獸用全自動生化分析儀均為邁瑞醫(yī)療公司產(chǎn)品。

1.2 方法

1.2.1動物分組與處理 選用6～7周齡,體質(zhì)量為200～250 g的健康雄性Wistar大鼠,動物飼養(yǎng)溫度為室溫,照明隨同自然變化,自由飲食、飲水。每周測量各組大鼠體質(zhì)量,測量前各組大鼠禁食、不禁水12 h。適應性飼養(yǎng)1周后,對其進行速度為15 m/min、時間為10 min的跑臺適應性訓練,訓練3 d后淘汰不會跑步或跑步狀態(tài)不佳的大鼠。選擇40只大鼠,將其隨機分為空白組、跑臺組、埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ,共4組,每組10只。空白組正常飼養(yǎng),跑臺組進行7周遞增跑臺訓練,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ經(jīng)相應穴位埋線后進行7周遞增跑臺訓練。埋跑組Ⅰ穴位包括搶風、百會、邪氣、汗溝、仰瓦、牽腎。埋跑組Ⅱ穴位包括搶風、肺腧、百會、邪氣、汗溝、仰瓦、牽腎。埋線材料是格蘭斯埋線針和迪棕膠原蛋白可吸收縫線,埋線后休息3 d,觀察埋跑組大鼠有無排異及異常反應。

1.2.2運動性疲勞模型的建立方法 根據(jù)Bedford理論,參考相關研究中使用過的運動疲勞模型[12-14],設計運動方案:共7周,每周5 d,周二和周五休息。第1周的速度為15 m/min,時間為15 min/d,2～7周,速度依次為20,22,25,27,30,33 m/min,時間為20 min/d。7周遞增跑臺訓練結束后第2天以35 m/min的速度運動至力竭。

1.2.3觀察指標 7周遞增跑臺訓練結束后,將空白組大鼠處死,跑臺組和埋跑組大鼠以35 m/min的速度運動至力竭后記錄跑臺組、埋跑組大鼠的力竭時間。心臟采血后處死,將一部分心臟采的全血立即進行血氣分析,另一部分分離血漿于-20℃保存?zhèn)溆谩⒏鹘M大鼠的心和肺稱重,用于臟器指數(shù)的測定,隨后選取一部分心肺用生理鹽水沖洗后放入福爾馬林固定液中進行固定,常規(guī)方法制作石蠟切片,HE染色,于光學顯微鏡下進行組織學觀察。

2 結果

2.1 穴位埋線對大鼠平均力竭時間的影響由表1可知,與跑臺組相比:埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ的力竭時間顯著長于跑臺組(P<0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠的力竭時間差異不顯著(P>0.05)。

表1 穴位埋線對大鼠平均力竭時間的影響

2.2 穴位埋線對力竭大鼠心肺臟器指數(shù)的影響由表2可知,與空白組相比較:跑臺組、埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠心臟指數(shù)均顯著升高(P<0.05);與跑臺組相比較:埋跑組Ⅰ大鼠心臟指數(shù)顯著降低(P<0.05),埋跑組Ⅱ大鼠心臟指數(shù)未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠心臟指數(shù)表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)。與空白組相比較:跑臺組和埋跑組Ⅱ大鼠肺臟指數(shù)顯著升高(P<0.05),埋跑組Ⅰ大鼠肺臟指數(shù)未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);與跑臺組相比較:埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠肺臟指數(shù)均未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠肺臟指數(shù)未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)。

表2 穴位埋線對力竭大鼠心肺臟器指數(shù)的影響

2.3 穴位埋線對力竭大鼠血氣的影響

2.3.1穴位埋線對力竭大鼠pH值、PCO2、TCO2和HCO3-的影響 由表3可知,與空白組相比較:跑臺組、埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠PCO2、TCO2、HCO3-均顯著降低,pH值未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);與跑臺組相比較:埋跑組Ⅱ大鼠PCO2顯著降低(P<0.05),埋跑組Ⅰ大鼠TCO2、HCO3-均顯著升高(P<0.05),埋跑組Ⅱ大鼠TCO2、HCO3-均顯著降低(P<0.05),其他指標均未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠PCO2、TCO2和HCO3-均表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05),pH值未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)。

表3 穴位埋線對力竭大鼠pH值、PCO2、TCO2和HCO3-的影響

2.3.2穴位埋線對力竭大鼠AnGap 、Na+、K+和Cl-的影響 由表4可知,與空白組相比較:跑臺組、埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠AnGap、K+、Cl-均顯著升高(P<0.05);Na+未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);與跑臺組相比較:埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠AnGap、Na+、K+、Cl-均未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠AnGap、Na+、K+、Cl-均未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)。

