体育运动与自由基及抗氧化剂.

体育运动与自由基及抗氧化剂

周迎松

(宁波大学体育学院315211

摘要

活性氧(ROS的产生是需氧生物生命的正常过程。在生理的条件下,这些有毒性的物质大部分会被抗氧化系统清除掉,这个系统主要有具有抗氧化作用的维生素、蛋白质、硫醇和抗氧化酶组成。由于体内的抗氧化系统储备相当有限,在紧张的体育训练会引起大量的氧消耗,从而产生大量的ROS对抗氧化系统进行考验。在一场急性的高强度的训练中,可以刺激抗氧化酶的活性。这被认为在氧化压力下细胞的自我防御体系。然而,长时间的高负荷的训练会引起体内组织维生素E减少与谷光甘肽(GSH与谷光甘肽过氧化物(GSSG比率的改变。缺少抗氧化剂的营养物质会出现阻碍抗氧化系统,增加训练引起氧化压力,破坏体内的组织。长时间训练似乎可以使体内抗氧化物酶的活性增加和体内的GSH含量的提高。最近研究表明,补充抗氧化营养物质对于长期训练的运动员是非常必要的。

关键词:自由基,抗氧化剂,训练,活性氧

Physical activity and free redicals and antioxidant

Zhou ying-song

(Physical department of Ningbo university 315211.

Abstract

Generation of reactive oxygen species (ROS is a normal process in the life of aerobic organis -ms. Under physiological conditions, these deleterious species are mostly removed by the cellul ar antioxidant systems, which include antioxidant vitamins, protein and non-protein thiols, and anti-oxidant enzymes. Since the antioxidant reserve capacity

in most tissues is rather marginal, strenuous physical exercise characterized by a remarkable increase in oxygen consumption

with concomitant production of ROS presents a challenge to the antioxidant systems. An acute bout of exercise at sufficient intensity has been shown to stimulate activities of antioxidant en zymes. This could be considered as a defensive mechanism of the cell under oxidative stress. However, prolonged heavy exercise may cause a transient reduction of tissue vitamin E content and a change of glutathione redox status in various body tissues. Deficiency of antioxidants n -utrients appears to hamper antioxidant systems and augment exercise-induced oxidative stress and tissue damage. Chronic exercise training seems to induce activities of antioxidant enzymes and perhaps stimulate GSH levels in body fluids. Recent research suggest that supplementation of certain antioxidant nutrients are necessary for physically active individuals.

Key word: free redicals, antioxidants, exercise,reactive oxygen species

1 前言

高强度高负荷的运动训练使整个机体尤其骨骼肌对氧气的摄入急剧增长。大部分氧气消耗是在线粒体中进行的,同时合成A TP。很多研究已经表明运动训练导致氧摄入的增长和自由基的产生有很大关联。有关学者估算每25个O2分子被正常

的呼吸系统还原,产生一个自由基[1]。在运动训练中,机体对氧气的消耗比平常活动要高出10-15倍,而且氧气在骨骼肌中流通量增长约100倍[2]。一部分的氧分子转

变成单价不成对产物(如O2-·、H2O2和OH·,

从线粒体的电子传递链中渗漏出来[1]。O2-·和OH·之所以被定义为自由基,是

由于在分子结构中存在不成对电子[3]。我们把这类物质总称为活性氧(ROS。

活性氧的产生被认为是在训练过程中一系列生理生化发生变化的潜在机制,也

是氧化反应程度的表现[4]。

然而,运动训练负荷与强度的增加而引起氧摄入的增加并不是体内产生自由基的唯一机制。例如,发生在举重中或者高强度的有氧运动引起短暂的组织缺氧能导致氢离子浓度增加,反过来氢离子能与过氧化物阴离子发应产生活性氧[5]。另一方面,组织缺氧也能导致一些过渡金属如Fe和Cu从正常的载体中脱离开来,这些自由金属可以进一步催化自由基的产生[6]。

一般来说,体内有足够的抗氧化物质在生理的环境下清除产生的ROS。这个抗氧化系统由维他命、谷胱甘肽、硫醇类和一些抗氧化酶等组成的[7]。每一种抗氧化剂在组织细胞中扮演各自的角色,协同地作用从而消除体内的自由基。另外,也可能会发生某些特定的抗氧化剂通过不同途径运输到器官内部。这个抗氧化防御系统在基础活动和温和的运动中,能保持动态平衡,然而在长时间的有氧运动会使ROS产生过量,从而破坏了自由基防御体系,进而将导致对大量的细胞和组织损伤。

2 运动与氧化

Davies等[8],让大鼠在跑台上急性运动到力竭后,用电子顺磁共振波谱仪检测到大鼠的肌肉与肝脏具有自由基的信号;发现增加的自由基产物是半醌,同时引起了细胞的功能失调,例如脂质过氧化、肌浆网反应时减低、线粒体退耦合等[3,6]

由于EPR在技术上具有一定的局限性,已经发展了一些其他可供选择方法同时检测在运动中产生的ROS,Reid等[9]采用了2.7-二氯荧光黄作为一种细胞内探针来检测肌肉膈膜,他们发现ROS,包括O2-·和H2O2的含量增加,而且可能也是导致肌肉疲劳的重要原因。虽然线粒体呼吸链通常被认为是在运动中产生自由基的最主要场所,但是还有其它途径被提出:(i黄嘌呤氧化催化反应;(ii中性粒细胞活化作用。前者发生在细胞质中,类似组织局部缺血损伤[10]。有报道说运动训练使体内的白细胞数量与功能发生改变,比如淋巴细胞、中性粒细胞和巨噬细胞的数量增多;而且血浆内的儿茶酚胺与糖皮质激素的水平也同时增长[11]。

有关报道说造血嗜中性粒细胞可以产生O2-·和H2O2自由基,当这些自由基和肌细胞与血管内皮细胞结合时,造成肌细胞血管内皮细胞发生损伤[3]。