5-羥色胺與運動性中樞疲勞的生化研究（綜述）

1、5羥色胺與運動性中樞疲勞的生化研究綜述中圖分類號：g804文獻標識：a文章編號：1009-9328202112-000-02摘要隨著新技術的應用和神經(jīng)生物學研究的開展，中樞因素對疲勞的影響已經(jīng)成為運動疲勞研究的重點領域，運動性中樞疲勞的研究也獲得了打破性的進展?，F(xiàn)已提出幾種解釋中樞疲勞的機制，其中腦內(nèi)5-羥色胺5-hydrxytryptaine，5-ht是中樞疲勞產(chǎn)生的重要介質(zhì)。文章通過檢索相關文獻，對5-ht與中樞運動疲勞的相關研究及研究新進展進展綜合分析。關鍵詞5-羥色胺中樞疲勞研究現(xiàn)狀運動性疲勞是指運動本身引起機體工作才能降低，并且難以維持一定的運動強度，但經(jīng)過適當時間的休息又可以恢復的

2、現(xiàn)象。從1880年ss首先用屈指肌力描記術研究肌肉重復收縮過程產(chǎn)生的工作才能變化開場，疲勞的研究至今已有百多年的歷史。1978年edards將疲勞從起因上區(qū)分成中樞性疲勞定位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)ns和周圍性疲勞定位于神經(jīng)肌肉聯(lián)結(jié)的部位或骨骼肌內(nèi)部兩類。中樞疲勞發(fā)生的解剖部位從大腦到脊髓神經(jīng)元為止。早期研究發(fā)現(xiàn)，動物在長時間運動引起嚴重疲勞時，中樞神經(jīng)系統(tǒng)會產(chǎn)生不同的抑制過程，這種抑制過程有可能因atp濃度降低或/和-氨基丁酸濃度升高所引起。近年來在中樞疲勞研究中對神經(jīng)遞質(zhì)的作用進展了大量的討論，其中涉及較多的有5-ht、乙酰膽堿ah和多巴胺da，并逐漸發(fā)現(xiàn)其研究價值。本文將對5-ht對運動性中樞疲勞

3、的影響作綜述。一、5-ht1948年rapprt等從血清中別離出5-ht，所以又叫血清素。化學式如圖1，由吲哚和乙胺兩部分組成，所以在化學上屬吲哚胺類化合物，分子式為10h12n2，分子量176.2。圖1一5-ht的分布5-ht廣泛存在于自然界動植物中，水果、蔬菜、堅果等中都含有5-ht，無脊椎動物和脊椎動物組織中也發(fā)現(xiàn)了5-ht。哺乳動物除骨骼饑外周神經(jīng)和腎上腺不含5-ht外，幾乎遍布其他器官組織。人體內(nèi)的5-ht有90%合成和分布于腸嗜鉻細胞，通常與atp等物質(zhì)一起儲存于細胞顆粒內(nèi)。在刺激因素作用下，5-ht從顆粒內(nèi)釋放、彌散到血液，并被血小板攝取和儲存，儲存量約占全身的8%9%，5-ht

4、作為神經(jīng)遞質(zhì)，1%2%分布于下丘腦和松果體等中樞神經(jīng)系統(tǒng)。二長時間運動時腦5-ht的變化及其機制barhas和freedans1963首先研究進展長時間運動時大鼠全腦5-ht的變化，研究發(fā)現(xiàn)3h低強度游泳使大鼠腦5-ht濃度有少量但有顯著性增加。5-ht不能通過血腦屏障，所以中樞系統(tǒng)的5-ht是腦內(nèi)合成的。腦內(nèi)色氨酸濃度的增高會加快5-ht的合成，引起腦內(nèi)5-ht濃度的升高，而腦中色氨酸濃度的上下主要受血漿中游離色氨酸freetryptphan，f-trp濃度影響。通常，血漿中的色氨酸大部分與白蛋白結(jié)合，僅有10%左右呈游離狀態(tài)，只有后者可以跨越血腦屏障進入腦組織合成5-ht。支鏈氨基酸bra

