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标题

人参提取物达玛烷苷元对人体运动后肌糖原恢复的影响及机制研究

范文

李骁君等

摘要：目的：给受试者服用不同浓度的人参提取物达玛烷苷元（Dammarane Sapogenin，DS），探究其对有氧运动后肌糖原恢复的影响及作用机制。方法：本研究采用双盲实验设计，选取9名受试者随机分为安慰剂组（placebo group）、服用DS 240 mg/day 组（DS240）、服用DS 480 mg/day 组（DS480）进行试验。受试者持续服用DS 4周后，进行一次性60分钟、强度为75% VO2max的蹬功率自行车运动，运动后立刻给予高糖饮食。于运动后即刻及运动后3小时，分别进行肌肉活检，测定AKT、GS 磷酸化及蛋白质表达；同时，运动后3小时内每隔30分钟取静脉血测定血糖浓度、胰岛素浓度。结果：DS240组较对照组显著提升运动后肌糖原储存速率（P<0.05）；运动后随着时间延长，DS240组的血糖浓度显著低于安慰剂组（P<0.05），但各组胰岛素浓度无显著性差异；运动后DS240组显著提高运动后AKT磷酸化水平、降低肌糖原合成酶磷酸化、提高肌糖原合成酶的蛋白质表达（P<0.05）。结论：长期补充低剂量达玛烷苷元可能提高人体运动后肌糖原储存速率，其可能机制与提升胰岛素作用及血糖吸收有关；研究结果推测达玛烷苷元可以增加胰岛素敏感度，因而可以将达玛烷苷元作为补剂用以运动竞赛或训练后加速肌糖原恢复。

关键词：达玛烷苷元；肌糖原；肌肉活检

中图分类号：G804.7 文献标识码：A 文章编号：1006-2076（2014）05-0065-06

counter-balancing study and 9 subjects were divided random into placebo group， DS240（DS240 mg/day）， and DS480（DS 480 mg/day）. The subjects did an acute 60-mins cycling exercise（75% VO2max） after having taken DS for 4 weeks and subjects would be given high carbohydrate meal immediately after exercise. Muscle biopsy， AKT phosphorylation， GS phosphorylation and protein expression should be performed immediately and 3-h after exercise. At the same time， Blood Glucose and Blood insulin should be tested every 30 mins in 3 hours after exercise.Results：Compared with the placebo group， the muscle glycogen storage rates of DS240 was greater. After aerobic exercise， blood sugar concentration of DS240 was significantly lower than those of placebo group， but the difference of the insulin concentration was not significant. AKT phosphorylation of DS240 group was greater than those of placebo group. After the supplement of DS， phospho-glycogen synthase was decreased and the protein expression of muscle glycogen synthase was increased significantly.Conclusions：Taking lowdose of DS for a long time may improve muscle glycogen storage rates and it shows that DS may increase the sensitivity of insulin， which can make DS be supplements and can be used in sports competitions and the recovery of glycogen after exercise.

Key words： Dammarane Sapogenin； glycogen； muscle biopsy[HK][HT]

[HT5SS][FL（K2]

人参作为名贵食材和传统中药材，临床应用已有几千年的历史，其主要活性成分为人参皂苷。目前已从人参属植物中分离出100多种人参皂苷，每种人参皂苷均由苷元与糖构成，其中主要为达玛烷型苷元（Dammarane Sapogenin，DS）[1]。许多研究表明人参萃取物具有增强耐力、防止运动损伤以及抗疲劳的作用，但其作用机制主要集中于以抗氧化物酶和脂质过氧化物为指标的抗氧化作用研究[2-3]。

肌肉中所储存的糖原为人体进行无氧运动及大强度有氧运动时所消耗的主要能源[4]，运动后补充高糖饮食可以促使糖原逐渐回补，增加运动后疲劳消除、体能恢复的速率以及提高运动能力。其生理机制主要由血糖上升刺激胰岛素分泌并透过血液传递至肌肉组织直接促进葡萄糖进入肌肉细胞储存为糖原[4]。研究显示胰岛素为糖原回补的重要因素[5]。当胰岛素与肌肉细胞上的5-胰岛素受体结合后经由磷酸化 AKT 并增加活性，以促进肌肉吸收血糖[6]。除此之外 AKT 下游的糖原合成酶（glycogen synthase， GS）也经由去磷酸化而增加活性，以增加运动后糖原储存速率。若是以运动补充品或其他方法增加运动后肌糖原储存速率，将会对促进运动员运动后疲劳消除及提高运动能力有着重要阶值。有研究表明，给予大鼠口服韩国人参萃取物 50 周可以提升其葡萄糖耐受度[7]。

