人体75VO2MAX运动中骨骼肌丙酮酸脱氢酶系活性及丙酮酸含量变化

人体!"#$%
&
’()运动中骨骼肌丙酮酸脱氢酶系
活性及丙酮酸含量变化
高淑杰1林文弢23’**$//’4035
1沈阳体育学院生理生化教研室（沈阳116652）
2广州体育学院5丹麦哥本哈根大学运动科学院
摘要目的：探讨789最大吸氧量（:;
2
"#<）强度运动中人体骨骼肌丙酮酸含量和丙酮酸脱氢酶系（=>?）活性变化及其二者关系。

方法：健康男性大学生@人，受试者一条腿在功率自行车上做力竭运动126分钟，使肌糖原接近耗竭，作为糖原消耗腿。

另一条腿作为糖原未消耗对照腿。

两条
腿分别以789:;
2
"#<负荷（216A8B）在功率自行车上运动12分钟。

运动前后取大腿股外侧肌活检标本，测定丙酮酸含量、=>?活性、糖原总量、@C磷酸葡萄糖、乳酸和三羧酸循环中间产物（D?EF）
含量。

结果显示，=>?活性与丙酮酸含量之间存在一定关系，789:;
2
"#<运动后，肌糖原消耗肌肉中丙酮酸含量变化不明显，=>?活性也没有显著升高；而在肌糖原未消耗肌肉中，随着丙酮酸含量
增加了1G7倍，=>?活性也升高了5G5倍。

提示789:;
2
"#<运动中丙酮酸可能是影响=>?活性的重要物质。

关键词丙酮酸；丙酮酸脱氢酶系；骨骼肌；人体
骨骼肌线粒体丙酮酸脱氢酶系（=>?）是糖代谢过程中重要的关键酶，其催化丙酮酸转化成为三羟酸循环所需的乙酰辅酶E。

=>?活性受多种因素调节，肌肉收缩过程中，钙离子被认为是=>?最重要的调节物质［5］，但丙酮酸是否对=>?活性具有调节作用仍有许多争议［5］。

鉴此，本研究通过采用糖原储备接近耗竭时以789最大吸氧量（:;
2
"#<）强度运动，探讨肌肉丙酮酸含量和=>?活性变化及其二者关系，分析运动时糖代谢的重要中间产物的变化和作用，为研究运动时糖代谢机制提供实验依据。

*对象与方法
*+*对象
@名健康男性大学生志愿者，年龄26G5A1G1岁，体重@7A@G HI*，最大吸氧量为81G2A1G6"%（"$J·I*）C1。

在志愿者同意接受实验前，告诉他们实验过程和可能的风险，并对受试者进行常规的医学检查和生理指标测试。

*+&实验方案
第一步，受试者一条腿在功率自行车上做力竭运动126分钟，以耗竭腿糖原储备，作为糖原消耗腿。

第二步，@6分钟仰卧恢复后，肌肉活检取自糖
原消耗腿股外侧肌，恢复期间受试者可以饮水但没有食物补充。

第三步，糖原消耗腿以789:;
2
"#<（216A8B）的负荷进行功率自行车运动12分钟后立即进行第2次肌肉活检。

第四步，受试者仰卧休息56分钟后，进行第5次肌肉活检，样本取自对照腿股外侧肌。

第五步，受试者用对照腿以789 :;2"#<负荷在功率自行车上同样运动12分钟后立即进行第H次肌肉活检。

所有的活检样本取后立即放入液态氮，然后C K6L冷冻存放待用。

*+,肌肉生化分析
取部分肌肉冷冻干燥后，分离游离可见的结缔组织，然后绞碎成粉末。

用荧光酶学法测定肌肉丙酮酸、乳酸和三羧酸循环中间产物（D?EF）含量［H，8］。

应用紫外分光光度计测定糖原和@C磷酸葡萄糖含量［@］。

取冰冻肌肉测定=>?活性［7］：在含有氟化钠和二氯醋酸盐的缓冲液中，测定乙酰辅酶E的形成速率"$J C1（*·MN+/’$J）C1，以之代表=>?活性。

*+-统计学处理
各组数据以均数A标准误（O’#J A P!）表示。

采用配对!检验进行组间均数比较（不符合参数检验条件者，采用配对秩和检验），采用M’N(+J分析进行相关性分析。

"Q6G68为显著性差异标准。

·716·中国运动医学杂志266@年11月第28卷第@期?.$J R PM+N/(O’S，4+T266@，:+%028，4+0@
基金资助：丹麦哥本哈根大学运动科学院基金资助
!结果
!"#肌肉的糖代谢
表!显示，!"分钟#$%&’
"
()*强度运动前，糖原消耗腿肌肉糖原含量只有糖原未消耗腿肌肉的!+,+-%，乳酸含量为"-,--%，./01含量为2#,3"%，差异显著（!45,5$），而6787葡萄糖为3-,#$%，差异不明显（!95,5$）。

!"分钟运动后，糖原消耗腿肌肉糖原含量下降了66%（!45,5$），而糖原未消耗腿肌肉下降了-5%。

虽然!"分钟运动后糖原消耗腿67磷酸葡萄糖下降，但下降不明显（!95,5$），而糖原未消耗腿较运动前增加了!,-倍（!45,5$）。

糖原消耗腿肌肉中的乳酸含量!"分钟运动后增加了$,#倍，而糖原未消耗腿肌肉只增加了!,6倍。

!"分钟运动后，两组肌肉的三羧酸循环中间产物比运动前均显著增加（!45,5$）。

表#!"分钟#$%&’
"
()*强度运动前后受试者糖原消耗腿和糖原未消耗腿肌肉代谢物浓度（":6）（((;<=>?·@AB(CDE<F）
代谢物质
糖原未消耗腿
!"分钟运动前!"分钟运动后
糖原消耗腿
!"分钟运动前!"分钟运动后
糖原+5"G"$-56G#+!$2G$""5G-"! 6787葡萄糖!H6G5H+-H#G5H"!!,$G5H+!H!G5H"
乳酸-H5G5H-#H2G#H5!5H#G5H""+H#G5H3"! ./01!H+3G5H53$H5"G5H5+!!H-!G5H52"-H!"G5H"+"! "!45,5$，与糖原未消耗腿比较，!!45,5$，与同组运动前比较。

