间歇低氧运动对模拟海拔5000m 人体氧化应激和抗氧化能力的影响

间歇低氧运动对模拟海拔5000m 人体氧化应激和抗氧化能力
的影响
于加倍;衣龙彦;胡扬
【摘要】The purpose of this study was to investigate the effects of intermittent hypoxia exposure (IHE) on simulated al‐titude of 5000m human oxidative stress and antioxidant capacity .24 male students were divided into intermittent hypoxia group (IH) and normal control group (NC) and stayed at an altitude of 5000m acute hypoxic exposure for 6 hours
(6H) . Then IH took an intermittent hypoxia exercise training for a week
and NC took exercise training in at the same time .IH and NC both entered the altitude of 5000m acute hypoxic exposure for 6 hours again after they trained for a week (7D) . NO ,NOS ,MDA ,GSH and GSH‐Px ,SOD ,GSH‐ST in blood serum were tested .It could be seen that at 6H ,NO and SOD were higher than normal oxygen (P<0 .05) .At 7D ,NO and GSH‐Px were higher than 6H (P<0 .05) ,and SOD、GSH of IH group were higher than NC group (P<0 .05) .The intermittent hypoxic exposure could bring the body pro‐duce adaptive change and raise the body's antioxidant ability under an altitude of 5000m height .%探究间歇低氧运动对模拟海拔5000m人体氧化应
激和抗氧化能力的影响。

方法：将24名男性受试者分为间歇低氧组（IH）和常氧组（NC），两组进入模拟海拔5000m急性低氧暴露6小时，之后连续7天，IH
组间歇低氧运动训练，低氧模拟海拔高度逐渐增加；NC组在常氧中进行等时长运动训练。

7天后两组再次进入模拟5000 m低氧环境暴露6小时，并测试实验前、急性低氧暴露6小时（6 H ）和7天后再次暴露6小时（7D）受试者血清 NO、
NOS、MDA、GSH、GSH‐Px、GSH‐ST、SOD含量（或活性）。

结果：6H后
血清NO、SOD显著高于常氧；7D后再次5000m低氧暴露后，血清NO、
GSH‐Px 显著高于6H ；IH组的血清SOD、GSH显著高于NC组。

结论：模拟海拔高度递增的间歇低氧暴露可使人体产生适应性变化，提高海拔5000 m高度下
人体抗氧化能力。

【期刊名称】《武汉体育学院学报》
【年(卷),期】2015(000)009
【总页数】4页(P97-100)
【关键词】间歇低氧暴露;自由基;运动;GSH;NO
【作者】于加倍;衣龙彦;胡扬
【作者单位】北京体育大学运动人体科学学院，北京100084;北京体育大学运动
人体科学学院，北京100084;北京体育大学运动人体科学学院，北京100084
【正文语种】中文
【中图分类】G804.7
环境与人体健康密不可分，环境的变化可能导致人体生理结构和功能的变化。

在正常的生理情况下，自由基的产生和清除处于平衡状态，体内的自由基防御体系能有效地清除所产生的自由基，使自由基浓度保持相对恒定[1]。

低氧环境会使这种平
衡遭到破坏，有学者研究发现长期驻守在高原环境下的武警战士抗氧化能力下降[2]，近年来也有研究表明低氧刺激能使机体产生适应性变化，从而提高机体在高
原环境下的抗氧化能力，有助于自由基清除，但是何种形式的低氧刺激能够达到这种效果仍不明确。

本实验采用模拟海拔阶梯式升高的间歇低氧暴露对受试者进干预，
并通过测定间歇性常压低氧暴露前后血清中一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)、丙二醛(MDA)等过氧化产物以及谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽S-转移酶(GSH-ST)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化物质的变化，探讨
急性缺氧环境对人体氧化应激水平的影响以及间歇性低氧暴露是否会使人体对模拟海拔5 000m产生适应性变化。

1.1 研究对象
24名男性受试者均为北京体育大学学生，身体健康，无急性或慢性疾病，年龄为19.25±1.07岁，身高177.88±5.97 cm，体重68.55±6.45 kg，均在平原居住。

将受试者随机分成常氧对照组(NC，n=13)和间歇低氧训练组(IH，n=11)，两组之间年龄、身高、体重没有显著差异(P>0.05)。

1.2 研究方法
本实验采用德国Hypoxic Training Center低氧系统。

正式实验前受试者通过递
增负荷蹬功率自行车的方式测得VO2max。

测试采用线性递增负荷，用美国PHYSIO-DYNEMAX-2自动气体分析仪和MONARK 839E功率自行车进行测试，记录摄氧量及心率等数值，用线性回归方程确定受试者60%～75% VO2max时心率以及相应的运动负荷。

