苹果酸低聚糖饮料抗运动性疲劳的代谢机制研究.pdf

北京体育大学博士学位论文苹果酸低聚糖饮料抗运动性疲劳的代谢机制研究姓名：邱俊强申请学位级别：博士专业：运动人体科学指导教师：冯美云2002031511. 缩略词表 英文缩写 英文全称 中文全称 AGC Aspartate/glutamate carrier 天冬氨酸谷氨酸转运蛋白 ALAT Alanine Transaminase 丙氨酸氨基转移酶 AMP Adenosine monophosphate 腺苷一磷酸 ASAT Aspartate Transaminase 天冬氨酸氨基转移酶 ATP Adenosine triphosphate 腺苷三磷酸 ATPase Adenosine triphosphatease 三磷酸腺苷酶 BCAA Branched-chain amino acid 支链氨基酸 BCOAD Branched-chain oxoacid dehydrogenase 支链氨基酸脱氢酶 BUN Blood Urea 尿素 CS Citrate synthase 柠檬酸合成酶 FADH2 Flavin adenine dinucleotide reduced 还原型黄素腺嘌呤二核苷酸 GDH Glutamate dehydrogenase 谷氨酸脱氢酶 GOT Glutamate oxoglutarate transaminase 谷草转氨酶 GPT Glutamate pyruvate transaminase 谷丙转氨酶 GTP Guanosine triphosphate 鸟嘌呤核苷三磷酸 GP Glycerol phosphate shuttle 磷酸甘油穿梭 IMP Inosine monophosphate 次黄嘌呤核苷一磷酸 LDH Lactate dehydrogenase 乳酸脱氢酶 MA Malate-aspartate shuttle 苹果酸天冬氨酸穿梭 MAPR Mitochondrial ATP production rate 线粒体 APT生成速率 MDH Malate dehydrogenase 苹果酸脱氢酶 ME Malate enzyme 苹果酸酶 NAD+ NADH Nicotinamide adenine dinucleotide 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸辅酶 氧化型及还原型 NADP+ NADPH Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 辅酶氧化型及还原 型 OMC Oxoglutarate/malate carrer 苹果酸α-酮戊二酸转运蛋白 PC Pyruvate carboxylase 丙酮酸羧化酶 PDH Pyruvate dehydrogenase 丙酮酸脱氢酶 PEP Phosphoenolpyruvate 磷酸烯醇丙酮酸 PEPPC Phosphoenolpyruvate carboxykinase 磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶 2PFK Phosphofructokinase 磷酸果糖激酶 PK Pyruvate kinase 丙酮酸激酶 Pyr Pyruvate 丙酮酸 PNC Purine Nucleotide Cycle 嘌呤核苷酸循环 RCR Respiratory control ratio 呼吸控制比 TCA Tricarboxylic acid cycle 三羧酸循环 TCAI Tricarboxylic acid cycle intermediates 三羧酸循环中间产物 32论文摘要 苹果酸低聚糖饮料抗运动性疲劳的代谢机制研究 博士生 邱俊强 指导教师 冯美云教授 苹果酸作为人体代谢过程产生的重要有机酸是三羧酸循环的中间代谢产物直接参与线粒体能量代谢同时又是苹果酸 —天冬氨酸穿梭的组成部分对胞液和线粒体之间还原当量的转移起着重要的作用目前将苹果酸作为生物活性物质添加到运动饮料中已成为运动员营养补充的新思路本研究设计了人体实验和动物实验观察苹果酸低聚糖饮料对有氧耐力运动员力竭性运动及亚极量做功能力的影响 并从训练大鼠骨骼肌 TCAI 变化及肝脏糖代谢的角度探讨该饮料抗疲劳作用的代谢机制 人体实验 采用公路自行车运动员 20 名随机分为 3 组分别为对照组A组N7低聚糖饮料组G 组N7苹果酸低聚糖饮料组M 组N6其中 A 组每天补充安慰剂成分为饮用水G 组补充低聚糖饮料低聚糖浓度为7M 组补充苹果酸低聚糖饮料 低聚糖浓度为 7苹果酸总量为 3 克/天饮料补充在训练课前 30 分钟进行每天补充量为 500 毫升共补充 12 天体能测试分为最大有氧代谢能力测试和亚极量运动测试受试者在 YEAGER ER900 功率自行车上完成递增负荷运动至力竭采用 YEAGER气体分析和心功能分析系统采集受试者运动中的生理参数在完成力竭运动后 357122030 分钟取血观察乳酸变化同时记录心率的恢复情况受试者 2 天后进行亚极量运动测试受试者在功率自行车上完成持续运动 45 分钟强度为 60VO2max在 0153045 分钟及运动后 6 分钟的时间点取耳血测血糖血乳酸运动后取静脉血分离血清待测血尿素谷丙转氨酶谷草转氨酶等该两项测试在补充 12 天后重复进行一次 实验结果显示 1. 耐力运动员在 12 天营养补充后 低聚糖饮料组和苹果酸低聚糖饮料组完成递增负荷功率自行车运动至力竭的时间明显延长P0.05 6. 