D-核糖对大鼠生理机能的影响及其机制

论文摘要

论文以SD大鼠为实验对象,利用血液生化学检测方法、HPLC、RIA、ELISA、细胞培养、透射电镜和免疫荧光细胞化学等现代生物学技术,系统研究了D-核糖对大鼠生理机能的影响及其机制。包括核糖对大鼠中等强度运动过程中血液生化学指标变化的影响、心肌和骨骼肌组织内高能磷酸物质的代谢情况;运动后恢复期体内血液生化学指标及ATP等高能磷酸物质的恢复情况;核糖延缓大鼠疲劳发生、提高大鼠耐缺氧能力的作用;核糖对心肌细胞缺氧/复氧损伤的保护作用。上述研究结果为D-核糖在医疗、保健方面的应用提供理论依据。主要研究结果如下:1、运动后即刻,各剂量核糖实验组（RTG）血糖浓度低于游泳对照组（SCG）;各剂量RTG之间进行比较,高剂量核糖实验组（HRTG）血糖浓度低于低剂量核糖实验组（LRTG）和中剂量核糖实验组（MRTG）,随着核糖浓度的增加,血糖浓度降低。各剂量RTG与相同剂量的核糖对照组（RCG）之间进行比较,RTG血糖浓度均低于RCG。恢复72h,SCG、LRTG、MRTG、HRTG血糖浓度均高于正常对照组（NCG）,且SCG差异极显著（p＜0.01）（5.28±1.93 vs.3.24±0.57mmol/L）,MRTG差异显著（p＜0.05）（4.80±0.64 vs.3.2±0.57mmol/L）。恢复72h后,各组血糖浓度与运动后即刻比较,SCG、MRTG和HRTG血糖浓度高于运动后即刻。D-核糖降低运动过程中机体内的血糖浓度,增加工作肌对血糖的摄取利用,从而增强运动能力。D-核糖升高运动后恢复期的血糖浓度,因为一定量的血糖浓度是糖原合成的基础,故可增加肝脏对血糖的摄取,促进肝肌糖原合成,减少糖异生作用,增强恢复期机体的糖贮备能力。2、运动后即刻,各剂量RTG血乳酸浓度均低于相同剂量的RCG,各剂量RTG之间进行比较,HRTG血乳酸浓度略低于LRTG和MRTG。恢复72h后,SCG血乳酸浓度高于NCG,各剂量RTG血乳酸浓度均低于NCG和SCG;与SCG比较LRTG和MRTG差异显著（p＜0.05）（分别为3.85±1.03 vs.5.92±1.43;4.33±0.47 vs.5.92±1.43mmol/L）,HRTG差异极显著（p＜0.01）（3.63±1.44 vs.5.92±1.43mmol/L）。D-核糖降低运动过程中机体内血乳酸的浓度,促进乳酸循环,增强乳酸异生成葡萄糖的能力,更好的为工作肌供能,从而增强运动能力。加快恢复期机体的乳酸清除速度,提高乳酸清除能力,防止乳酸堆积,有利于运动后机体的恢复。3、各剂量RCG与NCG比较,胰岛素浓度均有增高趋势。运动后即刻,SCG、LRTG、MRTG和HRTG胰岛素浓度均高于NCG,且HRTG差异显著（p＜0.05）（86.45±29.34 vs.33.91±6.64μIU/mL）;与SCG进行比较,各剂量RTG胰岛素浓度有升高趋势,HRTG与SCG、LRTG和MRTG比较差异显著（p＜0.05）（分别为86.45±29.34 vs.41.43±4.59;86.45±29.34 vs.45.45±12.16;86.45±29.34 vs.46.28±11.53μIU/mL）,并且随着核糖浓度增高血浆胰岛素浓度增高。恢复72h后,SCG、LRTG、MRTG胰岛素浓度比运动后即刻升高,LRTG差异显著（p＜0.05）（88.88±68.59 vs.45.45±12.16μIU/mL）;HRTG胰岛素浓度低于运动后即刻（p＜0.05）（52.48±11.13 vs.86.45±29.34μIU/mL）。