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编号:10272200
牛磺酸对人体自由基代谢水平和运动能力的影响
http://www.100md.com 《中国运动医学杂志》 1999年第1期
     作者:张宜龙 陈吉棣 刘晓鹏 吴玉珍 冯建英

    单位:张宜龙 陈吉棣 刘晓鹏 吴玉珍 冯建英(北京医科大学第三医院运动医学研究所 北京100083)

    关键词:牛磺酸;自由基;运动能力

    中国运动医学杂志990127 提要 观察了补充牛磺酸对人体内自由基代谢水平和运动能力的影响。14名受试者按性别、年龄、体重配对,随机分为牛磺酸补充组(400mg/天)与对照组。补充前与补充后2星期分别进行功率自行车运动30分钟,测PWC170、总功、总功/LBW、运动后3分钟恢复心率、RBC_SOD活力、RBC_GSH_Px活力、RBC及血浆MDA含量。结果显示:牛磺酸组PWC170、总功、总功/LBW补充后比补充前均明显提高(p<0.05);牛磺酸组急性运动后3分钟恢复心率在补充后比补充前明显降低(p<0.05);补充前,牛磺酸组运动后即刻RBC_MDA含量显著增加(p<0.05),补充后则无显著性变化(p>0.05);牛磺酸组补充后血浆MDA含量显著降低(p<0.05),RBC_SOD活力无显著性变化(p>0.05),RBC_GSH_Px活力升高幅度显著增加(p<0.05);对照组补充前后各指标变化无显著性差异(p>0.05)。以上结果表明,补充牛磺酸可提高运动员运动能力,这可能与其对抗自由基损伤的作用有关。
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    自由基在运动性疲劳和损伤中的作用和意义日益受到人们的重视[1]。很多学者均从不同角度揭示了运动与自由基的关系,并在应用自由基清除剂抗运动性疲劳所致的损伤中取得一定效果[2]。牛磺酸作为一种细胞保护剂,具有明显的抗氧化作用[3—6]。牛磺酸减少运动中脂质过氧化产物,促进运动后机体抗氧化酶活力的增加等作用已在一些动物实验中得到初步验证[7]。但有关牛磺酸对人体运动时自由基代谢的影响目前尚未见报道。本研究目的是观察牛磺酸对一次急性运动后人体自由基代谢变化及运动能力的影响。

    1 材料与方法

    1.1 对象:北京市什刹海体校排球班学生14人,男6人,女8人。按性别、年龄、体重配对,随机分为两组,即牛磺酸补充与对照组。

    表1 什刹海体校受试者基本情况
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    例数

    年龄(岁)

    身高(cm)

    体重(kg)

    训练年限

    (年)

    实验组

    7

    12.6±0.9

    179.7±3.5

    59.1±5.5

    2.0±0.6

    对照组
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    7

    12.6±0.9

    182.3±3.7

    58.6±4.8

    2.1±0.6

    两组受试者的各项指标间均无显著性差异(p>0.05)

    受试者处于冬季集训期,每天于下午训练后补充0.4%牛磺酸水溶液100ml(400mg),对照组补充等量白开水,共2星期(14天)。

    于补充牛磺酸前后进行运动实验,补充牛磺酸期间正常生活训练,实验前一天停止大运动量训练。实验日让受试者进行Monark功率自行车运动,转速50转/分,起始阻力0Kg,每2分钟加0.5Kg,以遥测心率表监测运动员心率至160±5次/分,并维持此心率蹬车30分钟,相当于70%VO2max,随时调整蹬车阻力负荷。
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    血样采集:分别于运动前及运动后5分钟取肘静脉血3毫升,肝素抗凝。

    1.2 测定指标与方法:

    补牛磺酸前后用皮褶厚度计测量受试者肱三头肌、肩胛下角外褶厚度。用于计算瘦体重LBW[8]

    记录HR为120±5次/分和160±5次/分时负荷值(维持3分钟),计算PWC170[8]

    记录负荷蹬车30分钟所做的总功,计算单位瘦体重做功能力,即总功/LBW[8]

    记录运动后3分钟恢复心率。

    血红细胞SOD活力测定:亚硝酸盐生成抑制法[9]
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    血红细胞GSH_Px活力测定:DTNB直接法[10]

    血红细胞及血浆MDA含量测定:八木国夫法[11]

    1.3 统计方法:各组均数比较用t检验,运动前后比较用配对t检验。

    2 结果

    2.1 牛磺酸对运动能力的影响

    牛磺酸能明显提高运动员的运动能力。牛磺酸组PWC170,总功,总功/LBW补充牛磺酸后比补充牛磺酸前明显提高(p<0.05),对照组补充牛磺酸前后各指标经统计学比较均无显著性差异(表2)。

