CN106963749A - α‑酮戊二酸（盐）在抗疲劳和提高肌肉运动力量方面的应用 - Google Patents

α‑酮戊二酸（盐）在抗疲劳和提高肌肉运动力量方面的应用 Download PDF

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朱晓彤
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Abstract

本发明公开了α‑酮戊二酸（盐）及其衍生物在作为或制备缓解机体疲劳及提高肌肉力量的药品或保健品方面的应用。本发明研究发现，α‑酮戊二酸（盐）及其衍生物可显著提高动物快速运动、慢速运动及抓握力，并能降低血清尿素氮及乳酸水平，提高肌肉代谢酶活，加快能量供应。而且α‑酮戊二酸是氨基酸代谢产物，是人体运动后血液中本身就会存在的内源性成分，使用后对人体无负面影响，从而保证人的正常健康前提下，实现了增强肌肉力量、缓解机体疲劳的功效。同时，过量的α‑酮戊二酸可以被机体完全代谢，不会对人体健康有任何毒副作用，可直接使用，为制备缓解机体疲劳、提高运动能力的保健品提供了技术和成本支持，具有很好的推广应用前景。

Description

α-酮戊二酸（盐）在抗疲劳和提高肌肉运动力量方面的应用
技术领域
本发明属于人类保健品和药品技术领域。更具体地，涉及α-酮戊二酸（盐）及其衍生物在制备人类抗疲劳、提高运动能力方面的保健品和药品的应用。
背景技术
疲劳是指脑力或体力到达一定阶段时必然出现的一种正常的生理现象。疲劳的表现主要是运动时体内能量降低和肌肉力量的下降，测定机体持续运动到力竭的时间可以反映机体的耐力，而负荷运动引起机体的生化指标变化可反映疲劳的程度。因此所谓抗疲劳就是延缓疲劳的发生和加速疲劳的消除。提高耐力，延缓疲劳是生物科学和营养科学领域的重要课题。抗疲劳和提高耐力，不仅仅是体育竞技中的需求，随着当今人民的生活水平的提高、老龄化加重，越来越多的人开始关注身体健康和疲劳指数。
肌肉组织在运动的过程中按照一定的优先级别分别利用葡萄糖和脂肪酸作为能量底物，以各种维生素和矿物质元素为辅酶或辅基，通过糖酵解和脂肪酸β氧化，以及三羧酸循环代谢产生大量的高能物质（如NADH和ATP）。运动初期肌肉组织以葡萄糖供能为主，随运动时间的延长则转向脂肪酸的氧化。但由于葡萄糖和三羧酸代谢中间产物的快速耗竭，大大限制了有氧氧化的供能速度，从而导致机体疲劳的产生。
以往抗疲劳的解决方案多是提供易于代谢利用的能量底物，如葡萄糖、果糖、中短链脂肪酸和氨基酸等等。也有方案在提供能量底物的基础上，进一步补充维生素或微量元素，以提高氧化代谢各环节的酶活和氧化磷酸化速度，提高ATP的生成水平。但这些这些方案只能在一定程度上缓解疲劳症状，尚未在根本上解决三羧酸循环代谢中间产物不足的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述现有抗疲劳和提高运动能力方案的缺陷和不足，提供α-酮戊二酸（盐）及其衍生物在制备人类抗疲劳、提高运动能力方面的保健品和药品的应用。
本发明的目的是提供α-酮戊二酸（盐）及其衍生物在作为或制备缓解机体疲劳和/或提高肌肉力量的药品、食品、饮料或保健品方面的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
本发明的研究结果显示，α-酮戊二酸（盐）及其衍生物，能显著提高小鼠快速运动和慢速运动时间，提高肌肉抓握力，并能降低小鼠血清尿素氮及乳酸水平，添加AKG也可以提高代谢过程中的一些酶活，增强机体的代谢作用，增加α-酮戊二酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶活性，抑制乳酸脱氢酶活性。因此AKG可以在增强肌肉力量的同时提高机体的代谢能力，降低代谢过程中一些对机体不利的因素，为制备缓解机体疲劳，提高运动能力的保健品提供了技术和成本支持。
因此，以下应用均应在本发明的保护范围之内：
