明胶肽对SD大鼠体重的影响

大鼠购买后随机分组。对照组平均193.37g，方差2.91；实验1# 组平均194.15g，方差2.93；2# 组平均194.2g，方差2.86；3#组平均194.1g，方差2.89。灌胃饲养28d 后，对照组平均230.8g，方差3.37；实验1# 组平均231.2g，方差3.41；2# 组平均231.5g，方差3.56；3# 组平均331.3g，方差3.27。试验组大鼠体重和对照组比较无明显差异（P＜0.05）。说明明胶肽对大鼠体重无显著影响。

2.2 明胶肽对SD大鼠游泳时间、血乳酸、肝肌糖原的影响

根据保健食品的功能学评价程序和检验方法中判定标准：“负重游泳实验结果阳性，且血乳酸、血清尿素氮、肝肌糖原三项指标中任意两项阳性，可判定该受试样品具有缓解体力疲劳功能的作用”。试验结果如表1 所示，分别分析如下：（1）游泳时间的长短直接反映机体在运动中的耐力，是抗疲劳营养功效高低最有效的表现。表1 的试验数据表明：试验组1#、2#、3# 大鼠的游泳时间均高于对照组，特别是1# 较对照组游泳时间增加了31.96%，明显高于对照组（P＜0.01），差异显著。（2）乳酸的产生和积累是能源物质代谢的产物，也是导致运动性外周疲劳产生的重要原因。乳酸在肌肉中堆积越多，疲劳的程度就越严重。机体中乳酸积累的程度取决于乳酸产生与清除的速率，那么运动性疲劳程度即与乳酸产生与清除的速率紧密相关。进食受试品后，乳酸含量增加越少，证明该受试食品的抗疲劳功效越强，同时乳酸的消除量有利于疲劳的恢复。由表1 可知，运动后小鼠试验组的血乳酸含量与对照组比较分别降低了30.60%、29.78%、8.77%，1# 差异显著（P＜0.01），2#、3# 组均有显著差异（P＜0.05），这证实明胶肽可以减少乳酸的增加量，亦可能有利于乳酸的消除。（3）从生化角度来说，长时间高强度运动后，糖原消耗严重，血糖含量明显降低，难以满足运动对能量的要求。为了满足大负荷运动能量的需求，运动后期机体将分解蛋白质，以满足连续运动的需求，导致蛋白质氧化供能比例增加。氨是蛋白质的代谢产物，引起血尿素氮含量会升高。在肌肉中氨主要是以胺离子存在，一方面，它可以增加磷酸果糖激酶的活性，从而提高糖酵解的活性，使肌肉中丙酮酸和乳酸增多；另一方面，胺离子可抑制柠檬酸脱氢酶的活性，从而降低有氧氧化过程，不利于有氧

代谢和糖异生过程，这些都是导致疲劳和影响疲劳消除的因素。此外，日本帝冢山大学和英国牛津大学的医学家发现，色氨酸是引起CFS 的原因。随着运动时间的延长，脂肪酸大量被氧化，血中游离脂肪酸含量急剧下降，引起色氨酸被过多地摄入到脑内后，就会抑制全身的行动，使动物陷于疲劳状态。本次试验发现试验组小鼠血清尿素氮含量较对照组有显著性降低（P<0.01），证实明胶肽有可能通过改善不同能源物质供给能量的比例，减少了通过蛋白质等含氮化合物的分解代谢供能，使血清尿素氮含量相对降低，产生抗外周疲劳的功效。（4）肝肌糖原是机体糖类储存最重要形式，而糖是各种运动最主要能源物，它们的含量高低可直接影响机体的运动耐力。由表1 可知，明胶肽灌胃饲养小鼠可能通过提高动物肝肌糖原的合成速度，促进了肝肌糖原的积累；而肝肌糖原是运动中所消耗血糖的来源，肝肌糖原储备的增加，就可为机体提供更多的能源物质，减少脂肪和蛋白质的氧化，达到提高运动耐力抗疲劳的目的。试验组肝糖原的含量与对照组比较，分别升高了86.88%、65.00%、14.38%，差异显著

（P＜0.01）。说明小鼠体内的能量储备可以支持其更长时间的运动需求，能有效抵抗机体的疲劳。总之，本试验结果表明4 项指标均为阳性，有力证实了明胶肽具有显著的抗疲劳功效，而且分子量越小的组分抗疲劳功效越明显。表1 明胶肽抗疲劳功效的试验结果（x±s，n=10）*与安静组比较，P< 0.05；**与安静组比较，P< 0.01。