SCG、LRTG、MRTG、HRTG血浆胰岛素浓度高于NCG,其中LRTG差异显著（P＜0.05）（88.88±68.59 vs.33.91±6.64μIU/mL）。D-核糖升高胰岛素浓度,引起血糖降低,使葡萄糖向肌细胞转移量增加,进而增强运动过程中工作肌对血糖的摄取利用,为工作肌较好的供能,进而提高运动能力。恢复期较高水平的胰岛素能够抑制肝糖原的分解及糖异生作用,促进糖原合成,增强机体的糖贮备能力,促进运动后机体的恢复。4、D-核糖引起运动过程中血糖和胰岛素浓度的变化具有剂量依赖性,即随着D-核糖剂量增加胰岛素浓度升高,血糖浓度降低。5、各剂量RCG与NCG进行比较,去甲肾上腺素水平有增高趋势,且LRCG与HRCG差异显著（p＜0.05）（分别为34.20±15.44 vs.14.28±10.50;39.03±19.70 vs.14.28±10.50pg/mL）。运动后即刻,LRTG和HRTG去甲肾上腺素水平高于SCG,各剂量RTG肾上腺素水平高于SCG。D-核糖促进运动过程中去甲肾上腺素和肾上腺素的释放,去甲肾上腺素和肾上腺素可直接作用于肝脏,促进肝糖原分解,增强糖异生作用,引起血糖浓度升高;又可抑制胰岛素释放,引起胰岛素水平的降低,间接升高血糖浓度。6、胰岛素、去甲肾上腺素和肾上腺素共同作用的结果,对维持运动过程中血糖水平的稳定起重要作用,保护了心、脑等重要器官的正常生理功能。7、腓肠肌内ATP浓度比较:运动后即刻,与NCG比较,SCG的ATP浓度显著下降（P＜0.05）（68.82±5.18 vs.173.56±35.02μg/mL）,LRTG的ATP浓度显著下降（p＜0.05）（63.28±19.16 vs.173.56±35.02μg/mL）,MRTG和HRTG的ATP浓度极显著下降（p＜0.01）（分别为35.04±19.10 vs.173.56±35.02;37.35±31.44 vs.173.56±35.02μg/mL）。运动后即刻,LRTG与LRCG比较,ATP浓度极显著降低（p＜0.01）（63.28±19.16 vs.182.81±66.79μg/mL）;MRTG与MRCG比较,ATP浓度极显著降低（p＜0.01）（35.04±19.10vs.169.35±16.20μg/mL）;HRTG与HRCG比较,ATP浓度极显著降低（p＜0.01）（37.35±31.44 vs.157.73±23.35μg/mL）。恢复72h,与运动后即刻比较,LRTG的ATP浓度显著升高（p＜0.05）（157.65±63.71vs.63.28±19.16μg/mL）,MRTG和HRTG的ATP浓度极显著升高（p＜0.01）（分别为146.60±63.18 vs.35.04±19.10;142.73±68.44 vs.37.35±31.44μg/mL）,各剂量RTG的ATP浓度均已升高至正常水平,与相同剂量RCG之间ATP浓度无显著差异。与NCG比较,SCG的ATP浓度极显著下降（p＜0.01）（18.28±8.61 vs.173.56±35.02μg/mL）。D-核糖显著提高了腓肠肌内ATP的合成速度,使机体在72h内完全恢复运动过程中消耗的ATP,加速运动后恢复期机体的能量恢复。8、腓肠肌内TAN（AMP+ADP+ATP）浓度比较:运动后即刻,与NCG比较,SCG的TAN浓度显著降低（p＜0.05）,LRTG的TAN浓度显著降低（p＜0.05）,MRTG与HRTG的TAN浓度极显著降低（p＜0.01）。恢复72h,LRTG、MRTG、HRTG的TAN浓度与SCG比较,极显著升高（p＜0.01）,与正常对照组比较无差异。