5、nhed-hainainaids，baa即亮氨酸，異亮氨酸和纈氨酸與色氨酸由同一載體轉(zhuǎn)運而通過血腦屏障，因此，在通過血腦屏障時它們之間會發(fā)生競爭，當血漿f-trp/baa比值升高時，進入腦內(nèi)的色氨酸變多。色氨酸進入腦內(nèi)在羥化酶作用下合成5-ht，后者在單胺氧化酶作用下生成5-羥吲哚乙酸5-hydrxyindleaetiaid，5-hiaa并作為代謝終產(chǎn)物進入血液隨尿排出體外。血漿中的游離脂肪酸與色氨酸競爭結(jié)合白蛋白，所以當脂肪發(fā)動加強時，血漿脂肪酸濃度增加，f-trp就會增多，同樣會導致腦內(nèi)5-ht含量升高。二、5-羥色胺對中樞疲勞的影響一中樞性疲勞中樞疲勞定義為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一種保護性機制，

6、以防止機體發(fā)生過度的機能衰竭。green1990從生理學角度歸納得出，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞產(chǎn)生的原因有：棘突衰減、傳入抑制、運動神經(jīng)元興奮性降低、神經(jīng)分支點興奮性喪失、神經(jīng)肌肉末梢間傳達衰減。當運動性中樞疲勞發(fā)生時，主要表現(xiàn)為大腦皮層機能低下，興奮-抑制過程平衡失調(diào)，如反響遲鈍、注意力不集中、情緒沖動、失眠等。二5-ht與中樞疲勞性的相關研究neshle等1987提出5-ht與運動疲勞的中樞機制有關，首次提出了5-ht可能是中樞疲勞的調(diào)節(jié)物質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)運動對該遞質(zhì)的合成及轉(zhuǎn)換有明顯的影響并認為長時間的運動使腦內(nèi)5-ht濃度升高，因為5-ht是一種抑制性遞質(zhì)，所以可以降低從中樞向外周發(fā)放的沖動，從而

7、導致中樞勞的產(chǎn)生，降低了運動才能。haulff等發(fā)現(xiàn)，大鼠以20/in的速度進展跑臺運動12h后血漿總色氨酸濃度無改變，但腦內(nèi)及腦脊液色氨酸和5-hiaa濃度升高，血漿游離色氨酸f-trp也顯著升高，運動1h后恢復至安靜值。blstrand等對不同腦區(qū)運動鼠的研究亦說明，腦內(nèi)各部位5-ht的合成與更新可以采取超長適量運動和力竭性運動來增加。對大鼠海馬5-ht變化的微透析技術研究顯示，從跑臺跑25in-160in開場5-ht表現(xiàn)為增加，120in的運動完畢到達最高，恢復期2h恢復至基線程度，5-ht變化表現(xiàn)出時間依賴性。bailey等1992-1993完成了一系列試驗，用特殊藥物進展試驗觀察對疲

8、勞大鼠腦5-ht的影響。在給予特異性5-ht拮抗劑或沖動劑后，大鼠運動至力竭時間分別延長或縮短，而體溫、血糖、肌肉與肝糖原以及各種應激激素程度無明顯變化11。人體實驗也發(fā)現(xiàn)，以70%最大攝氧量強度進展長時間運動前，服用5-ht的沖動劑parxtine12或fluxetine13后，與對照組相比，平均力竭時間顯著縮短，但心血管功能、體溫調(diào)節(jié)和代謝方面無顯著差異。三5-ht增加引起中樞性疲勞的可能機制5-ht能神經(jīng)元系統(tǒng)與很多腦機能有著親密聯(lián)絡，這些功能對運動才能有著正面或負面的影響。腦5-ht增加導致疲勞，可能是通過對多巴胺能系統(tǒng)的抑制和/或通過降低覺悟和激活程度從而限制了運動才能。此外，5-h