2.3 明胶肽对大鼠ATP含量和ATP酶活性影响的结果与分析

从生理生化方面分析，运动的过程就是糖、脂肪和蛋白质等能源物质通过氧化反应将储存的化学能释放出来，转移到ATP中，通过肌肉的收缩和舒张对抗外力做功，同时化学能转化为动能。任何运动过程三大能源物质都参与了能量的供给，不同的运动项目、强度和时间，三者提供能量的比例不同。ATP 是直接能源，糖是最主要的能源，脂肪和蛋白质参与供能必须借助糖类，有氧氧化是最重要的氧化方式，三大能源物质的氧化反应统一

在三羧酸循环中，ATP 成为供能的最后公路。线粒体是能量ATP产生的重要场所，能量由其内膜呼吸链通过氧化磷酸化产生，氧化磷酸化能否正常进行的一个关键因素就是内膜结构和功能是否完善。张勇[2]等人证明力竭性运动后心肌和骨骼肌线粒体内膜流动性下降、分子动力学改变、呼吸链酶活性显著降低、氧化磷酸化偶联程度降低。张勇[3]等进一步研究结果表明力竭性运动诱导线粒体电子漏增多与电子传递- 质子转移之间的偶联破坏有密切关系，其机制可能是主要影响质子跨膜转运而破坏电子传递- 质子转移的偶联。实验观察到力竭运动后肝脏线粒体呼吸链复合体Ⅰ+Ⅲ和Ⅱ+Ⅳ电子传递与质子泵出比（H+/-e）均明显降低，表明线粒体呼吸链和琥珀酸呼吸链的电子传递与质子泵出偶联程度均下降，影响氧化磷酸化，导致ATP 合成减少。相关研究[4]还证实酶复合体活性的改变会降低其质子泵功能，影响质子的跨膜转运。有实验证明，线粒体ATP 合成活性与线粒体内膜外表面质子浓度之间有更好的相关性，并且证明在SMP（亚线粒体）中，ATP 合成与膜表面质子更为相关，进而说明表面质子是ATP 合成的主要驱动力，故在其它条件没有改变的状况下，质子跨膜转运数目降低将导致可转化为⊿EH 能值减少而以热能形式散失的自由能增加，即“滑脱”或“脱偶”影响ATP 的合成。另有一些氧化磷酸化解偶联和抑制机制也已弄明白，线粒体酶是氧化磷酸化过程的关键酶，ATP 酶活力的大小是各种细胞能量代谢及功能有无损伤的重要指标[5]。肌肉运动的直接能源物质是ATP，而ATP 的水解速率又决定于ATP 酶活性的高低，因而，ATP 酶活性是影响肌肉收缩张力和收缩功率的重要因素[6]。ATPase 是细胞膜氧化磷酸化酶的主要组成部分，广泛存在于机体细胞膜上，主要功能为水解ATP 释放能量，它的活性降低会使神经、肌肉细胞能量供给受阻，细胞内外离子交换紊乱，引起神经、肌肉细胞突触体膜受损、神经细胞信息传递障碍、运动能力下降等。

表2 明胶肽对大鼠ATP 含量和ATP 酶活性的影响

（x±s，n=10）*与安静组比较，P< 0.05；**与安静组比较，P< 0.01。由表2 的实验结果可知，给动物灌胃饲养明胶肽后，实验组动物肌肉组织的ATPase 活性明显高于对照组，其机制可能是明胶肽发挥了它的抗氧化功能，清除了由于运动产生的过多自由基，一方面避免了自由基与ATP 酶的巯基（-SH）结合，保护了酶活性的发挥。另一方面避免了自由基对生物膜上的磷脂分子的氧化损伤，保护了细胞膜的结构和机能完整，维持了膜对各种离子的通透性，防止细胞内Na+ 离子增多而影响Na+、Ca2+ 交换，诱发Ca2+ 平衡紊乱。同时，避免了胞浆中过多的Ca2+ 形成磷酸钙沉积于线粒体，保护了线粒体的正常结构和功能，是生成能量的电子传递维持完善，氧化磷酸化得以进行，达到提高ATP 的生成量，使运动过程中所需能量能够及时供给，延缓了运动疲劳的发生。可以认为，明胶肽通过改善ATP 生成的一系列环节：从改善主要能源物质糖原的储备到自由基、乳酸、尿素氮等有害代谢终产物生成的减少，从提高ATPase 活性到增加ATP 生成量，从ATP 生成到传递，整个能源物质生成环节都发挥了显著的功