恢复72h,与运动后即刻比较,LRTG的TAN浓度显著升高（p＜0.05）,MRTG和HRTG的TAN浓度极显著升高（p＜0.01）。D-核糖通过加速恢复期ATP的合成速度,显著增加运动后恢复期TAN的浓度。9、心肌组织内ATP浓度比较:各剂量RCG的ATP浓度显著高于NCG（p＜0.01）（分别为28.75±3.81 vs.13.29±2.01;32.35±2.07 vs.13.29±2.01;34.74±4.56 vs.13.29±2.01μg/mL）。运动后即刻,与SCG比较,LRTG、MRTG和HRTG的ATP浓度均极显著升高（p＜0.01）（分别为32.36±4.48 vs.21.24±6.20;40.26±4.18 vs.21.24±6.20;36.12±2.42 vs.21.24±6.20μg/mL）。D-核糖显著提高了运动过程中心肌组织内ATP的浓度,确保运动过程中心肌组织的能量供应,维持了运动过程中心脏的正常生理功能。10、实验中选用三个剂量的核糖,分别为低剂量（100mg/100g·bw·day）、中剂量（300mg/100g·bw·day）和高剂量（600mg/100g·bw·day）。结果表明,三个剂量的核糖对心脏和骨骼肌内ATP的合成均有显著促进作用。11、D-核糖及时补充运动过程中消耗的ATP,降低机体的能量消耗速率,并加快乳酸的清除速度,维持血液pH值;升高胰岛素浓度,提高运动过程中糖异生作用,维持血糖浓度的稳定,保护运动过程中各组织器官的正常生理功能和机体的能量供应,尤其是保证了心、脑等重要器官的血糖供应,延缓疲劳的产生,从而显著延长大鼠的抗疲劳游泳时间,时间延长率高达50.21%（115.54±51.72 vs.76.92±41.19 min）。说明核糖具有明显的延缓疲劳产生的能力。12、D-核糖在体内逆磷酸戊糖途径生成葡萄糖;促进乳酸循环,使乳酸进入肝脏异生成葡萄糖,提高血糖水平,维持心、脑等重要器官的生理功能;加速ATP的生成,减缓缺氧状态下机体的能量消耗。因此,大鼠的耐缺氧存活时间显著延长,延长率达8.8%（27.73±5.37 vs.25.49±2.11 min）,并且各时间段内的耗氧量均比对照组有所增加。说明核糖具有明显的耐缺氧能力。13、D-核糖显著提高了SOD的活性,减少了MDA的产生。缺氧3h/复氧2h后,H/R组的SOD活性显著低于NC（p＜0.05）（20.44±4.38 vs.57.73±8.33U/mL）;三个剂量H/R+Rib组的SOD活性显著高于H/R组（p＜0.05）（分别为50.20±5.30 vs.20.44±4.38;43.56±7.33 vs.20.44±4.38;38.92±4.80 vs.20.44±4.38U/mL）,与NC无差异。缺氧3h/复氧2h后,H/R组与NC比较,MDA含量显著升高（p＜0.05）（29.32±3.23vs.14.11±1.03nmol/mL）;与H/R组MDA含量比较,H/R+Rib1组和H/R+Rib2组显著低于H/R组（p＜0.05）（分别为15.22±2.07 vs.29.32±3.23;18.37±2.09 vs.29.32±3.23nmol/mL）,与NC无差异。说明核糖能够清除缺氧产生的过量自由基,抑制细胞膜脂质过氧化,保护细胞膜的完整性。14、D-核糖产生还原当量,提高氧化酶的活性,加速自由基的清除速度,提高各组织器官内GSH的含量,清除缺氧产生的过量自由基,抑制细胞膜脂质过氧化,保护细胞膜的完整性。核糖通过直接增加PRPP的生成,加快心肌合成嘌呤核苷酸的速度及机体ATP库的恢复,加快受损心肌细胞的能量恢复与供应,减轻缺氧/复氧过程导致的细胞水肿、细胞内Ca2+超载等引起的细胞损伤,从而显著提高了缺氧/复氧后心肌细胞的存活率。