由此推测，达玛烷苷元可能可以应用于人体促进肌糖原的合成。由于人参皂苷具有吸收差、生物利用度低的特点，再加上的人参皂苷含量与种类会随生长年限、种植环境与加工工艺等的不同而存在差异[8-9]，这些均会影响其生理活性，故本研究使用含有固定成份达玛烷苷元的标准化产品对有氧运动后肌糖原恢复进行干预，并探究其效果及作用机制，这对运动训练实践有着重要意义。

1 研究对象

研究达玛烷苷元对人体运动后肌糖原恢复的影响，实验对象招募自愿参与实验者18～22 岁，男性，要求有运动习惯并且无心血管疾病史。正式实验前对受试者进行最大摄氧量（VO2max）测试，实验中有任何不适感，则随时暂停实验，不再接受正式实验。受试者详细了解研究计划说明后，签署参与研究同意书，并于实验前一周至实验结束不得饮用酒精及服用营养补剂或其他药物。最终确定9名受试者（年龄21.6±0.7岁；体重71.2±2.5 kg；身高174.6±1.2 cm；BMI23.3±0.8 kg/m2；VO2max 44.2±1.5 ml/min/kg），并随机分为安慰剂组（placebo group）、服用DS 240 mg/day 组（DS240）、服用DS 480 mg/day 组（DS480）。

2 实验方法和取材

2.1 实验设计

本研究采用双盲实验设计。3组受试者分别于每日下午3点口服达玛烷苷元胶囊240 mg和480 mg（加拿大天马药业公司生产）或安慰剂（淀粉），连续服用4周，于最后一次服用24小时后，进行一次性蹬功率自行车运动。运动要求如下：运动前均需空腹 12 小时，五分钟热身，然后进行 60 分钟的蹬车运动，自行车功率设定为最大摄氧量测试中到达75%最大摄氧量时的输出功率，功率自行车转速维持在 60±10 rpm，运动中不限制饮水，运动后即刻根据体重给予高糖饮食，每公斤体重 2 g 食物，饮食内容包含燕麦片、面包、牛奶、糖水与果酱。

2.2 肌肉活检

分别在运动后即刻和运动后3小时共进行两次肌肉活检。肌肉穿刺过程中所有步骤均由正规医生操作。穿刺前在双侧大腿找到股外侧肌，在右侧大腿股外侧肌肉，膝上20 cm的位置作记号处，再往上2.5～3 cm处，再做一个记号，为第二次肌肉穿刺点，肌肉注射2% 利多卡因（不含肾上腺激素），注射深度约为 10 mm，使用14号的穿刺针由股四头肌的股外侧肌抽取大约50 mg的肌肉，去除结缔组织以及残留的血液后以液态氮急速冷冻并保存。

2.3 肌糖原含量测定

取运动结束后3小时活检的肌肉样本25毫克加入500 μL的 1 N氢氧化钾于75℃水浴中30分钟。待肌肉完全溶解后，取出 100 μL 肌肉溶液与250 μL 0.3 M 醋酸钠和 250 μL 淀粉葡萄糖苷酶溶液（10 mg/ml， pH 4.8）混合均匀并于室温下放置 12 小时。糖原分解成葡萄醣后，加入 25 μL 的 1N 氢氧化钠终止反应后，取150 μL 样本再加入 1.5 ml Trinder Glucose Kit 氧化呈色剂（Sigma， Louis， MO，USA），样本呈色的时间为 21 分钟，使用分光光谱仪以 OD505 测定吸光值并换算肌糖原浓度。

