富硒茶多糖對耐力訓(xùn)練大鼠不同組織ATPase活性的影響

崔曉宇，熊正英

(安康學(xué)院 體育學(xué)院，陜西 安康 725000)

生物膜ATPase包括有sodium,potassium-adenine nucleoside triphosphatase(Na+,K+-ATPase，簡稱EⅠ)、calcium-adenine nucleoside triphosphatase(Ca2+-ATPase，簡稱EⅡ)和magnesium-adenine nucleoside triphosphatase(Mg2+-ATPase，簡稱E Ⅲ)，它們參與細胞內(nèi)外Na+、K+、Ca2+和Mg2+離子的主動轉(zhuǎn)運[1]，在跨膜電勢能的產(chǎn)生、調(diào)節(jié)細胞滲透壓、維維持神經(jīng)和肌肉細胞的沖動傳導(dǎo)、營養(yǎng)物質(zhì)吸收等方面起著重要作用[2-4]。在大強度運動訓(xùn)練時，機體會產(chǎn)生大量的自由基，對胞膜發(fā)生攻擊，導(dǎo)致細胞膜氧化損傷，細胞膜上的ATP酶同樣受到自由基的氧化，使其結(jié)構(gòu)破壞，EⅠ、EⅡ和E Ⅲ活性降低，引起細胞內(nèi)環(huán)境紊亂，細胞功能下降，產(chǎn)生運動疲勞。多糖尤其是富硒茶多糖具有抗氧化、消除自由基的能力已有研究[5-6]，富硒茶多糖是否可以保護ATPase活性尚未見報道。本實驗選取陜西省紫陽縣富硒茶葉為原料[7-10]，提取多糖物喂養(yǎng)大強度耐力訓(xùn)練大鼠，測試了不同組織，EⅠ、EⅡ和E Ⅲ活性影響，探討了富硒茶多糖對大鼠運動能力影響的機制。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗對象 Sprague-Dawley(SD)雄性健康大鼠30只，體重180～220 g，由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院實驗動物中心提供，同時購入基礎(chǔ)飼料。國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動物干燥飼料喂養(yǎng)，自由飲食，動物室溫度23±5 ℃，相對濕度40%～70%，照明時間隨自然變化，分籠適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d后進行實驗。

1.1.2 富硒茶多糖的分離提取 茶葉由陜西省紫陽縣盤龍?zhí)烊桓晃G茶有限公司提供，富硒茶多糖提取參照文獻[11]的方法進行，富硒茶多糖中多糖含量為53.50%、蛋白質(zhì)含量為3.50%、硒含量為2 μg/g。

1.2 方法

1.2.1 實驗動物模型的建立 實驗動物適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d后，以15 m/min，5 min/d運動對照組量，對動物進行為期3 d的篩選，淘汰不適應(yīng)跑臺訓(xùn)練的大鼠，將剩余大鼠隨機分為安靜組(Quiet group，Q組)、運動組(Exercise group，E組)、運動加藥組(Exercise dosing group，ED組)，每組均為8只。E組、ED組大鼠每天訓(xùn)練前以15 m/min×5 min的適應(yīng)訓(xùn)練組后正式訓(xùn)練，訓(xùn)練模型基于Bedford等[12]模型結(jié)合實際略加調(diào)整，其中第1～2周的運動時間為20 min，運動速度分別是15.0、15.2 m/min ，坡度分別為0、5°；第3～5周的運動時間為30 min，運動速度分別是15.2、26.8、26.8(m/min)，坡度均為5°；第6周的運動速度為26.8 m/min，坡度為10°；運動強度用最大攝氧量(maximum oxygen uptake，VO2max)表示，第1～6周的運動強度分別為58.4±1.7、58.4±1.7、58.4±1.7、74.3±2.9、74.3±2.9、81.0±3.5 mL/(kg·min)。運動訓(xùn)練第6周的最后一天進行運動至力竭時間(min)的測試，力竭判定標(biāo)準(zhǔn)參照文獻[13]。

1.2.2 藥物灌胃 每次運動結(jié)束后運動加藥組大鼠茶多糖溶液，灌胃劑量為100 mg/(kg·d)，安靜對照組、運動對照組大鼠灌胃等體積的生理鹽水[5]，灌胃時間為每天上午8：00，其他兩組灌服給同等量的生理鹽水作為對照，實驗共6周。

1.2.3 取材與測試樣品制備 第6周的最后一天，E組和ED組在力竭運動后記錄力竭時間后，3組大鼠分別用20%烏拉坦(0.5 mL/kg體重)腹腔麻醉，斷頭取血，并迅速取大腦、肝臟、股四頭肌、腎臟和心臟5種組織，分別放入(4 ℃)生理鹽水中，洗凈血污，用濾紙吸干后置于-20 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.4 測試樣品制備 取適量組織(0.2～1.0 g)，按組織塊重量(g)∶勻漿介質(zhì)(mL)=1∶9的比例，加4 ℃的勻漿介質(zhì)(0.9% NaCl溶液)，在冰浴中進行勻漿，然后3000 r/min低溫離心10～15 min，取上清液作為各指標(biāo)測試的樣品。

1.2.5 生物化學(xué)指標(biāo)測試 雙縮脲法測定蛋白質(zhì)含量，定磷法測定ATPase活性。蛋白質(zhì)含量和ATPase活性均采用南京建成生物工程研究所研制的試劑盒測定，具體操作按照說明書提供的方法進行，蛋白質(zhì)定量和ATPase活性單位(U)計算按照說明書提供的公式進行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并進行t檢驗，P<0.05表示具有顯著性差異，P<0.01表示極顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 富硒茶多糖對耐力訓(xùn)練大鼠不同組織Na+,K+-ATPase(EⅠ)活性的影響