α-酮戊二酸、α-酮戊二酸盐或α-酮戊二酸衍生物在作为或制备缓解机体疲劳和/或提高肌肉力量的产品方面的应用。
α-酮戊二酸、α-酮戊二酸盐或α-酮戊二酸衍生物在作为或制备增加肌肉抓握力（即增加肌肉力量）、增加快速运动及慢速运动时间（即增加肌肉的运动耐力）、降低血清尿素氮和乳酸含量（即延缓小鼠疲劳发生）和/或增加α-酮戊二酸脱氢酶活性和谷氨酸脱氢酶活性并抑制乳酸脱氢酶活性（即增强运动后α-酮戊二酸的代谢，增强运动能力，延缓小鼠的疲劳程度）的产品方面的应用。
优选地，上述产品包括药品、食品、饮料或保健品等。
优选地，所述α-酮戊二酸盐α-酮戊二酸钙（AKGCa）、α-酮戊二酸钠或α-酮戊二酸钾等。
优选地，所述α-酮戊二酸衍生物为α-酮戊二酸二甲酯（dAKG）或α-酮戊二酸甘油酯等。
另外，一种具有缓解机体疲劳和/或提高肌肉力量的产品，包含有α-酮戊二酸、α-酮戊二酸盐和/或α-酮戊二酸衍生物中的一种或几种，也在本发明的保护范围之内。
具体地，所述产品可以包括药品、食品、饮料或保健品等。
本发明基于机体疲劳形成的代谢原理，直接给小鼠补充AKG、α-酮戊二酸盐（α-酮戊二酸钙，AKGCa）或α-酮戊二酸衍生物（α-酮戊二酸二甲酯，dAKG），发现可快速补充能量代谢中间产物不足，达到抗疲劳的作用。原理主要涉及α-酮戊二酸（α-Ketoglutaric acid，AKG）是三羧酸循环的关键代谢中间产物，有氧氧化过程中，机体将动员一部分游离氨基酸脱氨分解形成α-酮戊二酸进入三羧酸循环，以补充代谢中间产物的耗竭。
本发明具有以下有益效果：
本发明研究发现，α-酮戊二酸（盐）及其衍生物可显著提高动物快速运动、慢速运动及抓握力，并能降低血清尿素氮及乳酸水平，提高肌肉代谢酶活，加快能量供应。而且，使用α-酮戊二酸后对人体无负面影响，从而保证人的正常健康前提下，实现了增强肌肉力量、缓解机体疲劳的功效。
而且，过量的α-酮戊二酸可以被机体完全代谢，不会对人体健康有任何毒副作用，可直接使用，为制备缓解机体疲劳、提高运动能力的产品（包括药品、食品、饮料、保健品等等）提供了技术和成本支持，具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1是α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对正常C57BL/6J小鼠肌肉力量的影响。
图2是α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对正常C57BL/6J小鼠运动能力的影响。
图3是α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对C57BL/6J小鼠血液生化指标的影响。
图4是α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对C57BL/6J小鼠运动代谢酶活的影响。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1 α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对小鼠运动能力及肌肉力量的影响
1、为研究α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对小鼠运动能力及肌肉力量的影响，试验以小鼠为研究对象，选取40只5周龄的C57BL/6J小鼠，平均分为4组，分别如下：
对照组：饮用无菌水；
处理组1：饮水中添加2% α-酮戊二酸衍生物，α-酮戊二酸二甲酯（dAKG）；
处理组2：饮水中添加2% α-酮戊二酸盐，α-酮戊二酸钙（AKGCa）；
处理组3：饮水中添加2% α-酮戊二酸（AKG）。
以上各组调整饮水pH至7.0，自由采食及饮水，12小鼠循环光照，环境湿度在70%±10%，温度恒定在23℃±1℃。通过饮水添加2% 的α-酮戊二酸（盐）及其衍生物，饲养8周用于肌肉力量及运动时间的检测。
2、测定α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对正常C57BL/6J小鼠肌肉力量的影响