在本研究的运动负荷下补充低聚糖与补充苹果酸低聚糖饮料对长时间亚极量运动后血尿素水平均没有明显影响P>0.05 结果提示补充苹果酸低聚糖饮料可使耐力运动员在力竭性运动后乳酸消除速率加快维持长时间亚极量运动中的血糖稳定降低长时间亚极量运动后血清酶 GOT和 GPT的升高有利于延缓运动中的疲劳出现 动物实验 采用雄性 Wistar 大鼠 28 只 由中科院动物所提供 体重 265.1±25.7克随机分为安静组和训练组安静组又分为服水对照组 RN6和服苹果酸低聚糖饮料组 RMN9训练组分为服水对照组 TN6和服苹果酸低聚糖饮料组 TMN7训练采用静水游泳运动方式共训练 6 周前 2 周为递增负荷和时间后 4 周为负重 24大鼠体重游泳 1 小时RM 和 TM 组大鼠每天灌服苹果酸低聚糖饮料 成分为苹果酸溶于 7的低聚糖溶液 灌胃体积约为 1 毫升灌胃量为 125mg 苹果酸/kg 体重TM 组的灌胃时间为游泳前 30 分钟对照组灌服等体积水安静组大鼠在安静状态下处死训练组大鼠在处死前进行负重 34大鼠体重 1 小时游泳取大鼠骨骼肌进行 TCAI 某些代谢物含量的测定骨骼肌ME基因表达的分析取肝脏进行 MA 穿梭底物分析MA 穿梭蛋白 AGCOMC基因表达分析提取肝脏线粒体测定线粒体的呼吸控制率同时测定肝肌糖原含量并分析血液学指标 结果显示 1. 补充苹果酸低聚糖饮料可明显提高安静大鼠骨骼肌 ME基因表达P0.05其中 G 组和 M 组均值有所上升但没有统计学意义运动中最大心率各组之间无显著性差异P>0.0512 天前后 A 组和 M 组均值有所下降但无统计学意义P>0.05主观疲劳感觉 A 组基本不变G 组和 M 组有下降趋势但变化不显著P>0.05 表 3 补充营养品对力竭运动后心率恢复的影响 单位次/分 即刻 3min 5min 7min 12min 20min ∆HR(3-0) A1 191±13 130±13## 112±12# 109±10 105±15 101±10 61±13 A2 184±12 126±8## 114±8# 108±6 106±10 103±13 58±10 G1 188±10 127±16## 106±15# 103±14 99±13 97±11 61±9 G2 183±9 119±12## 112±10 108±9 100±9 102±12 64±9 M1 190±8 129±4## 111±10# 105±8 104±8 98±6 61±6 M2 188±8 125±8## 117±8 112±13 108±9 102±10 63±7 注#表示该组与运动后即刻值相比有显著性差异P0.05从均值上看最大心率均有不同程度的降低而恢复以 G2 组和 M2较快 表 4 补充营养品对力竭运动后乳酸恢复的影响 单位mmol/L 安静 3min 5min 7min 12min 20min 30min A1 0.54±0.52 8.09±2.09 10.17±2.98 9.81±2.62 8.19±3.45 7.25±3.28 4.47±1.76 A2 1.87±0.86* 9.79±1.49 10.84±1.49 10.77±1.26 10.08±1.81 8.12±1.71 5.87±2.21 G1 1.08±0.55 7.50±3.07 8.55±2.74 8.96±1.46 7.84±2.46 6.23±1.73 3.79±2.33 G2 1.53±0.82 9.82±1.90 10.05±2.00 10.73±1.74 10.07±1.77 7.67±1.59 5.57±1.81 M1 1.09±0.66 8.28±2.42 9.60±2.06 8.76±3.07 7.84±2.98 6.24±2.62 4.63±1.97 M2 1.59±0.80 10.1±1.19 11.7±1.14* 11.4±1.91 9.60±1.93 7.34±1.66 4.92±1.68 注*表示该组与营养补充前相比有显著性差异P0.05M 组在服用苹果酸低聚糖饮料后运动后 5 分钟的血乳酸值最高值明显高于服用前水平P0.05M 组与对照组相比M 组与 G 组相比在各时间点均无显著性差异P>0.05 图 3 力竭运动后乳酸恢复情况比较 图 4 A 组乳酸变化曲线回归CubicSigfA1=0.163SigfA2=0.017 力竭运动后乳酸变化024681 01 21 4安静3571 22 03 0时间(分钟)HL(m m o l / L )A 1 A 2 G 1 G 2 M 1 M 2A 1时间4 03 02 01 001 11 0987654O b s e r v e dC u b i cA 2时间4 03 02 01 001 11 098765O b s e r v e dC u b i c(min) HL(mmol/L) (min) HL(mmol/L) 35图 5 G 组乳酸变化曲线回归CubicSigfG1=0.039SigfG2=0.008 图 3 A 组乳酸变化曲线回归CubicSigfA1=0.163SigfA2=0.017 图 6 M组乳酸变化曲线回归CubicSigfM1=0.074SigfM2=0.053 G 1时间4 03 02 01 001 09876543O b s e r v e dC u b i cG 2时间4 03 02 01 001 11 098765O b s e r v e dC u b i c(min) (min) HL(mmol/L) HL(mmol/L) M 1时间4 03 02 01 001 0987654O b s e r v e dC u b i cM 2时间4 03 02 01 001 21 11 0987654O b s e r v e dC u b i c(min) (min) HL(mmol/L) HL(mmol/L) 36表 5 各组乳酸恢复曲线回归参数比较方程符合 y=b0+b1x+b2x2+b3x3 b0 b1 b2 b3 A1 7.59±3.12 0.532±0.167 -0.0426±0.0362 0.0007 A2 8.65±2.41 0.594±0.271 -0.0480±0.0434 0.0008 G1 7.30±3.60 0.640±0.474 -0.0494±0.0227 0.0008 G2 8.21±。