运动性疲劳是由运动负荷所引起的一种正常的生理现象,主要表现为机体工作能力的暂时性下降。研究发现,运动疲劳的发生与自由基堆积引起的过氧化密切相关。水杨酰胺衍生物3-硝基-N-甲基-水杨酰胺(3-NNMS)可抑制复合体Ⅲ,其最大抑制效率只能达到50%。由于其对呼吸链的半抑制特性,既可以减少自由基产生,又不会造成呼吸功能的完全抑制,具有相对安全的效果。3-NNMS可抑制线粒体呼吸,减缓电子流速,降低呼吸链电子漏ROS的产生,从而防止氧化应激,减小线粒体损伤,保护细胞结构,防止代谢紊乱。有研究显示,3-NNMS可以降低大鼠局灶脑缺血再灌注引起的脂质过氧化和蛋白质氧化损伤,并在离体心脏的保存中具有重要作用。我们的前期研究发现3-NNMS可以增强大鼠运动能力,延长力竭运动时间,降低运动引起的全身炎症和骨骼肌局部炎症水平。虾青素是天然存在的抗氧化剂,可直接清除细胞内的氧自由基,维持人体生理机能的平衡。如果将3-NNMS和虾青素联合使用,一方面从线粒体源头减少自由基生成,另一方面加强自由基的清除,双管齐下,可能会降低力竭运动造成的氧化应激水平的升高。研究目的:探讨3-硝基-N-甲基-水杨酰胺和虾青素的不同配比的复合制剂对大鼠运动能力的影响及其机制,以探寻有效的抗疲劳营养干预手段。研究方法:选取健康6周龄雄性SD大鼠(北京维通利华实验动物技术有限公司)32只,体重220 g-250 g,于室温20-25℃,相对湿度40%-70%,12h昼夜交替照明环境中饲养,喂食标准饲料,自由进食与饮水。将动物随机分为对照组(Con组)、低剂量3-NNMS组(L-3N)、中剂量3-NNMS组(M-3N)、高剂量3-NNMS组(H-3N)。采用灌胃方式给药,其中L-3N组3-NNMS和虾青素的剂量分别为30mg/kg/d、60mg/kg/d,M-3N组为45mg/kg/d、45mg/kg/d,H-3N组为60mg/kg/d、30mg/kg/d,对照组给与等体积溶剂(食用豆油),干预4周。动物最后一次灌胃后24小时进行跑台递增负荷最大摄氧量测试。递增负荷运动按照10m/min,15分钟;随后每3分钟增加5m/min来进行,直至力竭。力竭判断标准:连续对大鼠进行光、声、电和机械刺激后,大鼠臀部压在跑台后壁上并伏地喘息,不能完成翻正。鼠力竭运动后即刻麻醉,心尖取血,静置30分钟,待上清析出后,置于4℃离心机,3000 r/min,离心10分钟,取上清并移至新管检测血清乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)水平,血清丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dimutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-PX)水平;取新鲜腓肠肌组织,加入提取介质,粗制线粒体,用JC-1作探针测线粒体膜电位(Δ?m);用Oxygraph-2K高分辨率细胞呼吸测量仪(奥地利OROBOROS公司)测定线粒体态Ⅲ(ST3)和态Ⅳ(ST4)呼吸速率并计算呼吸控制比(RCR=ST3/ST4);取腓肠肌测组织ATP。研究结果:(1)动物最后一次灌胃后24小时进行跑台递增负荷最大摄氧量测试,发现L-3N组(p<0.05)和M-3N组(p<0.05)的VO2 max较对照组显著提高,说明低中剂量3-NNMS(3-NNMS 30mg/kg/d、虾青素60mg/kg/d;3-NNMS 45mg/kg/d、虾青素45mg/kg/d)可以促进有氧运动能力的提高。(2)血清非功能酶LDH活性可用来说明骨骼肌组织酶的溢出,提示其骨骼肌损伤情况。力竭运动后测大鼠血清LDH酶活性,发现M-3N组大鼠血清LDH酶活性较对照组显著降低(p<0.05),说明中剂量3-NNMS(3-NNMS 45mg/kg/d、虾青素45mg/kg/d)对力竭运动造成的大鼠骨骼肌机械损伤具有一定的防御作用。(3)动物力竭运动后即刻取材,测血清MDA和抗氧化酶活性水平,发现M-3N组大鼠血清脂质氧化水平较对照组显Biosynthetic bacterial 6-phytase著selleck GDC-0068降低(p<0.05),M-3N组大鼠血清抗氧化酶GSH-PX活性较对照组显著增强(p<0.05)。说明中剂量3-NNMS(3-NNMS45mg/kg/d、虾青素45mg/kg/d)药物干预后,动物全身的氧化水平降低,这在一定程度上有赖于抗氧化酶活性的升高对氧化应激的抵抗作用增强。(4)四组动物均在进行递增负荷力竭运动后即刻取材,发现四组大鼠腓肠肌中ATP的水平相差不大,在统计学上四组之间无显著差异,这可能是由于力竭运动耗竭了组织中的ATP,使得ATP处于低限水平。(5)力竭运动后即刻取新鲜腓肠肌组织测肌肉线粒体功能,发现M-3N组骨骼肌线粒体膜电位显著升高(p<0.05);给与3-NNMS复合制剂后,L-3N组和M-3N组大鼠骨骼肌线粒体RCR水平显著增强(p<0.05),H-3N组骨骼肌线粒体RCR水平显著升高(p<0.01)。提示3-NNMS复合制可提高以线粒体膜电位和RCR为代表的骨骼肌线粒体功能,尤以中剂量(3-NNMS 45mg/kg/PR-171体内d、虾青素45mg/kg/d)效果最佳。45mg/kg/d的3-NNMS+45mg/kg/d的虾青素可能通过减少线粒体源ROS的产生并增加对自由基的清除,降低机体脂质过氧化水平,减少对线粒体的破坏,提高线粒体功能,保护细胞结构,防止代谢紊乱,进而延缓运动疲劳的发生,增强机体有氧运动能力。研究结论:(1)3-NNMS复合制剂(3-NNMS 45mg/kg/d、虾青素45mg/kg/d)可减轻力竭运动导致的大鼠骨骼肌机械损伤,提高线粒体功能,增强抗氧化能力,改善机体有氧运动能力。(2)3-NNMS复合制剂(3-NNMS 45mg/kg/d、虾青素45mg/kg/d)有望发展成为新型的运动补剂,为大众健身和竞技运动提供一种有效的抗疲劳营养干预手段。