（1）具体的测定方法为：
小鼠饲养至8周，每组取10只鼠置于抓力仪(BIO-GS3, Bioseb/ France)上进行3组连续10次的拉力试验，记录每次试验的最大拉力值，取每次试验的最大值的平均值用于统计分析。
（2）结果如附图1所示，图1是α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对正常C57BL/6J小鼠肌肉力量的影响。
饮水添加2% α-酮戊二酸（盐）及其衍生物饲喂小鼠8周，可显著增加小鼠肌肉抓握力（P<0.05），单独添加α-酮戊二酸组效果最明显。说明α-酮戊二酸（盐）及其衍生物能够增加小鼠肌肉力量。
3、测定α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对正常C57BL/6J小鼠运动能力的影响
（1）具体的测定方法为：
小鼠饲养至8周，每组取10只用于运动试验。将小鼠跑步机倾斜角度调整为11o,每组取10只鼠于小鼠跑步机（成都泰盟软件股份有限公司）以10 m/min的速度进行运动，运动结束后，小鼠休息10 min，若休息结束后给予小鼠10 m/min的速度，然后小鼠速度每2 min增加5m/min，直至最大速度增加至40 m/min作为小鼠的快速运动，并记录小鼠运动时间；若休息结束后给予小鼠10 m/min的速度，然后小鼠速度每3 min增加1 m/min，直至最大速度增加至20 m/min作为小鼠的慢速运动，并记录小鼠运动时间。
（2）结果如附图2所示，图2是α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对正常C57BL/6J小鼠运动能力的影响。
试验结果表明，与对照组比，饮水添加2% α-酮戊二酸（盐）及其衍生物饲喂小鼠8周，可分别显著增加小鼠的快速运动及慢速运动时间（P<0.05）。说明α-酮戊二酸（盐）及其衍生物能够增加小鼠肌肉的运动耐力。
综上所述，饮水添加2% α-酮戊二酸（盐）及其衍生物可显著增加小鼠肌肉抓握力，增加小鼠快速运动和慢速运动时间，
表明了 α-酮戊二酸（盐）及其衍生物能增加小鼠肌肉力量及运动耐力。
实施例2 α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对小鼠血液生化指标的影响
1、为研究α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对小鼠血液生化指标的影响，试验以小鼠为研究对象，选取40只5周龄的C57BL/6J小鼠，平均分为4组，分别如下：
对照组：饮用无菌水；
处理组1：饮水中添加2% α-酮戊二酸衍生物，α-酮戊二酸二甲酯（dAKG）；
处理组2：饮水中添加2% α-酮戊二酸盐，α-酮戊二酸钙（AKGCa）；
处理组3：饮水中添加2% α-酮戊二酸（AKG）。
以上各组调整饮水pH至7.0，自由采食及饮水，12小鼠循环光照，环境湿度在70%±10%，温度恒定在23℃±1℃。通过饮水添加2% 的α-酮戊二酸（盐）及其衍生物，饲养8周后通过眼球静脉采集小鼠血液。
2、测定α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对C57BL/6J小鼠血液生化指标的影响
（1）具体的测定方法为：
通过饮水给予C57BL/6J小鼠添加2% 的α-酮戊二酸（盐）及其衍生物，饲养8周后通过眼球静脉采集小鼠血液，分离血清分别使用尿素氮（BUN）及乳酸检测试剂盒（南京建成生物科技有限公司）检测血清尿素氮和乳酸水平。
（2）结果如附图3所示，图3是α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对C57BL/6J小鼠血液生化指标的影响。
试验结果表明，饮水添加2% α-酮戊二酸（盐）及其衍生物可显著降低C57BL/6J小鼠血清尿素氮和乳酸含量。说明，α-酮戊二酸（盐）及其衍生物具有延缓小鼠疲劳发生的能力。
