补肾中药对运动大鼠下丘脑—垂体—性腺轴功能的调节作用
钱风雷1 曾繁辉1 冯炜权2
1上海体育运动技术学院(上海201100) 2北京体育大学
摘要 本实验采用由仙灵脾、肉苁蓉、枸杞等组成的以温补肾阳为主、滋补肾阴为辅的补肾中药,观察其对长期大运动量游泳运动所致大鼠低血睾酮和下丘脑—垂体—性腺轴(HP G)功能的调节作用。我们采用递增负重游泳运动造成低血睾酮实验动物模型发现,6周运动后,单纯运动组大鼠血睾酮水平显著下降,皮质酮显著上升,睾酮和皮质酮比值下降了71%,电镜下观察单纯运动组大鼠下丘脑—垂体—性腺轴各级细胞超微结构发现,下丘脑GnRH神经分泌细胞、垂体LH、FSH促性腺细胞和睾丸间质细胞出现功能减退甚至衰竭的形态学改变。运动加服用补肾中药组大鼠血睾酮水平较单纯运动组有明显改善,而且下丘脑—垂体—性腺轴各级细胞超微结构呈现调节功能增强的形态学改变。结果表明下丘脑—垂体—性腺轴调节功能减退是造成运动性低血睾酮的重要原因,合理采用补肾中药能显著改善运动性低血睾酮大鼠垂体和性腺激素水平,对调节下丘脑—垂体—性腺轴功能和维持性腺轴各级细胞超微结构的正常和完整性有保护作用。
关键词 运动性低血睾酮;大鼠;性腺轴;补肾中药
Effects of Chinese Herbal Preparation for Invigorating Kidney on Function of
Hypothalamic-Pituitary-Gonad Axis in Rats
Qian Fenglei1,Zeng Fanhui1and Feng Weiquan2
1Shanghai Sports and Exe rcise College,Shanghai,China201100
2Beijing Sports Unive rsity,Beijing,China100084
A bstract Based on the traditional Chinese medical theory,the adjusting effects of the Chinese herbal pr eparation for invigorating kidney on the of low serum testosterone and the function of hypothalamic-pituitary -gonad(HPG)axis were observed in rats with prolonged and heavy load swimming.After6-week training, the serum testosterone level remarkably decreased,morphological changes in GnRH neuroendocrine cell,pitu-itary LH and FSH gonadotrophic cells and the interstitial cells appear ed,suggesting dysfunction or even ex-haustion of the cells in training gr oup(E).However,in the training plus administering herbal preparation group(E M),HPG axis function was remar kably improved.This results indicated that the decrease in function-al adjustment of the HP G axis was the main cause of exercise-induced low serum testosterone.Pr oper use of the Chinese herbal preparation for invigorating kidney could improve the pituitary and gonadotrophic function in rats with exercise-induced low serum testosterone.
Key words exercise-induced low serum testoster one,rats,HPG a xis,Chinese herbal preparation for invigorating kidney