    表2 牛磺酸对运动能力的影响

    PWC170
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    kgm/min

    Work

    kcal

    Work/LBW

    kcal/kg

    对照组

    补充前

    859±184

    259.9±50.8

    5.32±0.92

    补充后

    864±215

, http://www.100md.com     252.9±51.5

    5.15±0.84

    差值

    4±47

    -7.4±14.6

    -0.16±0.32

    补充牛磺酸组

    补充前

    826±179

    252.0±37.4

    5.01±0.69

    补充后
, 百拇医药
    872±156

    264.7±36.2

    5.28±0.56

    差值

    46±44*

    12.7±9.9*

    0.25±0.18*

    * p<0.05

    2.2 牛磺酸对运动后心率恢复的影响

    牛磺酸能明显促进运动后心率恢复。牛磺酸组急性运动后3分钟恢复心率补充牛磺酸后比补充牛磺酸前明显降

    表3 牛磺酸对运动后心率恢复的影响
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    补充前

    补充后

    对照组

    110.6±6.2

    117.7±6.1

    牛磺酸补充组

    113.0±7.1

    105.1±6.9*

    *p<0.05

    低(p<0.05),对照组补充牛磺酸前后则无显著变化(表3)。2.3 两组运动员补充牛磺酸前安静时RBC_MDA含量无显著差异,一次急性负荷后即刻RBC_MDA含量均显著增加(p<0.05),且两组间无明显差异;补充牛磺酸后,安静时RBC_MDA含量两组仍无差异,但牛磺酸组运动后即刻RBC_MDA含量与运动前比较已无显著性差异,且明显低于对照组运动后水平(p<0.05)(表4)
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    表4 补充牛磺酸对一次急性负荷后RBC_MDA的含量的影响

    补充前

    补充后

    安静时

    运动后

    安静时

    运动后

    对照组(n=7)

    5.55±0.69

    6.53±0.54*

    5.46±0.45

    6.58±0.58*
, 百拇医药
    牛磺酸补充组(n=7)

    5.58±0.66

    6.49±0.46*

    5.32±0.32

    5.04±0.64#

    *:p<0.05,与安静时比较;#:p<0.05,与对照组比较。

    2.4 两组运动员补充牛磺酸前安静时及一次急性负荷后即刻血浆MDA含量均无显著性差异;补充牛磺酸后,牛磺酸组血浆MDA含量无论运动前还是运动后均明显低于对照组(p<0.05)(表5)。

    表5 牛磺酸补充对一次急性运动后血浆MDA含量的影响

    补充前
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    补充后

    安静时

    运动后

    安静时

    运动后

    对照组(n=7)

    1.31±0.21

    1.33±0.22

    1.29±0.34

    1.31±0.27

    牛磺酸补充组(n=7)

    1.36±0.24
, 百拇医药
    1.45±0.23*

    1.07±0.14*

    1.04±0.22*

    *:p<0.05,与对照组比较。

    2.5 牛磺酸对急性运动后RBC_SOD、RBC_GSH_Px活力的影响

    两组运动员补充牛磺酸前安静时RBC_SOD活力,RBC_GSH_Px活力均无显著性差异;急性负荷后,RBC_SOD活力无显著变化,而RBC_GSH_Px活力则较运动前明显提高(p<0.05),但两组间无差异;补充牛磺酸后,RBC_SOD活力仍无显著变化,牛磺酸组RBC_GSH_Px活力升高幅度明显高于对照组,运动后RBC_GSH_Px活力显著高于对照组水平(p<0.05)(表6,7)。

    表6 牛磺酸对急性运动后RBC_SOD活力的影响(u/gHb)
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    补充前

    补充后

    安静时

    运动后

    安静时

    运动后

    对照组(n=7)

    4731.11±706.28

    4582.17±577.04

    4557.10±903.34

    4546.96±529.63

    牛磺酸补充组(n=7)
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    4412.07±671.32

    4263.74±661.24

    4288.40±940.81

    4083.39±638.12

    表7 牛磺酸对急性运动后RBC_GSH_Px活力的影响(u/gHb)

    补充前

    补充后

    安静时

    运动后

    安静时

    运动后

, http://www.100md.com     对照组(n=7)

    455.65±56.12

    596.79±73.05*

    448.07±73.83

    576.64±73.67*

    牛磺酸补充组(n=7)