H/R组细胞存活率为59.9%,三个剂量H/R+Rib组细胞存活率分别为88.7%,86.8%,79.7%。H/R+Rib1组和H/R+Rib2组LDH浓度均显著低于H/R（p＜0.05）（分别为52.62±5.13 vs.70.28±7.97;61.83±7.14 vs.70.28±7.97U/L）,中、高剂量核糖均明显降低了心肌细胞LDH的释放,说明核糖对心肌细胞具有保护作用。

论文目录

• 缩略语
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 D-核糖的功能与应用研究进展
• 1 D-核糖的发现及生产
• 2 D-核糖的生理功能
• 3 D-核糖的毒理性研究
• 4 D-核糖的应用
• 5 研究 D-核糖的目的及意义
• 第二章 材料与方法
• 1 实验动物
• 2 D-核糖对大鼠负载游泳过程中血液生化学指标及心肌、骨骼肌的影响
• 2.1 动物模型与训练方案
• 2.2 D-核糖施用途径与剂量
• 2.3 实验方法
• 2.4 主要溶液配制
• 2.5 检测指标与技术路线
• 3 D-核糖对大鼠负载游泳后恢复期血液生化学指标及心肌、骨骼肌的影响
• 3.1 动物模型与训练方案
• 3.2 实验方法
• 3.3 检测指标与技术路线
• 4 D-核糖抗疲劳、抗缺氧作用研究
• 4.1 D-核糖的抗疲劳能力
• 4.2 D-核糖的抗缺氧作用
• 5 心肌细胞原代培养
• 5.1 心肌细胞的分离纯化
• 5.2 心肌细胞形态学、搏动频率观察
• 5.3 心肌细胞超微结构观察
• 5.4 心肌细胞活性测定
• 5.5 心肌细胞纯度鉴定
• 5.6 主要溶液配制
• 6 D-核糖对心肌细胞缺氧/复氧损伤的保护作用
• 6.1 心肌细胞缺氧/复氧模型建立
• 6.2 心肌细胞活性测定
• 6.3 LDH 检测
• 6.4 SOD 测定
• 6.5 MDA 测定
• 7 主要仪器与试剂
• 8 统计分析
• 第三章 D-核糖对大鼠负载游泳过程中及游泳后恢复期血液生化学指标及心肌、骨骼肌的影响
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 2.1 大鼠血糖、血乳酸浓度比较
• 2.2 大鼠血浆胰岛素、去甲肾上腺素、肾上腺素浓度比较
• 2.3 肌酸、磷酸肌酸、腺苷酸浓度比较
• 2.4 改变色谱条件标准品与样品保留时间的变化
• 3 讨论
• 3.1 核糖对血液生化学指标的影响
• 3.2 核糖对磷酸肌酸、腺苷酸代谢的影响
• 3.3 肌肉样品中待测物质的定性分析
• 4 结论
• 第四章 D-核糖抗疲劳、抗缺氧作用研究
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 2.1 大鼠的抗疲劳游泳时间比较
• 2.2 缺氧状态下大鼠存活时间比较
• 2.3 缺氧状态下大鼠累计耗氧量比较
• 3 讨论
• 4 结论
• 第五章 D-核糖对心肌细胞缺氧/复氧损伤的保护作用
• 1 材料与方法
• 2 结果
• 2.1 心肌细胞的形态学观察
• 2.2 心肌细胞超微结构
• 2.3 心肌细胞活性测定
• 2.4 心肌细胞纯度鉴定
• 2.5 缺氧/复氧后心肌细胞的活性检测
• 2.6 LDH、SOD、MDA 比较
• 3 讨论
• 4 结论
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的科研成果清单