运动性低血睾酮的原因是多方面的,但下丘脑—垂体—性腺轴调节功能的减退可能是运动性低血睾酮的重要因素。近年来,国内学者越来越关注中医药学在运动训练中的作用及其独特优势,并采用中医药方法加快运动后疲劳的消除。一些研究认为,长期大运动量训练造成的机体机能下降,在一定程度上类似于中医学的肾阳虚证候,但又有所不同。临床肾阳虚患者除下丘脑—垂体—性腺轴功能减
通讯作者:钱风雷,E mail:fengleiqian@s https://www.doczj.com/doc/a72729445.html,;Tel:021-********
退,大多伴有下丘脑—垂体—肾上腺轴和甲状腺轴功能下降。而运动训练造成的肾阳虚突出表现为下丘脑—垂体—性腺轴功能下降,血睾酮水平更低,较多的还伴有皮质激素分泌增加。因此,采用补肾中药治疗运动性低血睾酮时,应辨证施治。本实验采用以温补肾阳为主、滋补肾阴为辅的中药组方,旨在为进一步认识运动性低血睾酮及补肾中药在训练实践中的应用提供理论依据。1 材料与方法
1.1 动物:雄性Wistar 大白鼠,体重200～220g ,由上海医科大学实验动物中心提供。
1.2 方法:大鼠适应性喂养1周后,随机分为4组:对照组(C )10只,中药组(M )10只,运动组(E )和运动+中药组(E M )各15只。整个实验过程中,对照组和中药组不进行任何运动,运动组和运动+中药组进行游泳训练,安排如下:每天1次,每周6次,共6周。第1、第2周不负重,游泳时间为1小时,第3、第4周负重游,重量为2%体重,游泳时间为1小时,第5、第6周负重游,重量为4%体重,游泳时间为30分钟。水温为30℃±2℃。
1.3 补肾中药的配制和剂量
以仙灵脾、肉苁蓉、熟地为主,配以黄芪、枸杞等,由中药制剂室煎制成浓缩合剂,每毫升含生药总量1.5g 。中药组和运动+中药组大鼠每天灌服补肾中药2次,每次1ml 。对照组和运动组灌服等量生理盐水。1.4 样品采集
于第6周最后1次运动和灌药后第3天上午,安静状态下自心脏取血,同时迅速取出下丘脑、垂体和睾丸作形态学超微结构观察。取血后分离血清,低温保存用于测定睾酮、皮质酮、FSH 和LH 。1.5 样品测定
放射免疫分析法测定大鼠血清睾酮(T )、皮质酮(Cor )含量,试剂盒由天津德普生物技术公司提供;血清黄体生成素(LH )和卵泡刺激素(FSH )含量,按美国国家垂体激素项目(NHPP )提供方法测定,试剂为中国同位素公司北方所提供的药盒。1.6 下丘脑、垂体和睾丸的超微结构观察
迅速取出下丘脑视前区部位、腺垂体和睾丸,按电镜观察制样,常规固定,超薄切片及染色。采用透射电镜观察下丘脑视前区神经分泌细胞,腺垂体FSH 、LH 细胞,睾丸间质细胞的超微结构并拍片。2 结果
2.1 运动及补肾中药对大鼠一般状况和运动能力
的影响
2.1.1 一般情况观察
C 组和M 组大鼠毛发光洁整齐,活泼好动,眼睛有神。E 组大鼠普遍萎靡厌动,毛发稀疏脱落,双
眼黯淡无光,实验后期进食量明显减少。E M 组大鼠状态虽不如C 组和M 组大鼠,但明显好于E 组,实验后期进食量正常。
2.1.2 体重变化
C 组和M 组大鼠体重增长较快,E 组大鼠体重增长缓慢,与C 组相比,第4周后体重增长明显减缓,最后1周体重出现下降。E M 组大鼠前5周体重增长与C 组均无差异,第6周虽然明显低于C 组,但显著高于E 组。各组大鼠体重变化见图1。
图1 各组大鼠体重变化情况
Fig .1 Change in body weight in various groups
与C 组相比:＊P <0.05,＊＊P <0.01。与E 组相比:#P <0.05,
##
P <0.01。
2.2 各组大鼠血清T 、Cor 、LH 和FSH 水平的变化
表1显示,E 组和EM 组大鼠血清T 水平与C 组相比分别下降57%和19%(P <0.01,P <0.05),M 组大鼠血清T 水平略有上升,但无显著性差异。与E 组大鼠相比,E M 组血清T 水平显著提高(P <0.01)。
血清Cor 水平变化与T 相反,E 组大鼠血清Cor 水平显著上升(P <0.01),EM 组大鼠也明显提高(P <0.05)。
T /Cor 比值变化与T 基本一致,E 组和E M 组大鼠T /Cor 均呈显著下降(P <0.01),但E M 组大鼠与E 组相比显著上升(P <0.01)。
与C 组相比,E 组大鼠血清LH 水平显著下降(P <0.05),而E M 组与C 组相比无显著性差异。E M 组与E 组相比,血清LH 明显上升(P <0.05)。各组大鼠血清FSH 水平变化与L H 相似。
2.3 各组大鼠下丘脑—垂体—性腺轴各级细胞超微结构观察2.