2.4 AKT、GS 磷酸化及蛋白质表达测定

本研究采用蛋白质印迹法（Western blot），步骤：肌肉组织与缓冲液（20 nm Hepes， 1 mM EDTA， 250 nM Source）混合经由高速匀浆机匀浆，匀浆液离心15分钟（10 000 g）后取上清液作为蛋白质样本，将蛋白质样本与2X Laemni缓冲液混合后取20 μg。样本经由SDS-PAGE分离蛋白质，之后使用PVDF膜，经过1小时转膜后，分别将一级与二级抗体与目标蛋白结合，抗体信息见表1。

2.5 血液生化数值检测

由上臂静脉采血，绑上止血带，置入 20 号留置针，用透明胶布固定，接上抽血导管，用以采取血液样本，抽血的时间点为运动前安静时，运动后即刻及每30分钟采集一次，直至运动结束后3小时共8次，每次采取血液样本 5 ㏄，放松止血带，注入生理食盐水防止凝血，实验结束当天移除留置针，用酒精棉压迫止血 10 分钟防止出血，贴上纱布保护。血液采集至含有肝素的采血管中。采集的全血经由Sysmex全自动血球分析仪分析基本血球数值。血液经过4℃、3 000 rpm离心10分钟后抽取上清液（血浆）作为检测样本储存。血糖值以One touch血糖仪进行分析，血清胰岛素检测，采用固相夹心法酶联免疫吸附实验（ELISA），试剂盒为上海卡努生物科技有限公司生产，依照说明书将血清样本于96孔透明盘反应后读取吸光数值并计算浓度或活性。

2.6 统计学分析

本研究数据通过SPSS18.0统计软件进行处理，所有数据以[AKX-]±SD表示。采用单因素方差分析处理运动后各组肌糖原储存率，并用Post Hoc两两比较；采用重复测量方差分析处理运动后各组血生化指标及AKT、GS 磷酸化及蛋白质表达，并采用独立样t检验处理各组同一时间点数据差异性，显著性差异表示为P<0.05。

3 实验结果

3.1 口服达玛烷苷元对运动后肌糖原恢复的影响

运动后3小时各组肌糖原储存率（glycogen storage rate，GSR）见表2。结果显示，DS240组于运动后 0 至 3 小时肌糖原GSR速率显著高于安慰剂组（P<0.05），但高剂量组的肌糖原GSR与安慰剂组比较无显著性差异。

4 讨论

本研究的主要目的是为了探讨口服4周不同剂量的达玛烷苷元是否可以促进运动后肌糖原恢复速率。研究发现，DS240组（240 mg/day）运动后肌糖原储存速率比对照组提高了4.75倍，而且与血糖吸收增加及糖原合成酶磷酸化比率降低结果相符，提示达玛烷苷元促进运动后肌糖原合成的可能机制为增强胰岛素的作用。

运动后补充高糖饮食进而促进肌糖原合成速率的主要机制为胰岛素作用，且增加胰岛素敏感度用以促进肌肉对血糖的吸收能力，是增加肌糖原合成的重要因素之一[8]。本研究发现每天服用 240 mg 达玛烷苷元组对高糖饮食后的血糖的反应程度较低，但胰岛素反应不变，加之在运动后可以加速肌糖原恢复，因此推测达玛烷苷元可以促进全身胰岛素敏感度与血糖的吸收。先前许多有关胰岛素抗性的动物实验和人体研究也得到过与本研究相似的结果：每天注射 200 mg/kg 的人参萃取物可以提升糖尿病小鼠的葡萄糖耐受度与降低空腹血糖浓度[10]；以 OLETF 大鼠做为肥胖研究之动物模式，研究显示经过 8 周腹腔注射 300 或 500 mg/kg亚洲人参萃取物后葡萄糖糖耐受度显著提升 21%，且胰岛素浓度显著降低[11]；每天给予 19 名糖尿病患者每天 6 g 的韩国人参（Korean red ginseng）萃取物，12 周后空腹血糖与空腹胰岛素显著降低，葡萄糖耐受度显著提升[12]。但是也有研究发现人参无法提升胰岛素敏感度[13]或是反而降低葡萄糖耐受度[14]，造成这些研究结果差异的原因可能是各个实验中人参皂苷种类与含量的不同。