前期测试后，所有受试者进行急性低氧(5 000m)暴露6
小时，暴露过程中受试者处于自由活动或安静状态，暴露结束后受试者逐渐适应常氧环境并进行取血。

连续7天，NC 组受试者在常氧环境下每天进行1小时的运动训练，休息1小时；IH组受试者每天进入低氧训练室，运动1小时，休息1小时，低氧训练室模拟海
拔高度逐渐增加。

运动负荷均为60%～75%的VO2max 心率所对应的负荷，每个受试者佩戴Polar表观察心率以便控制运动量及运动负荷。

7天后，两组受试者再次进入5 000m低氧环境暴露6小时。

取血方案：常氧安静及急性低氧暴露6h后抽取受试者的肘部静脉血，共取血三次，
每次10ml，静置30min后离心提取血清，-70度保存。

IH组模拟海拔高度递增方案：起始高度为2 000m，每日递增500m，直至第7
天高度达到5 000m。

测试环境基本维持在温度19～25℃，湿度30%-40%，气
压1012-1025hPa。

具体如表1。

1.3 统计学分析方法
所有数据通过Excel和SPSS统计软件进行处理，数据结果均以平均值±标准差表示，对数据结果采用SPSS 19.0进行重复测量方差分析。

显著性差异为P<0.05，非常显著差异为P<0.01。

2.1 间歇低氧暴露对血清NO、NOS、MDA的影响
本实验前取血测得常氧状态下两组受试者血清NO含量没有显著性差别(P>0.05)，第一次5 000m急性低氧暴露后两组间没有显著性差异(P>0.05)，但两组在第一
次急性低氧暴露6h后相比常氧情况下均有非常明显的提高，差异具有统计学意义，IH组经过7天间歇性低氧训练后血清NO含量显著低于第一次低氧暴露(P<0.05)。

受试者血清NOS活性和MDA含量在各个时期均没有显著性差异，可看出NOS
活性在间歇低氧暴露训练后比常氧状态下和第一次低氧5 000m时略有降低。

注：▲代表与常氧相比测试结果具有显著性差异，P<0.05；*代表与6H相比测试结果具有显著性差异，P<0.05。

2.2 间歇低氧暴露对血清GSH、GSH-Px、GSH-ST、SOD的影响
7D后低氧暴露时，NC组相比第一次急性低氧暴露血清GSH含量显著升高
(P<0.05)；IH组与NC组相比血清GSH含量较高，差异具有统计学意义(P<0.05)。

NC组在经过7D常氧训练后再次模拟5 000m急性低氧暴露与第一次6H相比血
清GSH-Px活性提高，差异具有统计学意义(P=0.003)；IH组7D间歇低氧暴露后再次5 000m低氧暴露与之前相比血清GSH-Px活性显著提高(P=0.029)，其他时期NC组与IH组没有明显差异。

NC和IH组受试者急性低氧暴露6H后的血清
SOD活性显著高于NC组，差异具有统计学意义(P<0.01)；IH组7D后模拟5 000m低氧暴露，血清SOD活性显著高于NC组，差异具有统计学意义(P<0.01)，另外IH组7D后低氧暴露与6H急性低氧相比显著提高(P<0.05)。

两组受试者血清GSH-ST活性在实验前后均不具有显著性差异。

注：*代表7D与6H相比结果具有显著性差异，P<0.05，**代表7D与6H相比
具有非常显著差异，P<0.01。

#代表与NC组相比具有显著性差异，P<0.05，##代表与NC组相比具有非常显著差异，P<0.01。

▲代表与常氧相比具有显著性差异，P<0.05。

间歇低氧暴露作为一种手段有利于促进高原训练，Tkatchouk等人发现模拟海拔
3 000m高度的间歇性低氧暴露可以提高动脉血氧分压和动脉血氧饱和度[3]。

多
个研究发现间歇低氧暴露可以提高低氧通气敏感性，以改善其他相关生理变化指标，如：红细胞生成、肺泡换气、肺弥散能力和自主神经系统[4-5]。

徐飞在进行间歇
性低氧训练减缓低氧反应效果的研究中对受试者采取三周渐进式低氧暴露，模拟高度递增2 500m、3 500m、4 800m，受试者休息一周后，进行4 800m高度下
急性低氧暴露6h，结果发现受试者在急性低氧暴露下肺功能和血氧饱和度有明显
改善[6]。

在本研究中，受试者在高度递增的间歇低氧训练前后急性低氧暴露的氧
化应激变化可能与肺功能改善和血氧饱和度变化有关。

由表2可见，IH组经过7D间歇性低氧训练再次模拟5 000m海拔时血清NO显
著低于第一次低氧暴露(P=0.044)，而NOS在各个时期均没有显著性差异，但NOS在间歇低氧暴露训练后比常氧状态下和第一次低氧5 000米时略有降低，另外在整个实验过程中血清MDA含量变化不大，相比发现均不存在显著性差异(P>0.05)。