3.1 各组大鼠下丘脑视前区神经内分泌细胞超微结构的变化
表1 各组大鼠血清T、Cor和促性腺激素水平的变化
Table1 Effects of exercise and Chinese herbal preparation on serum T,Cor and gonadotropical hormones in rats
组别C组(n=10)M组(n=9)E组(n=12)E M组(n=13)血清T(n M)8.36±1.889.27±2.313.62±1.33＊＊6.79±1.55＊##血清Cor(n M)81.91±6.6796.03±20.73126.88±43.44＊＊103.86±17.74＊T/Cor(×10-2)10.28±1.6810.27±2.552.94±1.06＊＊6.73±1.76＊＊##血清LH(ng/ml)2.05±0.642.50±0.851.36±0.52＊1.97±0.79#血清FSH(ng/ml)5.95±1.115.52±1.354.32±1.025.17±1.04
与C组相比:＊P<0.05,＊＊P<0.01。
与E组相比:#P<0.05,##P<0.01。
C组内质网轻度扩张,高尔基体发达,有丰富的多聚核糖体,胞质中可见囊泡,有神经分泌颗粒,直径约130nm(图2a)。M组内质网扩张,在周围神经中可见大量神经分泌颗粒(图2b)。E组内质网腔狭窄,不扩张,神经分泌颗粒数明显减少(图2c)。E M 组内质网明显扩张,神经分泌颗粒数目增多(图2d)
。
(2a)C
组 (2b)M
组 (2c)E
组 (2d)EM组
图2 各组大鼠下丘脑视前区神经内分泌细胞超微结构变化
Fig.2 Ultrastructural change in neuroendocrine cell in hypothalamus-preoptic area of various groups
2.3.2 各组大鼠促性腺细胞超微结构观察
C组细胞圆形,胞质中粗面内质网发达,呈不规
则囊管,高尔基体发达,分泌颗粒大小不一,大分泌
颗粒直径约500nm,小分泌颗粒直径约200nm,电子
密度高,外形圆或卵型(图3a)。M组内质网明显扩
张,内含物染色浅,颗粒数目略多于C组(图3b)。E
组颗粒数目减少,内质网呈板状或细管状,无明显扩
张,高尔基体发达(图3c)。E M组颗粒数目增多,部
分细胞内质网较C组明显扩张,内质网内有浅染物
质(图3d)
。
(3a)C
组 (3b)M
组 (3c)E
组 (3d)EM组
图3 各组大鼠促性腺细胞超微结构变化
Fig.3 Ultrastructural change in gonadotropic cell of various group
2.3.3 各组大鼠睾丸间质细胞超微结构观察
C组滑面内质网丰富,成管泡状,可见高尔基体,线粒体大而多,线粒体基质电子密度高,嵴呈管状,胞质中见溶酶体,细胞表面有微绒毛(图4a)。M 组高尔基体发达,有大脂肪滴颗粒(图4b)。E组高尔基体不发达,滑面内质网细管或少泡状,不扩张,呈过度分泌和功能衰竭的表现(图4c)。E M组滑面内质网略有扩张,形态接近对照组(图4d)
。
(4a)C
组 (4b)M
组 (4c)E
组 (4d)EM组
图4 各组大鼠睾丸间质细胞超微结构变化
Fig.4 Effect of Chinese herbal preparation on ultrastructure of intersititial cell
3 讨论
长期大运动量训练导致血睾酮水平降低往往是
运动员运动能力下降和过度疲劳的主要因素[1]。近
几年来,模拟运动性低血睾酮的动物实验模型研究
已有报道[2,3]。本实验结果发现,大鼠经6周递增
负重游泳运动后,血睾酮水平显著下降,皮质酮含量
显著升高,睾酮和皮质酮比值下降了71%。实验后
期,运动组大鼠普遍出现运动能力下降,精神状态
差,一般状况恶化,体重下降,这与人体实验训练者
出现的现象类似[4-6]。
长期大运动量训练导致的运动性低血睾酮可能
是外周组织尤其肌肉组织对睾酮的消耗增加以及睾
丸自身调节功能变化及机体下丘脑—垂体—性腺轴