效，提高了ATP 生成效率和生成量，最终达到抗机体疲劳的功效。

2.4 明胶肽对疲劳大鼠表面肌电影响的结果与分析

长时间或大负荷运动导致肌肉最大作功能力或者最大收缩能力的暂时下降诱发疲劳，而肌肉疲劳的测量则是以肌肉对抗和克服外界阻力的能力下降为判定标准。研究发现：做功的过程就是电活动的过程，表面肌电图是指通过专用的肌电电极贴在收缩肌肉的肌腹表面，直接引导记录的收缩肌肉生物电活动。许多研究已经证明骨骼肌的运动性疲劳可以直接从表面肌电图反映出来，因此肌电图可以作为诊断骨骼肌疲劳程度的敏感指标，表面肌电（sEMG）信号是从肌肉表面引导和记录到的肌肉活动时神经肌肉系统生物电变化的一维时间序列信号，具有良好的特异性、可靠性和局部性，其时域、频域特征的变化对肌肉的功能状态有特异的和敏感的依赖性，常被用于肌肉功能的评价[7，8]，已然成为近几十年来研究人员设想解决这一问题的方案之一。肌电图信号的分析主要包括时域和频域分析，要阐明神经、肌肉的机能状态，最理想的应是同时应用时域与频域分析。时域分析用以刻画时间序列信号的振幅特征，主要包括积分肌电值（iEMG），是指一定时间内肌肉中参与活动的运动单位放电总量，即在时间不变的前提下其值的大小在一定程度上反映了参加工作的运动单位的数量多少和每个运动单位的放电大小，是评价疲劳的重要手段。因此在iEMG 值下降到低于初始值时出现疲劳，疲劳程度越重，iEMG 值越低。在频域分析方面，主要的分析方法是对sEMG 信号进行快速傅里叶转换（FFT），获得

sEMG 信号的频谱或功率谱，它们可反映sEMG 信号不同频率分布的变化，故能较好地在频率维度上反映sEMG 的信号变化特征，为定量刻画sEMG 频谱或功率谱的变化特征，研究人员常采用以下两项指标，即平均功率频率（Mean Power Frequency，MPF）和中位频率（Median Frequency，MF）。在疲劳时，MF[9]和MPF[10]值出现相应下降。近来，在对运动疲劳机理的研究上，有学者认为，不同运动强度及运动方式都会使进行持续运动的肌肉产生疲劳，在疲劳的产生过程中，肌纤维膜兴奋性随时间下降的特点，可能具有普遍性。本实验的结果如表3 显示：随运动时

间的延长，大白鼠前肢肌肉的表面EMG 振幅逐渐下降，幅值降低的原因可能是由于肌细胞内K+ 大量外泄，使静息电位水平上升造成的。至于EMG 时程变大，波形展宽，可能是由于长时间收缩使肌细胞膜的兴奋程度降低，信号转导传播时间延长所致。这个结果从一定程度上反映了持续运动乃至疲劳发生过程中对肌细胞膜兴奋性的变化。对于客观的评价疲劳较为准确。但是服用明胶肽的实验组比较服用蒸馏水对照组，波幅递减程度更大，抗疲劳耐力更强。此外，表2 的实验结果说明，持续的收缩使肌细胞膜MF 幅值和MPF 幅值下降，最终影响细胞膜的兴奋性和信号传导，使运动单位的募集发生困难，肌肉作功效率难以维持固有的水平，诱发疲劳。但是实验组和对照比较，肌电积分更大，做功效率和时间更长，即抗疲劳功效更加显著。表3 实验动物MF、MPF、iEMG 检测值*与安静组比较，P< 0.05；**与安静组比较，P< 0.01。

3 结论

综合分析，明胶肽有效延长了运动时间，减少了运动中乳酸积累和尿素氮生成，提高了运动肌肉的糖原储备，具有显著的抗疲劳营养功效，进一步结合ATP 含量、ATPase 活性、肌电积分的实验结果，深入分析可以得出以下结论：明胶肽从改善机体主要能源物质糖原的储备到减少乳酸、尿素氮等有害代谢终产物的生成，从提高ATPase 活性到增加ATP 生成量，从ATP 生成、传递到使用做功，能源物质生成环节生成和利用各个环节都发挥了显著的功效，提高了ATP 生成效率和生成量，使机体运动肌肉肌电积分上升，做功效率和能力提高，抗疲劳功效增强。