实施例3 α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对小鼠骨骼肌运动代谢酶活的影响
1、为研究α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对小鼠骨骼肌运动代谢酶的影响，试验以小鼠为研究对象，选取40只5周龄的C57BL/6J小鼠，平均分为4组，分别如下：
对照组：饮用无菌水；
处理组1：饮水中添加2% α-酮戊二酸衍生物，α-酮戊二酸二甲酯（dAKG）；
处理组2：饮水中添加2% α-酮戊二酸盐，α-酮戊二酸钙（AKGCa）；
处理组3：饮水中添加2% α-酮戊二酸。
以上各组调整饮水pH至7.0，自由采食及饮水，12小鼠循环光照，环境湿度在70%±10%，温度恒定在23℃±1℃。通过饮水添加2% 的α-酮戊二酸（盐）及其衍生物，饲养8周。
2、测定α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对C57BL/6J小鼠骨骼肌运动代谢酶的影响
（1）具体的测定方法为：
通过饮水给予C57BL/6J小鼠添加2% 的α-酮戊二酸（盐）及其衍生物，饲养8周后给予小鼠以20 m/min的速度慢速跑步30 min，试验结束后采集小鼠腓肠肌，置于-80 ℃冰箱保存备用。使用高速匀浆机使用0.9% NaCl溶液匀浆分离获取肌肉组织液，用于总蛋白浓度（Thermo BCA试剂盒）及运动代谢酶活试剂盒检测，包括α-酮戊二酸脱氢酶、乳酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的酶活检测试剂盒（南京建成生物科技有限公司）。
（2）结果如附图4所示，图4是α-酮戊二酸（盐）及其衍生物对C57BL/6J小鼠运动代谢酶活的影响。
试验结果表明，饮水添加2% α-酮戊二酸（盐）及其衍生物可显著增加α-酮戊二酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶的活性，并能抑制乳酸脱氢酶的活性。说明α-酮戊二酸（盐）及其衍生物能增强运动后α-酮戊二酸的代谢，增强运动能力，延缓小鼠的疲劳程度。
本发明的研究结果显示，α-酮戊二酸（盐）及其衍生物，能显著提高小鼠快速运动、慢速运动及抓握力，并能降低小鼠血清尿素氮及乳酸水平，添加AKG也可以提高代谢过程中的一些酶活，增强机体的代谢作用。因此AKG可以增强肌肉力量的同时提高机体的代谢能力，降低代谢过程中一些对机体不利的因素，为制备缓解机体疲劳，提高运动能力的保健品提供了技术和成本支持。

Claims (7)

1.α-酮戊二酸、α-酮戊二酸盐或α-酮戊二酸衍生物在作为或制备缓解机体疲劳和/或提高肌肉力量的产品方面的应用。
2. α-酮戊二酸、α-酮戊二酸盐或α-酮戊二酸衍生物在作为或制备能够增加肌肉抓握力、增加快速运动时间、增加慢速运动时间、降低血清尿素氮含量、降低血清乳酸含量、增加α-酮戊二酸脱氢酶活性、增加谷氨酸脱氢酶活性和/或抑制乳酸脱氢酶活性的产品方面的应用。
3.根据权利要求1或2所述应用，其特征在于，所述产品为药品、食品、饮料或保健品。
4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述α-酮戊二酸盐为α-酮戊二酸钙、α-酮戊二酸钠或α-酮戊二酸钾。
5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述α-酮戊二酸衍生物为α-酮戊二酸二甲酯或α-酮戊二酸甘油酯。
6.一种具有缓解机体疲劳和/或提高肌肉力量的产品，其特征在于，包含有α-酮戊二酸、α-酮戊二酸盐和/或α-酮戊二酸衍生物中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的产品，其特征在于，所述产品包括药品、食品、饮料或保健品。
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