调节功能减退所致[7,8]。本实验结果发现,大鼠经6
周递增负重游泳运动后,不仅血睾酮水平显著下降,
睾丸间质细胞呈现过度分泌、功能衰竭的形态学改
变,且垂体LH水平也显著下降,垂体促性腺细胞呈
现分泌颗粒减少,调节功能减退的形态学改变。下
丘脑视前区的神经内分泌细胞呈现过度分泌后调节
功能减退的形态学改变。以上均说明运动性低血睾
酮使机体下丘脑—垂体系统处于抑制状态。正常生
理状态下,睾丸Leydig细胞分泌睾酮的功能主要受
下丘脑和垂体分泌的激素调节控制,过低的血睾酮
水平可通过负反馈作用于垂体和下丘脑,使GnRH、
LH、FSH合成和分泌增加,促进睾酮水平的回升,下
丘脑—垂体—性腺轴各级细胞形态应该出现调节功
能亢进的形态学变化。然而,本实验结果发现,长期
大运动量训练后,血睾酮水平降低,下丘脑—垂体—
性腺轴各级细胞却出现调节功能减退甚至衰竭的形
态学变化。这些变化说明,长期大运动量训练引起
血睾酮水平降低,除睾酮的消耗增加和睾丸自身调
节功能改变外,性腺轴功能减退可能是主要原因。
另有研究指出,下丘脑—垂体—肾上腺皮质轴过度
应激,是造成下丘脑—垂体—性腺轴功能抑制的又
一重要因素[9]。本实验结果显示,经6周递增负重
游泳运动,大鼠出现高皮质酮、低血睾酮现象,也证
明了以上观点。
中医认为:肾藏精,为先天之本。大运动量训练
引起机体血睾酮水平下降,下丘脑—垂体—性腺轴
功能减退等表现与中医的肾阳虚证候类同[10,11],因
此,我们的补肾中药组方以温补肾阳为主,滋补肾阴
为辅,使机体的阴阳平衡建立在高水平动态平衡中,
以适应运动训练的需要。本实验结果显示,服用补
肾中药的运动组血睾酮水平虽低于对照组,下降
19%,但明显高于运动组,血睾酮水平提高幅度达
87%。而垂体促性腺激素LH、FSH水平与对照组接
近,无显著性差异。说明补肾中药能显著促进垂体、
睾丸合成和分泌LH、FSH和睾酮。观察下丘脑—垂
体—性腺轴各级细胞超微结构发现,服用补肾中药
的运动组大鼠睾丸间质细胞形态接近对照组,下丘
脑视前区神经内分泌细胞和腺垂体促性腺细胞均呈
现调节机能增强的形态学改变。说明补肾中药不仅
对靶腺细胞功能有促进作用,在下丘脑—垂体水平
上对其促性腺机能的调节具有显著的增强和保护作
用。
有研究认为,补肾中药对运动员运动能力有明显增强作用[12]。本实验发现,单纯服用补肾中药的大鼠与对照组相比,下丘脑—垂体—性腺轴激素水平及各级细胞形态均较一致,说明补肾中药对正常大鼠的下丘脑—垂体—性腺轴并无明显作用,但对运动大鼠下丘脑—垂体—性腺轴调节功能减退有明显的改善作用。因此,我们认为补肾中药的主要作用在于调节机体运动后疲劳的消除,从而增强其对运动训练的适应。本实验结果提示,补肾中药对下丘脑—垂体—性腺轴具有多层次、多环节的促进和保护作用,可通过对运动大鼠性腺轴调节功能的改善,增强机体对反复应激、疲劳等不利因素的适应性和耐受力,维持机体对大运动负荷的适应能力。
由于本实验是动物实验研究,主要目的是探讨运动性低血睾酮发生机制和补肾中药对其的调节作用,因此采用了6周递增大负荷运动方式。在运动实践中,防止运动性低血睾酮最直接有效的方法除服用补肾中药外,教练员应根据队员情况合理安排训练负荷和节奏,把训练和中药恢复手段科学地结合起来,有效预防和纠正运动性低血睾酮。
4 参考文献
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(2005.03.27收稿;2005.07.12修回)
论文摘要写作要求
(1)论著均应附中、英文摘要,英文摘要应与中文摘要相对应。
(2)摘要的内容应包含与报告、论文同等量的主要信息,一般包括目的(Objective)、方法(Methods)、结果(Results)、结论(Conclusion)4个部分,各部分冠以相应的标题。
(3)摘要应具有独立性和自含性,即不阅读报告、论文的全文,就能获得必要的信息。摘要中不用图、表、化学结构式、非公知公用的符号、术语、缩略语和公式。
(4)要用第三人称写法。如采用“对……进行了研究”、“进行了……调查”等记述方法。