表4 穴位埋線對力竭大鼠AnGap、Na+、K+和Cl-的影響

2.4 穴位埋線對力竭大鼠血中Hb和Hct的影響由表5可知,與空白組相比較:跑臺組、埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠Hb均未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);與跑臺組相比較:埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠Hb均未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠Hb未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)。與空白組相比較:跑臺組大鼠Hct顯著降低(P<0.05),埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠Hct均未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);與跑臺組相比較:埋跑組Ⅰ大鼠Hct顯著升高(P<0.05),埋跑組Ⅱ大鼠Hct未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠Hct未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)。

表5 穴位埋線對力竭大鼠心肺臟器指數(shù)Hb和Hct的影響

2.5 穴位埋線對力竭大鼠血中Glu和BUN的影響由表6可知,與空白組相比較:跑臺組、埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠Glu均顯著降低(P<0.05);與跑臺組相比較:埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠Glu均顯著升高(P<0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠Glu未表現(xiàn)出顯著性差異(P>0.05)。與空白組相比較:跑臺組、埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠BUN均顯著升高(P<0.05);與跑臺組相比較:埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠BUN均顯著降低(P<0.05);埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠BUN表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)。

表6 穴位埋線對力竭大鼠Glu和BUN的影響

2.6 穴位埋線對力竭大鼠心肺組織切片結果由圖1可知,空白組心肌組織細胞排列整齊規(guī)則,細胞質(zhì)及細胞核清晰,細胞膜完整,細胞間隙適中(圖1A);跑臺組心肌纖維排列紊亂,細胞間隙增寬,部分區(qū)域細胞明顯腫脹出血(圖1B);埋跑組Ⅰ心肌組織排列較紊亂,細胞間隙增寬,部分細胞輕微充血(圖1C);埋跑組Ⅱ心肌組織排列較紊亂,細胞間隙增寬,部分細胞充血嚴重(圖1D)。由圖2可知,空白組大鼠肺組織結構完整,肺泡邊界清晰,大小均勻(圖2A);跑臺組大鼠肺泡結構明顯紊亂,肺泡擴張嚴重,肺泡間隔變薄,甚至斷裂形成肺大泡(圖2B);埋跑組Ⅰ大鼠肺泡結構較完整,肺泡輕微擴張,肺泡間隔無明顯變化(圖2C);埋跑組Ⅱ大鼠肺泡結構較完整,肺泡輕微擴張,肺泡間隔變薄(圖2D)。

A.空白對照組;B.模型組;C.埋跑組Ⅰ;D.埋跑組Ⅱ。下同

圖2 各組肺臟HE染色切片結果(100×)

3 討論

運動性疲勞不僅直接影響競賽成績,還影響身體機能甚至運動壽命。運動性疲勞的研究有很多,多種療法均能有效地緩解運動性疲勞,包括食源性療法:如發(fā)酵法制備的云豆渣膳食纖維[15]、富含氨基酸的食品[16]、人參飲料[17]、大豆多肽營養(yǎng)補充劑[18]等;藥物療法:如管花肉蓯蓉[19]、金雀異黃素[20]、地黃飲子[21]、黑靈芝多糖[22]等;另有針刺[23]、推拿[24]、按摩[25]、冷凍[26]、穴位埋線[27]等療法。穴位埋線療法是一種新型的微創(chuàng)療法,將羊腸線埋植在穴位內(nèi),具有刺激經(jīng)絡、平衡陰陽、調(diào)和氣血、調(diào)整臟腑的優(yōu)勢。相比于食療性療法,穴位埋線療法更經(jīng)濟實惠;相比于藥物療法,穴位埋線療法無需考慮藥物的采集及制作過程,更易得;相比于針刺療法,埋線療法僅需植入一次藥線,就可以實現(xiàn)長效刺激,降低了機體的應激反應;相比于按摩、推拿、冷凍療法,穴位埋線療法簡單易操作,大小動物均適用,可較好的運用到賽馬上。穴位埋線療法具有省時、省力、省錢、安全、且可以很好地調(diào)控機體等優(yōu)點,因此,本試驗選用穴位埋線療法來研究其在改善及緩解運動性疲勞方面的作用。

適量的運動能提高心肺功能,但力竭運動會對心肺造成一定的損傷。力竭時間能直觀的評估機體的抗疲勞能力,臟器指數(shù)能較理想地反映臟器的健康狀況[28],HE染色切片能較好地顯示組織結構和細胞形態(tài),用于觀察心肺是否出現(xiàn)病理變化。本試驗中,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ的力竭時間顯著長于跑臺組,說明穴位埋線能提高大鼠的運動耐力。跑臺組大鼠心臟和肺臟增大,推測是運動引起的代償性增大,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠心肺臟器指數(shù)均介于跑臺組和空白組之間,穴位埋線起到了一定的修復作用。HE染色切片顯示跑臺組心肌和肺泡均受到一定損傷,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠心肌和肺泡和空白組相近,說明穴位埋線在很大程度上減少了力竭運動對心肺組織結構和細胞形態(tài)的損傷。