    471.60±68.24

    594.76±56.37*

    459.71±63.14

    662.31±56.75*#

    *:p<0.05与安静时比较;#:p<0.05,与对照组比较。
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    3 讨论

    有关运动与自由基生物学的关系近年来颇受重视。已有研究表明,运动会使体内自由基产生增加,过多自由基会导致核酸主链断裂,碱基缺失,氢键破坏,蛋白质交联或多肽链断裂,一些重要的代谢酶因交联聚合而失活,引起一系列病理变化。自由基攻击生物膜上的多不饱和脂肪酸产生脂质过氧化,导致生物膜结构和功能改变,表现为生物膜通透性增加,细胞内物质逸出;线粒体膜流动性降低,功能紊乱,使ATP生成下降,能量供应不足;肌浆网受损,不能正常摄取钙离子,生成胞浆钙离子堆积;溶酶体膜的破坏释放大量水解酶,从而加重了组织损伤,导致人体工作能力下降并产生疲劳[12—15]。因此,加速自由基清除速度,提高抗氧化防御功能,对于延缓疲劳产生,提高运动能力有重要意义。

    机体自身具有多种抗氧化物质,如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GSH_Px)、过氧化氢酶(CAT)、维生素E等,作用于自由基代谢的不同环节以清除自由基,减少其损害程度。许多研究表明,牛磺酸作为人体所需的一种条件必需氨基酸,具有明显的抗脂质过氧化作用。牛磺酸可以减少脂质过氧化产物MDA的生成,稳定生物膜,维护细胞内外离子平衡等,被认为是一种很有前途的细胞保护剂[16]
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    本实验以丙二醛(MDA)作为脂质过氧化的指标,结果表明,牛磺酸抑制了急性运动造成的RBC_MDA含量增加,使运动后RBC_MDA水平显著低于对照组运动后水平,且与运动前无显著性差异,说明牛磺酸可有效地抑制运动过程造成的脂质过氧化,对运动机体发挥重要的保护作用。这与动物实验结果相一致[7]。另外,从血浆MDA的结果可见,无论运动前还是运动后,牛磺酸组均显著低于对照组,表明牛磺酸不仅对运动过程造成的脂质过氧化有明显著抑制作用,而且尚可降低正常机体血浆MDA含量,提示牛磺酸在较低水平自由基代谢中即可发挥抗脂质过氧化作用。

    急性运动对两组运动员RBC_SOD活力无显著影响,但却促进了RBC_GSH_Px活力的升高。补充牛磺酸两周后,RBC_GSH_Px的这种升高作用变得更为显著,其幅度明显高于对照组,说明牛磺酸有促进运动机体RBC_GSH_Px活力增加的作用。虽然对照组RBC_GSH_Px活力也显著增加,但仍不足以对抗自由基损伤,所以运动后RBC_MDA显著增加;而牛磺酸通过促进GSH_Px活力的增加,有效地阻断了脂质过氧化发生,使RBC_MDA含量与运动前无显著差异。提示促进RBC_GSH_Px活力增加可能是牛磺酸抑制脂质过氧化的一个重要途径。这与前面提及的一些研究结果是一致的。
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    运动员补充牛磺酸后PWC170、30分钟所作总功显著增加,表明牛磺酸能改善运动员有氧代谢能力,提高有氧耐力水平;单位瘦体重做功量(总功/LBW)的增加提示牛磺酸能改善肌肉肌细胞氧利用率,从而增强了其做功能力。这可能与牛磺酸广泛的生物活性是分不开的。另外,补牛磺酸能明显促进运动后心率的恢复,与补充前相比有显著意义。说明牛磺酸提高运动能力与心脏机能的改善有一定关系。牛磺酸是哺乳动物心肌组织中含量最高的一种氨基酸,占总游离氨基酸的50%,在心血管系统有着广泛作用。文献报道,牛磺酸对异丙肾上腺素引起的心肌坏死,高钙或低钙诱发的心律失常,心肌缺血再灌注损伤,以及醋酸脱氧皮质酮(DOCA)引起的高血压等多种心血管疾病都有显著的治疗作用[17—19]。Guidotti等人研究发现,牛磺酸可使处于麻醉状态的狗的心率降低[18],这与本研究的结果相似。此外,侯香玉等人的研究发现,游泳训练后小鼠心肌组织中牛磺酸含量显著增加,进一步提示牛磺酸可能对运动心肌有保护作用[7]。但其作用机制尚待进一步阐明。
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    *国家体育总局资助项目

    4 参考文献

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    (1997.09.15收稿), http://www.100md.com