本研究口服所用达玛烷苷元全部为加拿大天马药业公司生产的成品胶囊，保证固定的成分，从而保证了研究结果的稳定性。研究表明低剂量达玛烷苷元，除了可以促进骨骼肌血糖吸收之外，胰岛素也可以通过增加糖原合成酶活性而增加肌糖原合成速率。其过程可能为胰岛素经AKT磷酸化进而增加GSK3 磷酸化，再通过促进糖原合成酶的去磷酸化而使其活性增加[15]。本研究发现，低剂量达玛烷苷元组，运动后三小时 AKT 磷酸化显著高于安慰剂组，且糖原合成酶磷酸化比率显著降低，显示活化状态的去磷酸化糖原合成酶增加，这一结果符合上述血糖降低的结果。AKT磷酸化加强的可能原因是胰岛素敏感度的增加而促进较多的AKT 磷酸化，先前许多研究也发现人参萃取物及人参皂苷增加各种组织的 AKT 活性，包括心肌[16-17]、神经细胞[18]及血管平滑肌细胞[19]等；韩国人参萃取物不但可以促进糖尿病模式大鼠的胰岛素刺激血糖吸收能力，同时也增加肌肉胰岛素路径中 AKT 磷酸化[20]。所以推测低剂量达玛烷苷元增加运动后糖原储存速率的可能机制为通过促进胰岛素作用而增加血糖吸收进入肌肉细胞，进而合成糖原以及增加糖原合成酶活性。本研究的另一个发现为低至高剂量达玛烷苷元都能增加糖原合成酶蛋白质表达，这方面的研究鲜有报导，只有一项研究探讨肌糖原合成酶基因表达经由增加转录作为调控方式[21]，推测达玛烷苷元调控糖原合成酶蛋白质合成主要是通过后转录实现调控。

由于担心肌肉活检容易造成受试者运动肌肉不适而影响蹬车，同时也存在肌肉发炎的风险从而影响最终研究结果，所以没有在运动前实施肌肉活检。但运动前的肌肉组织可以帮助研究四周的达玛烷苷元服用后对于安静状态下的肌糖原浓度以及蛋白质表达，所以在后续研究中可以考虑运动后休息一周再进行安静状态下肌肉活检。

5 小结

5.1 本研究结果证明，长期补充低剂量达玛烷苷元可能提高人体运动后肌糖原储存速率，其可能机制与提升胰岛素作用及血糖吸收有关。

5.2 研究结果推测达玛烷苷元可以增加胰岛素敏感度，因而可以将达玛烷苷元作为补剂用以运动竞赛或训练后加速肌糖原恢复。

参考文献：

[1]徐静，贾力，赵余庆.人参的化学成分与人参产品的质量评价[J].药物评价研究，2011，34（3）：199-200.

[2]冯毅翀，潘华山，赵自明，等.人参皂甙Rb1和人参总皂甙对运动性疲劳大鼠骨骼肌生化指标的影响[J].南京体育学院学报，2010，9（1）：24-25.

[3]谈善军，余震，董千铜，等.人参皂苷 Rb1对术后疲劳综合征大鼠骨骼肌氧化应激的影响[J].中国中西医结合杂志，2012，32 （11）：1535-1538.

[4]Ivy J L， Goforth Jr H W， Damon B M，et al.Early postexercise muscle glycogen recovery enhanced with a carbohydrate-protein supplement[J]. Journal of Applied Physiology，2002，93（4）：1337-1344.

[5]Kuo C H， Hwang H， Lee M C，et al.Role of insulin on exercise-induced GLUT-4 protein expression and glycogen supercompensation in rat skeletal muscle[J]. Journal of Applied Physiology， 2004，96（2）：621-627.

[6]Srivastava A K， Pandey S K. Potential mechanism （s） involved in the regulation of glycogen synthesis by insulin[J]. Molecular and Cellular Biochemistry，1998，182（1）：135-141.

[7]Lee H J， Lee Y， Park S K，et al. Korean red ginseng （Panax ginseng） improves insulin sensitivity and attenuates the development of diabetes in Otsuka Long-Evans Tokushima fatty rats[J]. Metabolism， 2009，58（8）：1170-1177.

[8]林力，刘建勋，张颖.C- MS/MS 法同时测定犬血浆中7种人参皂苷类成分及其在人参提取物药代动力学研究中的应用[J].世界科学技术-中医药现代化，2012，14（3）：1572.