隨著技術的發(fā)展,血氣分析儀因其能測定血液pH值以及血液中CO2、O2、乳酸、剩余堿和多種電解質(zhì)離子濃度,且具有攜帶方便,數(shù)據(jù)準確等優(yōu)點被廣泛應用[29-30]。血液 pH是動物體內(nèi)酸堿平衡的指標之一,血PCO2、TCO2、和HCO3-對血液的酸堿平衡有一定的調(diào)節(jié)作用[31-32]。將血液 pH控制在狹小的范圍內(nèi)對機體的代謝非常重要,它決定著多種酶的活性,以保證機體正常的生理功能,大多數(shù)動物的平均血液pH在7.4左右[33-34]。本試驗中各組大鼠pH均維持在7.4左右,變化幅度小。PCO2是動物血液中物理溶解的CO2氣體產(chǎn)生的壓力,可以反映出肺泡的通氣狀況;TCO2指血漿中各種形式存在的CO2總量。機體在運動時由于各種因素的刺激,肺通氣加強,使CO2排 出 量 增 加,TCO2含量下降,血中HCO3-含量也減少[35-36]。本試驗中,埋跑組Ⅰ大鼠PCO2和HCO3-含量均介于空白組和跑臺組之間,說明穴位埋線起到了一定的調(diào)節(jié)作用。然而埋跑組Ⅱ大鼠PCO2、TCO2和HCO3-含量均低于空白組和跑臺組,其原因可能是肺腧穴靠近心臟和肺臟,在埋線過程中損傷到肺臟導致肺通氣量過強。AnGap是指血液中常規(guī)測定的陽離子和陰離子濃度之差,力竭運動導致HCO3-含量降低,使血中陽離子和陰離子濃度之差增大,即AnGap的含量增多。Na+對維持細胞外液的滲透壓起決定性作用,K+的主要作用是維持細胞的新陳代謝,調(diào)節(jié)體內(nèi)的酸解平衡,保持心肌的正常功能。Cl-在維持血漿滲透壓、酸堿度及神經(jīng)肌肉的正常興奮性等方面起重要作用。補喂植物多酚能使Na+濃度降低,K+和Cl-濃度升高,從而提高運動耐力[37]。本試驗中,空白組,跑臺組,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ的Na+濃度變化幅度較小,基本保持穩(wěn)定。各運動組的AnGap、K+和Cl-濃度均比空白組升高,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠的AnGap、K+和Cl-濃度均比跑臺組稍低,未表現(xiàn)出顯著性差異。

Hb是紅細胞內(nèi)負責運載氧的一種結合蛋白質(zhì),其含量直接關系到血液攜氧能力。Hct 能間接反映紅細胞數(shù)量大小及體積。由于需氧量增大,酸性代謝產(chǎn)物增多,需要更多的Hb和 Hct才能增加氧的供應及緩沖酸性代謝產(chǎn)物的能量[38-40]。在Hb和Hct含量較高時,會出現(xiàn)良好的機能狀態(tài),從而提高運動性能。優(yōu)秀馬有更多Hb和Hct含量,具有更強的心臟射血能力,心率調(diào)節(jié)能力,血液攜氧能力及耐力[41]。本試驗中,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ均比跑臺組大鼠的Hb和Hct含量稍高,未表現(xiàn)出顯著性差異。

Glu在運動中的主要作用是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要供能物質(zhì),用以維持中樞的正常能量供應。運動時機體會消耗糖類,導致血液中的Glu濃度降低。本試驗中,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠的Glu濃度介于空白組和跑臺組之間,減少了力竭運動對Glu濃度的消耗,能更好的維持中樞的正常能量供應。BUN濃度的高低能反應機體對運動負荷的適應能力和運動耐力。當運動量或強度過大超過機體的承受能力時,蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝加劇,脫下的氨基增加,尿素生成量隨之增加,引起 BUN濃度升高從而降低運動性能;相反,血液中BUN水平越低,蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝變少,自身能量代謝正常,則提高運動性能。本試驗中,埋跑組Ⅰ和埋跑組Ⅱ大鼠的BUN濃度介于空白組和跑臺組之間,減少了力竭運動產(chǎn)生的代謝廢物BUN,提高了大鼠的運動耐力。

綜上所述,穴位埋線主要通過延長運動的力竭時間,提高PCO2、TCO2和HCO3-對酸堿平衡的調(diào)節(jié)作用,降低力竭運動對臟器的損傷,減少力竭運動對機體Glu濃度的消耗以及減少力竭運動代謝廢物BUN的產(chǎn)生,從而改善運動耐力,緩解運動疲勞的發(fā)生。