由表1可知，與Q組比較：E組大鼠的肝臟、腎臟組織的EⅠ活性差異顯著，心臟、大腦、股四頭肌等組織的EⅠ活性差異極顯著；ED組的肝臟、腎臟等組織EⅠ活性沒有顯著性差異，心臟、大腦、股四頭肌等組織EⅠ活性差異較為顯著。與E組比較：ED組的各組織中的EⅠ活性均有升高，肝臟、股四頭肌等組織的EⅠ活性差異顯著，心臟、大腦、腎臟等組織的EⅠ活性差異極顯著，大腦、肝臟、股四頭肌、腎臟和心臟等組織的EⅠ活性分別升高19.07%、10.87%、11.35%、13.67%和28.26%，其中心臟EⅠ活性升高幅度最大。

表1 不同組織Na+,K+-ATPase(EⅠ)活性的測定結(jié)果

注：與Q組比較，*：P<0.05，**：P<0.01；與E組較，#：P<0.05，##：P<0.01。每組的樣本數(shù)為8，ATPase活性單位：μmol pi/(mg prot·h)，下同。

2.2 富硒茶多糖對耐力訓(xùn)練大鼠不同組織Ca2+-ATPase(EⅡ)活性的影響

由表2可知，與Q組比較：E組大鼠不同組織中的EⅡ活性下降，肝臟、大腦、股四頭肌等組織EⅡ活性差異顯著，心臟、腎臟等組織EⅡ活性差異極顯著；ED組肝臟、腎臟、大腦組織等組織EⅡ活性差異不顯著，心臟、股四頭肌等組織的EⅡ活性差異顯著。與E組比較：ED組大鼠不同組織EⅡ活性均有升高，腎臟、大腦等組織的EⅡ活性差異顯著，心臟、股四頭肌、肝臟等組織EⅡ活性差異極顯著，大鼠大腦、肝臟、股四頭肌、腎臟和心臟等組織的EⅡ活性分別升高6.07%、23.80%、21.31%、16.52%和19.67%，其中肝臟EⅡ活性升高幅度最大。

表2 不同組織Ca2+-ATPase(EⅡ)活性的變化

2.3 富硒茶多糖對訓(xùn)練大鼠不同組織Mg2+-ATPase(EⅢ)活性的影響

由表3可知，與Q組比較：E組大鼠的EⅢ活性下降，腎臟、肝臟等組織EⅢ活性差異顯著，心臟、大腦、股四頭肌等組織EⅢ差異極顯著；ED組5個組織的酶活性下降，均達到顯著水平。與E組比較：ED組大鼠不同組織EⅢ活性均有升高，其中腎臟、大腦、股四頭肌、肝臟等組織的EⅢ活性差異顯著，心臟的EⅢ活性差異極顯著，大鼠心臟、腎臟、大腦、股四頭肌、肝臟等組織等組織的EⅢ活性分別升高11.01%、7.11%、11.48%、8.65%和29.61%，其中心臟的EⅢ活性升高幅度最大。

表3 不同組織Mg2+-ATPase(EⅢ)活性的變化

2.4 富硒茶多糖對大強度耐力訓(xùn)練大鼠跑臺至力竭時間的影響

測試結(jié)果顯示，運動對照組大鼠跑臺運動至力竭時間的為91.77±12.55 min，運動加藥組為112.45±14.21 min，力竭延緩率為18.39%(P<0.01)。

3 小結(jié)

ATPase是不對稱地鑲嵌在細胞膜內(nèi)的一種酶[17]，ATPase具有載體和酶的雙重作用，它能促進ATP水解，釋放能量。3種ATPase是橫跨細胞膜運輸Na+、K+、Ca2+、Mg2+的的載體，它們可驅(qū)動Na+、K+、Ca2+、Mg2+跨膜運輸，使細胞內(nèi)金屬離子適宜分布，從而維持細胞內(nèi)外滲透壓平衡；Na+、K+、Ca2+、Mg2+梯度還對維持肌細胞的收縮與舒張、跨膜電勢能的產(chǎn)生、細胞滲透壓的維持、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、提高大鼠的運動能力等方面有著重要的作用[18-21]。長時間大強度運動時，會產(chǎn)生過多的自由基，損傷細胞膜，導(dǎo)致細胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化[22]，膜結(jié)構(gòu)的完整性和流動性降低，甚至喪失，鑲嵌在細胞膜上的Na+,K+-ATPase、Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase的結(jié)構(gòu)與功能遭到破壞，導(dǎo)致3種ATPase活性下降，以至于影響胞膜Na+、K+、Ca2+、Mg2+的正常交換，從而造成細胞內(nèi)環(huán)境紊亂，能量釋放障礙，ATP合成減少，輸出功率下降，機體產(chǎn)生運動性疲勞[23-26]。富硒茶多糖具有抗氧化作用，可以抑制上述現(xiàn)象的發(fā)生[27]。

富硒茶多糖對大鼠運動能力影響的機制是通過維持大鼠各組織細胞膜、線粒體等亞細胞器結(jié)構(gòu)和功能的完整性，提高各組織Na+,K+-ATPase、Ca2+-ATPase和Mg2+-ATPase的活性，維持細胞滲透壓、膜電位的平衡，提高機體能量供應(yīng)，保證神經(jīng)和肌肉細胞沖動的傳導(dǎo)。服用富硒茶多糖大鼠運動至力竭的時間較E組延長，變化率為18.39%，顯示富硒茶多糖具有延緩運動性疲的作用。