木瓜提取物及牛磺酸复合制剂对热环境作业人员抗疲劳作用研究
疲劳是指机体生理生化功能改变而导致机体运动能力暂时降低的现象[4]，是机体预防发生威胁生命的过度机能衰竭而产生的一种保护性反应，以提醒工作者应降低工作强度或终止运动以免机体损伤。发生疲劳会直接影响作业人员的作业能力及作业效率，抗疲劳研究在提高作业效率、预防机体损伤方面具有重要意义。热环境可加速疲劳的发生[5-7]。我国有大面积国土处在热带和亚热带区域，这些地区多为湿热气候，夏季太阳辐射强，炎热多湿，平均气温28℃，极端气温38℃～41℃，相对湿度可达85%～98%，同时特定的微小气候环境如防护服、密闭舱室、冶炼工厂等也是常见高温作业环境。所以开展热环境下作业人员抗疲劳研究具有更加重要的意义。
近年来，国内外学者对疲劳的发生进行了较为系统的研究，主要包括中枢原因和外周原因两大方面[8-15]：①疲劳发生的“中枢机制”：目前比较明确的是体力活动过程中血糖浓度降低，神经细胞出现能量供应障碍，以及抑制性神经递质5-羟色胺合成增加，兴奋性神经递质儿茶酚胺如肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺合成减少，大脑皮层抑制活动占优势，这与中枢性疲劳发生密切有关。②“疲劳发生代谢失调学说”：疲劳时的生理生化本质是多方面的，在针对运动性疲劳产生的外周原因中，目前主要是集中在能源物质耗竭，体内酸性代谢产物的蓄积，包括乳酸、丙酮酸、肝糖原、氮的代谢产物等，以及体液平衡的失调，包括渗透压、pH值、氧化还原物质间的平衡等。③“疲劳发生自由基学说”：针对未适应的高强度体力劳动常伴随大量自由基的产生和堆积，机体氧化-抗氧化防御系统功能降低，有人提出疲劳发生的自由基损伤观念。自由基能使细胞膜流动性下降，细胞Ca2+转运受到影响，最终导致细胞损伤和功能降低而使机体产生疲劳。此外，内分泌调节紊乱和免疫功能下降与体力性疲劳的发生可能存在密切联系。有研究表明，长期高强度运动会造成人体下丘脑-垂体-性腺轴功能抑制，表现为血睾酮下降，进而导致体能下降，容易出现疲劳。国内外研究发现，热环境加速疲劳产生的主要机制如下[7，16-22]：①肌糖原的快速消耗：肌糖原是肌肉重要的能源物质，其过度消耗是运动性疲劳的一个重要原因。具体表现为，在热环境中运动时糖代谢发生变化，机体更加依赖糖的氧化供能，肌糖原分解加速，乳酸快速积累。②体温过高：体温的维持是机体产热和散热平衡的结果。在热环境中运动时，由于产热增加，而散热能力又受到影响，可导致体温过高。研究表明，体温过高可通过抑制中枢神经冲动的发放或其下行传导环节来减小骨骼肌的收缩力量，直接导致疲劳。⑧脱水：在热环境中运动时，汗液蒸发是机体主要的散热方式，容易导致机体脱水。脱水可降低运动能力，有研究表明，在适宜温度环境中，脱水达3％时可降低VO2max，而在热环境中，失水超过2%即可降低VO2max。④供氧能力降低：热环境中，由于出汗量增多，血浆量减少，皮肤需要更多的血液进行散热，导致机体供氧能力降低，从而易导致疲劳。
本研究中所用木瓜来源于重庆綦江产木瓜(chaenomeles)，其品种在《本草纲目》、《食疗本草》、《名医》、《千金方》等古医书都有对其药食疗作用的论述，并作为药材收录于《中华人民共和国药典》[23]，也是中国药品食品监督管理局首期公布的药食同源食物之一，通过本实验室前期初步研究，发现木瓜提取物具有抗疲劳功效，这可能与木瓜提取物中不但含有很高的维生素C及多酚类物质，还含有较高的超氧化物歧化酶活性，具有较强的抗氧化能力有关。同时，多酚类物质已被证实能使冠状动脉和脑血管扩张，增加血流量，降低血管阻力和心肌对氧的消耗，增加血液供氧能力[28，30，34]。牛磺酸(taurine)是一种含硫的氨基酸，广泛分布于人及动物组织细胞内，人体内约75%的牛磺酸分布在骨骼肌内。国内外学者研究表明，外源性补充牛磺酸能有效提高运动能力，延缓运动性疲劳产生。