!"!肌肉丙酮酸含量和8I/活性
由图!可知，糖原消耗腿和糖原未消耗腿肌肉丙酮酸含量和8I/活性在!"分钟运动前无明显差异。

但!"分钟运动后，糖原消耗腿肌肉丙酮酸含量仍无明显变化（5,"+G5,5!JD5,"-G5,5"((;<=>?·@AB(CDE<F），而糖原未消耗腿则显著升高了!,#倍（5,"-G5,5"JD5,6"G5,5-((;<=>?·@AB(CDE<F），且运动前后具有显著性差异（!45,55!）。

图#!"分钟#$%&’
"
()*强度运动前后糖原消耗腿（KL）和糖原未消耗腿（/;MNA;<）肌肉丙酮酸含量变化注：OF)M G PL，":6。

"!45,55!，与同组运动前比较。

由图"可知，!"分钟运动后，糖原消耗腿肌肉8I/活性虽然略有升高，但变化不显著（-,26G5,"-5,5$），而糖原未消耗腿肌肉8I/活性显著升高了-,+倍（+,5"G5,$"JD H!#,#2G!,"5((;<)EFNB<7 /;0=(QM=?·RA;NFQM，!45,55!）。

图!!"分钟#$%&’
"
()*强度运动前后糖原消耗腿（KL）和糖原未消耗腿（/;MNA;<）肌肉8I/活性变化注：OF)M G PL，":6。

"!45,55!，与同组运动前比较。

糖原消耗腿运动前后的肌肉丙酮酸含量与8I/
活性变化无相关性（#
前
:5,+5"，!95,5$；#后: 5,+!"，!95,5$）。

糖原未消耗腿运动前肌肉丙酮酸含量与8I/活性变化无相关性（#:5,+!$，!9 5,5$），但运动后肌肉丙酮酸含量与8I/活性变化存在相关性（#:5,3"$，!45,5$），且呈正相关。

$讨论
中国运动医学杂志"556年!!月第"$卷第6期/SQM T PR;AND OF@，U;J"556，&;<H"$，U;H6·#!!·
紊乱，导致肌疾病、神经性共济失调、精神发育迟缓、
乳酸中毒等临床疾病［!］。

运动中丙酮酸是否对"#$活性有调节作用仍存在争议［%］。

有人观察到，安静状态下"#$活性较低，当运动强度增加时，糖氧化分解速度增加，肌肉"#$活性增加［&］，提示丙酮酸向乙酰辅酶’转化的过程增强，同时也暗示"#$活性增加可能与丙酮酸含量增加有关。

"()*+,等报道，高脂膳食组中等强度运动后，肌肉"#$活性明显低于高糖膳食组。

给肌肉灌注与丙酮酸结构相似的二氯乙酸盐（#$’）后，该物质可产生激活人体骨骼肌"#$活性的作用［-］。

"()*+,等的研究结果提示，丙酮酸可能具有上调"#$活性的作用。

本研究利用人体单侧腿运动以接近耗竭肌糖原，同时使另一侧腿休息以保持正常肌糖原含量，然后给予!&分钟./012
&
*+3强度的运动，造成肌糖原消耗腿肌肉低丙酮酸产生环境和对照腿肌肉高丙酮酸产生环境。

结果显示，肌糖原消耗腿在!&分钟./012&*+3强度运动后，骨骼肌丙酮酸含量与运动前相比无明显变化，而糖原未消耗腿运动后丙酮酸含量大幅度增高了!4.倍。

"#$活性变化与丙酮酸
含量变化相似：糖原消耗腿!&分钟./012
&
*+3强度运动后，"#$活性变化不明显，而糖原未消耗腿"#$活性升高了%45倍。

糖原未消耗腿丙酮酸生成增加，同时"#$活性显著增加；糖原未消耗腿运动后肌肉"#$活性与丙酮酸含量呈正相关。

由此推
测，在./012
&
*+3强度运动过程中，丙酮酸可能是上调"#$活性的重要物质。

./012&*+3强度运动属于亚极量强度运动。

本研究所采用的!&分钟./012
&
*+3运动导致两腿骨骼肌肌糖原下降，乳酸升高，表明能量代谢过程中有糖无氧酵解。

而6$’7升高表明运动中糖的有氧氧化代谢过程也增强。

糖原未消耗腿组运动后丙酮
酸含量升高，"#$活性显著升高，提示大量丙酮酸转变为乙酰辅酶’，其进入三羧酸循环氧化供能。

以上结果表明，肌糖原储备影响运动中糖能量代谢过程，包括糖酵解步骤（89磷酸葡萄糖和丙酮酸为标志物）、无氧酵解步骤（乳酸为标志物）和有氧氧化过程（"#$和6$’7为标志物）。

（本实验是作者作为访问学者在丹麦哥本哈根大学运动科学院完成的。

）
!参考文献
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+E)D?C:EED?D,)C:D)B A’*N";FB:>I，!QQ%，&8/：T./&9T.8M A
（&MM/A!&A!.收稿；&MM8AM5A&-修回）
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