分析其出现这种结果可能是因为间歇低氧训练对NOS造成一定影响，虽然不显著，但NOS是合成NO过程中重要的限速酶，NOS活性的改变会影响NO的生成，因此NO在低氧和NOS活性变化的双重作用下表现为7D显著低于
6H。

NO是一种重要的舒血管物质，NO的升高使血管扩张并提高血流量，促进
血液中的氧与其他组织进行交换。

在以往研究当中也有相似结果与本研究结论类似，Vincent等人在探究I型血管紧张素(AT1)受体在间歇低氧环境中对氧化应激水平
和NO代谢过程的影响时发现，受试者在低氧暴露6小时后氧化应激水平和过氧
亚硝基活性有所提高[7]。

徐建方等人也在研究低氧训练对大鼠股外肌血管生长和
舒张相关基因时发现，低氧训练会抑制股外肌NOS mRNA的表达，NOS的合成量与常氧状态下相比降低[8]。

在动物实验中也有结果不一致的研究，有学者探讨
实验不同低氧训练模式对大鼠骨骼肌NOS系统的影响时发现高住高练、高住低练以及低住高练均可以提高eNOS mRNA的表达[9]。

研究结果不一致可能是骨骼肌组织中eNOS mRNA的表达虽然提高，但释放入血液中NOS不一定有明显变化。

MDA的实验前后变化不明显，但并不能表明间歇低氧刺激对自由基产生和消除没有影响，可推测在低氧运动的情况下自由基是提高的，而血清GSH、GSH-Px等
抗氧化物质也相对活跃，因此加快了自由基的清除，导致血清MDA含量提高不明显。

由表3可见，NC组血清GSH在7D间歇低氧暴露再次模拟5 000m海拔时有明
显提高(P<0.05)，7D时IH组GSH显著高于NC组，表明运动训练对低氧环境下血清GSH含量有一定影响，而运动结合低氧影响会更明显。

NC组和IH组血清GSH-Px活性7D均显著高于6H(P<0.05)，且NC组GSH-Px活性变化更大
(P<0.01)，提示低氧和运动对GSH-Px活性均有影响，但运动的影响更大。

血清GSH-ST活性在常氧、6H、7D均没有显著差别，其可能原因是高度逐渐增加的间歇低氧暴露使机体对低氧环境产生适应性，GSH-ST酶活性略有提高但是变化不明显。

NC组和IH组血清SOD活性在6H时均显著提高(P<0.05)，在7D时IH组
显著高于NC组，表明急性缺氧环境会导致自由基代谢紊乱、脂质过氧化水平提高，抗氧化能力下降，而间歇低氧暴露可以缓解这个现象。

在以往的研究中，关于低氧环境对人或动物身体组织氧化损伤影响的研究较多，李洁等人(2008)发现不同低氧训练模式可增强力竭运动后即刻大鼠肝、肾组织抗氧
化能力，但是仍无法抗衡低氧和运动带来的脂质过氧化损伤[10] ，由此可见低氧
是促进自由基产生的一种重要因素。

在以动物为对象的实验中，有学者研究低氧环境下氧化应激反应是否有利于改善大鼠运动性贫血状况时，发现间歇低氧暴露3
周后MDA含量显著低于常氧组，SOD、GSH-Px显著高于常氧组，低氧暴露可提高运动贫血大鼠的抗氧化能力[11]；Mehmet Altan等人将大鼠分为两组，其中一组大鼠暴露在相当于海拔3 000m高度的低氧棚中，每天暴露4小时，每周4天，共9周，另一组在常氧中作为对照，两组大鼠每天均进行相同强度的游泳训练，
实验发现间歇低氧组大鼠心肌组织和肌肉组织中的SOD活性显著高于常氧组[12]。

以上动物实验中可以发现间歇低氧训练使动物机体产生适应性，当再次进入低氧环境中时机体氧化应激水平下降，从而达到新的平衡。

关于人体实验也有相似的结论，张艳敏等人对华北煤炭医学院8名在校男生进行间歇低氧暴露训练，并以常氧作
为对照进行一次急性低氧暴露，发现低氧组血清中GSH含量和GSH-Px活性均高于常氧组[13]；相关实验发现低氧运动过后血清中SOD活性和GSH含量升高，
而MDA含量未有明显变化，表明自由基被加快清除。

因此可推测间歇低氧环境可以提高人体血清中SOD、GSH-Px等抗氧化酶的活性，加速低氧环境下自由基的
清除。

低氧可以刺激机体产生大量自由基，细胞脂质过氧化产物增多，同时为消除增多的自由基，抗氧化系统也变得活跃。

氧浓度不断降低的间歇低氧刺激能提高机体的抗氧化能力，降低脂质过氧化水平，提示间歇低氧暴露与运动训练对机体抗氧化能力的影响具有相似之处。

间歇性低氧暴露可以使红细胞抗氧化能力增强，降低红细胞氧化损伤程度，这对红细胞抵御自由基的侵害，维持红细胞载氧能力有积极作用。

【相关文献】
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