[9]吴雪松，叶正良，郭巧生.东北不同产地人参及其加工品人参皂苷类成分的比较分析[J].中草药，2013，44（24）：3551-3556.

[10]Yang C Y， Wang J， Zhao Y，et al.Anti-diabetic effects of Panax notoginseng saponins and its major anti-hyperglycemic components[J]. Journal of Ethnopharmacology，2010，130（2）：231-236.

[11]Lim S， Yoon J W， Choi S H，et al.Effect of ginsam， a vinegar extract from Panax ginseng，on body weight and glucose homeostasis in an obese insulin-resistant rat model[J]. Metabolism， 2009，58（1）：8-15.

[12]Vuksan V， Sung M K， Sievenpiper J L，et al.Korean red ginseng （Panax ginseng） improves glucose and insulin regulation in well-controlled， type 2 diabetes： Results of a randomized， double-blind， placebo-controlled study of efficacy and safety[J]. Nutrition， Metabolism and Cardiovascular Diseases，2008，18（1）：46-56.

[13]Reay J L， Scholey A B， Milne A，et al.Panax ginseng has no effect on indices of glucose regulation following acute or chronic ingestion in healthy volunteers[J]. British Journal of Nutrition， 2010，101（11）：1673-1678.

[14]Sievenpiper J L， Arnason J T，Leiter L A，et al.Decreasing， null and increasing effects of eight popular types of ginseng on acute postprandial glycemic indices in healthy humans： The role of ginsenosides[J]. Journal of the American College of Nutrition，2004，23（3）：248-258.

[15]Srivastava A K， Pandey S K. Potential mechanism （s） involved in the regulation of glycogen synthesis by insulin[J]. Molecular and Cellular Biochemistry， 1998，182（1）：135-141.

[16]Tsutsumi Y M， Tsutsumi R， Mawatari K，et al.Compound K， a metabolite of ginsenosides， induces cardiac protection mediated nitric oxide via Akt/PI3K pathway[J]. Life Sciences， 2011，88（15-16）：725-729.

[17]Chen S， Liu J， Liu X，et al.Panax notoginseng saponins inhibit ischemia-induced apoptosis by activating PI3K/Akt pathway in cardiomyocytes[J]. Journal of Ethnopharmacology，2011，137（1）：263-270.

[18]Zhao R， Zhang Z， Song Y，et al.Implication of phosphatidylinositol-3 kinase/Akt/glycogen synthase kinase-3β pathway in ginsenoside Rb1's attenuation of beta-amyloid-induced neurotoxicity and tau phosphorylation[J]. J Ethnopharmacol， 2012，141（3）：1080.

[19]Zhang H S， Wang S Q. Notoginsenoside R1 inhibits TNF-alpha-induced fibronectin production in smooth muscle cells via the ROS/ERK pathway[J]. Free Radical Biology & Medicine， 2006，40（9）：224-230.

[20]Lee S H， Lee H J， Lee Y，et al.Korean red ginseng （Panax ginseng） improves insulin sensitivity in high fat fed Sprague‐Dawley rats[J]. Phytotherapy Research， 2012，26（1）：142-147.

[21]Pescador N， Villar D， Cifuentes D，et al.Hypoxia promotes glycogen accumulation through hypoxia inducible factor （HIF）-mediated induction of glycogen synthase 1[J]. PLoS ONE，2010，5（3）：9644.

[9]吴雪松，叶正良，郭巧生.东北不同产地人参及其加工品人参皂苷类成分的比较分析[J].中草药，2013，44（24）：3551-3556.

[15]Srivastava A K， Pandey S K. Potential mechanism （s） involved in the regulation of glycogen synthesis by insulin[J]. Molecular and Cellular Biochemistry， 1998，182（1）：135-141.

[9]吴雪松，叶正良，郭巧生.东北不同产地人参及其加工品人参皂苷类成分的比较分析[J].中草药，2013，44（24）：3551-3556.

[15]Srivastava A K， Pandey S K. Potential mechanism （s） involved in the regulation of glycogen synthesis by insulin[J]. Molecular and Cellular Biochemistry， 1998，182（1）：135-141.

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