目的:肌肉運(yùn)動(dòng)疲勞(Exercise-induced muscle fatigue)影響運(yùn)動(dòng)效能。短時(shí)間高強(qiáng)度的劇烈活動(dòng)或者長(zhǎng)時(shí)間鍛煉均可導(dǎo)致肌肉運(yùn)動(dòng)疲勞,使得機(jī)體生理過(guò)程不能持續(xù)其機(jī)能在一特定水平上和/或不能維持預(yù)定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。肌肉運(yùn)動(dòng)疲勞多伴隨著代謝物、活性氧和活性氮蓄積,機(jī)體氧化應(yīng)激水平增加、炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)激活而導(dǎo)致肌肉功能受損。目前對(duì)于抗疲勞成分的研究與開(kāi)發(fā)是運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域的重點(diǎn)問(wèn)題。氫氣(Hydrogen,H2)具有安全性高,選擇性抗氧化作用顯著,副作用少,成本低等優(yōu)勢(shì),在抗運(yùn)動(dòng)疲勞中應(yīng)用前景十分廣闊,目前已經(jīng)有部分研究顯示氫氣能夠緩解運(yùn)動(dòng)疲勞,減輕運(yùn)動(dòng)損傷,但是對(duì)于氫氣抗疲勞的機(jī)制并未深入,特別是從代謝調(diào)控角度闡釋氫氣的作用機(jī)制。因此,本研究擬采用富氫水(Hydrogen-rich water)供氫,從血清代謝物角度出發(fā),探討氫分子緩解運(yùn)動(dòng)疲勞的分子機(jī)制,為闡明運(yùn)動(dòng)疲勞發(fā)病機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。
方法:首次將18只8w齡雄性C57BL/6小鼠隨機(jī)分為3組,分別為對(duì)照組、疲勞組和富氫水組。對(duì)照組正常飲食、飲水,疲勞組與富氫水組小鼠負(fù)重游泳(5%體重)4周構(gòu)建運(yùn)動(dòng)性疲勞小鼠模型,另外富氫水組飲用富氫水(氫濃度>1.5ppm,8h更換一次)。造模結(jié)束后利用行為學(xué)實(shí)驗(yàn)(跑臺(tái)、轉(zhuǎn)棒實(shí)驗(yàn))評(píng)價(jià)小鼠運(yùn)動(dòng)功能變化情況;采集小鼠血清樣本,檢測(cè)血生化指標(biāo)(包括尿酸氮、血乳酸、肌酸激酶),腓腸肌HE染色,肝糖原、肌糖原PAS染色;通過(guò)血清代謝組學(xué)分析聚焦到異常改變的衣康酸(Itaconate),進(jìn)一步利用PCR、WB檢測(cè)衣康酸合成酶IRG1及下游NRF2/HO-1基因表達(dá)情況,并檢測(cè)血清MDA、SOD、GSH-Px等氧化應(yīng)激指標(biāo)。結(jié)果:與疲勞組相比,富氫水能有效延長(zhǎng)小鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)耗竭時(shí)長(zhǎng)、轉(zhuǎn)棒旋轉(zhuǎn)時(shí)間,降低血清尿酸氮、乳酸、肌酸激酶水平,減少肝糖原、肌糖原耗竭情況,減輕腓腸肌損傷情況,這些結(jié)果提示富氫水能夠緩解運(yùn)動(dòng)疲勞,加速運(yùn)動(dòng)能力恢復(fù),減輕運(yùn)動(dòng)損傷;并通過(guò)小鼠血清代謝組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)糖代謝產(chǎn)物衣康酸在運(yùn)動(dòng)疲勞后小鼠血清中顯著下降,而富氫水顯著提高了血清衣康酸水平,提示衣康酸可能是富氫水緩解運(yùn)動(dòng)疲勞的代謝靶分子;進(jìn)一步分子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),富氫水上調(diào)了衣康酸合成酶IRG1基因表達(dá),增加衣抗酸合成以恢復(fù)血清衣康酸,激活下游Nrf2/HO-1通路,緩解肌肉氧化損傷而發(fā)揮抗疲勞效應(yīng)。
結(jié)論:富氫水表現(xiàn)出良好的抗運(yùn)動(dòng)疲勞效應(yīng),通過(guò)調(diào)控衣康酸/Nrf2/HO1途徑,緩解炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)引起的氧化應(yīng)激,發(fā)揮抗疲勞效能。
10.26914/c.cnkihy.2023.075914