9、t系統(tǒng)可以影響下丘腦垂體腎上腺軸hpa的機能、體溫調(diào)節(jié)、痛覺、情緒等14。大鼠進展長時間耐力運動發(fā)生疲勞時腦5-ht濃度增高，多巴胺da濃度降低。davies等1996提出腦5-ht/da比值低有利于改善耐力運動才能即增加喚醒，動力和理想的神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性，而5-ht/da比值高.降低了耐力運動才能即減低動力、失眠、喪失運動的協(xié)調(diào)性，并易誘發(fā)ns疲勞。三、營養(yǎng)促力手段對5-ht與ns疲勞的影響一支鏈氨基酸baa與營養(yǎng)促力手段blstrand等首先將補充baa應用于長時間運開工程馬拉松、越野滑雪及足球比賽作為促力手段。varnier等發(fā)現(xiàn)，運動前補充20克baa對遞增負荷運動才能無顯著影響。ald

10、er等以及l(fā)ehann等的試驗也說明，補充baa與運動才能的進步無關。banister等研究認為，大劑量補充支鏈氨基酸，可能降低水的吸收，并導致胃腸功能紊亂。為了進一步明確補充baa對運動才能的影響，blstrand等在一功個率自行車運動方案中讓5名耐力運發(fā)動以75%的最大攝氧量運動至力竭。被試者分別隨機給予6%的糖溶液、撫慰劑加有調(diào)味劑的水溶液和6%的糖溶液中溶有baa7g/l。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與服用撫慰劑組比，服用前兩種溶液時運動才能較高。此結(jié)果進一步說明，補充baa盡管可進步血漿和肌肉baa的濃度，但可能無助于進步運動才能。由于使用遺傳性白蛋白缺乏鼠nagasegenetiallyanalbu

11、ineirat，nar可以排除內(nèi)源性白蛋白對血漿色氨酸濃度及動力學的影響，yaat等把實驗對象換成nar鼠。發(fā)現(xiàn)與對照相比注射baa或bh色氨酸入腦的抑制劑可顯著延長運動至力竭的時間，并且大腦紋狀體突觸對色氨酸的吸收顯著減少。補充baa及bh所引起的運動時間的延長可能是是由于大腦對色氨酸的攝取減少，使突觸分泌的5-ht減少所致。此實驗支持了5-ht對運動性中樞疲勞有促進作用的觀點。綜上，色氨酸與5-ht在中樞疲勞中的作用大多數(shù)證據(jù)都能支持，但在人體實驗中，補充baa似乎并不是有效的營養(yǎng)促力手段。二碳水化合物與營養(yǎng)促力手段verger等報告，攝入高劑量baa的鼠與攝取水和葡萄糖的鼠相比，跑臺運動

12、期間實際上會出現(xiàn)早期疲勞的現(xiàn)象。研究說明，糖類的補劑可抑制游離脂肪酸ffas的發(fā)動。ffas可與f-trp共同競爭血漿白蛋白上有結(jié)合力的位點；血漿ffas程度降低可使結(jié)合在白蛋白的trp增加，血漿f-trp和f-trp/baa比率下降，這又抑制了大腦5-ht的產(chǎn)生，并將ns疲勞降低至最低程度。davis等進展了雙盲、撫慰劑對照的實驗研究。以70%最大攝氧量強度進展踏車運動至疲勞過程中，受試者分別以每公斤體重每小時飲水5l、6%的糖-電解質(zhì)飲料或12%糖-電解質(zhì)飲料。只飲水者疲勞時血漿中游離色氨酸升高7倍與游離脂肪酸的增加成比例，而在此運動過程中血漿總色氨酸和baa僅有很小的變化。而飲用6%和12%的糖-電解質(zhì)飲料者，血漿中的游離色氨酸升高的幅度較低，疲勞大約推延1小時出現(xiàn)。在這個實驗中雖然很難區(qū)別糖對中樞和外周疲勞的作用，但對降低血漿中游離色氨酸的升高幅度是肯定的。在此之后blstrand等的研究中，受試者在功率相當于75%v2ax的自行車功量計上進展力竭性運動，當隨意地喝完6%糖類液體或是加味水的撫慰劑后發(fā)現(xiàn)，補充兩種糖類飲料與服撫慰劑相比，其運動至力竭的時間延長，然而h組與h+baa組相比照，其表現(xiàn)無顯著不同。盡管這類研究并不能嚴格區(qū)別出糖