本课题组前期动物实验用木瓜提取物及牛磺酸复合制剂(CETM)喂饲大鼠，发现CETM可显著延长大鼠负重游泳时间和缩短Morris水迷宫潜伏期，提示其具有抗疲劳功效。为进一步证实CETM的抗疲劳功效，本课题选择热环境作业人员为受试对象，采用双盲法研究了CETM的人体抗疲劳作用。通过观察CETM干预前后受试人员在运动耐力、血生化指标、疲劳指数方面的变化，通过对最大摄氧量(VO2max)、体力劳动能力(PWC170)、台阶指数、运动后血糖、运动后血乳酸、运动后疲劳指数的测定及分析，从而评价CETM的抗疲劳功效。同时，对受试者试验期间睡眠、饮食、大小便、胃肠反应(是否有恶心、呕吐)情况记录分析，受试者试验后白细胞、红细胞、血红蛋白、血小板、总胆红素、直接胆红素、总蛋白、白蛋白、白球比、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、尿素氮、肌酐、尿酸进行实验室检查并与正常值范围进行对照分析，评价CETM的人体安全性。
本研究主要实验结果和结论如下：
1.试验前，CETM组VO2max、PWC170、台阶指数和安慰剂组VO2max、PWC170、台阶指数无统计学差异(P>0.05)；试验后，CETM组VO2max、PWC170、台阶指数明显高于安慰剂组VO2max、PWC170、台阶指数(P<0.05)；试验后CETM组VO2max、PWC170、台阶指数明显高于试验前CETM组VO2max、PWC170、台阶指数(P<0.05)。即CETM能显著提高受试者运动耐力。
2.试验前，CETM组运动后血糖、血乳酸和安慰剂组运动后血糖、血乳酸无统计学差异(P>0.05)；试验后，CETM组运动后血糖明显高于安慰剂组运动后血糖(P<0.05)，CETM组运动后血乳酸明显低于安慰剂组运动后血乳酸(P<0.05)；试验后CETM组运动后血糖明显高于试验前CETM组运动后血糖(P<0.05)，试验后CETM组运动后血乳酸明显低于试验前CETM组运动后血乳酸(P<0.05)。即CETM能显著改善受试者运动后血糖，降低受试者运动后血乳酸。
3.CETM组运动后疲劳指数明显低于试验前运动后疲劳指数和安慰剂组运动后疲劳指数(P<0.05)；试验前，CETM组运动后疲劳指数和安慰剂组运动后疲劳指数无统计学差异(P>0.05)。说明，CETM组试验后疲劳程度明显低于试验前和安慰剂组。
4.CETM组试验期间睡眠、饮食、大小便、胃肠反应(是否有恶心、呕吐)无不良反应；试验后白细胞、红细胞、血红蛋白、血小板、总胆红素、直接胆红素、总蛋白、白蛋白、白球比、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、尿素氮、肌酐、尿酸均在正常值范围内。该结果提示，CETM不会导致人体发生不良反应，不会导致血常规、肝功能、肾功能出现异常。
综上所述，试验后CETM组较试验前CETM组和安慰剂组运动耐力显著增强、能量代谢水平明显改善、运动后疲劳程度明显减轻，安全性评价未见异常。由此推断，CETM对热环境作业人员抗疲劳作用是安全、有效的。
木瓜提取物;牛磺酸复合制剂;抗疲劳作用;热环境
第三军医大学
硕士
营养与食品卫生学
糜漫天
2012
中文
R285.5;R282.71
53
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）