复合疲劳与机体矿物质代谢关系研究

摘要

随着社会经济的发展，人们的生活、工作压力越来越大，常常由于长时间、高负荷的体力或脑力劳动，使得体力消耗和精神负担大幅增加，又得不到充分的休息，因此，极易同时产生体力疲劳和脑力疲劳，即复合疲劳。复合疲劳将直接影响人们的生活品质和工作效率，而且也是很多疾病及事故的诱因，所以，如何更好的防治疲劳，或者建立有效地促进疲劳快速恢复的方法和手段成为当今医学界一个热点问题。目前，很多研究旨在探讨疲劳发生的机理，这些研究的最终目的就是为解决疲劳的防护问题提供理论依据，所以受到广大学者们的高度重视。
　　研究发现，疲劳是一个涉及多个组织、器官和复杂机制的综合征，可能导致疲劳发生的机制包括：氧化损伤、能量衰竭和内环境紊乱等。同时，很多学者提出矿物质在体内代谢过程中一直扮演着重要角色，例如，钾（K）的跨细胞转运是细胞动作电位发生的重要环节，钙（Ca）是肌肉收缩和神经传导的关键分子，镁（Mg）是体内ATP合酶的活化因子，铁（Fe）是血红蛋白/肌红蛋白的组成成分和物质氧化代谢的重要因子，铜（Cu）是体内能量代谢的重要参与者，调控着血红蛋白/肌红蛋白的合成，锌（Zn）参与了体内200多种酶的活化，并且是重要的抗氧化元素。由此可见，很多可能导致疲劳发生的代谢过程中均有矿物元素的参与，因此，我们推测机体矿物质代谢的改变可能是导致疲劳发生的重要参与因素，但目前有关疲劳时体内各矿物元素变化的报道各不相同，限制了矿物质代谢对疲劳发生机制研究的应用价值，而且目前所使用的疲劳模型也存在很大的变异性，疲劳判定标准多采用主观指标，难以量化，因此，我们在查阅文献和相关研究结果的基础上拟建立一种较为稳定的疲劳模型和相对客观、准确的判定指标，并在建模成功后，分析该疲劳模型体内矿物质的代谢变化及可能原因，为未来研究疲劳机制和研制抗疲劳制剂提供实验依据。
　　本实验采用5天水笼饲养大鼠的方法建立大鼠复合疲劳模型，并采用负重游泳时间作为评估大鼠疲劳程度的指标，同时，设立食物限制组以减少体重下降对实验组数据造成的干扰，使用原子吸收分光光度法测定各组大鼠血液、骨骼肌、肝脏以及脑组织中钾、钙、镁、铁、铜和锌的含量，并对疲劳后大鼠上述组织中各元素含量产生变化的原因作以简要分析。
　　本研究的主要结论如下：
　　1.通过5天的水笼饲养后，复合疲劳大鼠体重明显下降，与食物限制组之间无明显差异，而负重游泳时间却显著下降。
　　2.与正常对照组和食物限制组相比较，复合疲劳大鼠血液中的K浓度显著升高，Cu浓度显著降低，但食物限制组大鼠血液中的K浓度也较正常对照组有明显升高，Cu浓度无明显差异，因此，我们推测复合疲劳大鼠血液中K浓度的升高可能部分是由于疲劳所致，Cu浓度的降低则可能是由于疲劳所致；复合疲劳大鼠血液内Mg浓度和Zn浓度较正常大鼠也显著降低，而食物限制组与普通对照组相比较无明显差异，推测疲劳大鼠血液内Mg和Zn浓度的降低可能是由于复合疲劳所致。
　　3.复合疲劳组大鼠肌肉中的K浓度明显高于正常对照组大鼠和食物限制组大鼠，但是，Zn浓度显著低于另外两组，而食物限制组与普通对照组比较，二者浓度上均无显著差异，推测这两种元素的浓度变化可能是由于复合疲劳所致；与正常对照组大鼠相比较，疲劳大鼠肌肉中的Ca和Mg浓度也明显下降，然而，食物限制大鼠肌肉中的Mg浓度也较正常大鼠显著降低，Ca浓度则无明显差异，所以，据此推测复合疲劳组大鼠骨骼肌中Ca浓度的降低可能是由于复合疲劳所致，而Mg浓度的降低可能部分是由于复合疲劳所致。
　　4.相对于正常对照组和食物限制组，复合疲劳大鼠肝脏中的K浓度，Fe浓度显著升高，食物限制组与普通对照组比较无显著差异，推测这两种元素的升高可能是由于复合疲劳所致；与正常对照组大鼠相比，复合疲劳组大鼠肝脏内的Ca浓度和Zn浓度显著下降，食物限制组与普通对照组比较，二者亦无显著差异，据此可以推测肝脏中Ca和Zn浓度的降低可能是由于复合疲劳所致。
　　5.复合疲劳大鼠脑中K浓度较其他两组显著升高，而Zn浓度则显著降低，但是，食物限制组大鼠脑中的Zn浓度较正常大鼠也显著下降，K浓度无显著差异，这提示脑中K浓度的变化可能是由于复合疲劳所致，而Zn浓度的降低则可能部分是由于复合疲劳所致；脑中的Mg浓度和Fe浓度较正常大鼠显著降低，食物限制组与普通对照组比较，二者浓度均无显著差异，据此推测脑中Mg和Fe浓度的降低可能是由于复合疲劳所致。
　　6.产生上述结果的原因可能有：持续的站立等运动使机体代谢率提高，体力消耗增加，体液随汗液等其他形式排出增加，尿量减少，因为不同体液含有的元素不同，各元素排泄的途径也不一，所以，各种形式体液排出量的改变导致了体内上述元素浓度的变化，我们认为的这可能是复合疲劳导致矿物质代谢变化的主要原因；另外，我们认为疲劳时，机体为维持较高的代谢率，体内物质代谢可能存在集中化趋势，即将更多的元素供应给代谢率高的组织，从而保证机体在有限的资源下，输出最大的能量，这就可能引起矿物元素在组织间的重新分布；还有一个原因可能是由于各元素代谢的相互影响，例如，已有实验发现补充Zn可能会升高体内K、Mg、Fe和Cu的浓度，这就提示疲劳后Zn的变化可能对其他元素的代谢有影响。
　　综上所述，我们的结论是：5天水笼饲养手段可以成功建立大鼠复合疲劳模型，负重游泳时间作为评估大鼠疲劳程度的方法更加客观、准确。疲劳时体内存在矿物质浓度的改变和组织间的重分布，鉴于各种元素均有参与体内能量代谢及抗氧化损伤过程，推测矿物质的变化可能是导致疲劳发生的重要原因。因此，及时适当的补充矿物质可能会对延迟疲劳发生和促进疲劳恢复起到重要作用。

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缩略语表

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前言

文献回顾

1.疲劳的定义

2.疲劳的分类

3.疲劳的机制和学说

4. 疲劳研究的模型

5. 矿物元素在机体运动中的作用

正文

第一部分复合疲劳大鼠模型的制备

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

第二部分复合疲劳对大鼠矿物元素代谢的影响

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

4 结论

小结

参考文献

附录

个人简历和研究成果

致谢