王洪磊，仇銀霞，王昀博，李樹寶

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運動與自由基代謝的發(fā)展現(xiàn)狀研究

王洪磊，仇銀霞，王昀博，李樹寶

牡丹江師范學院體育科學學院，黑龍江 牡丹江，157011。

自由基的研究已成為運動損傷、運動營養(yǎng)、運動訓練等重要的研究熱點，本文通過文獻資料法，邏輯分析法從自由基的生物學基礎分析，闡述了自由基的種類、產生機制及消除方式。從不同運動方式（一次力竭運動、有氧運動、無氧運動）和運動營養(yǎng)方面分析和總結各種運動方式中自由基對機體代謝的影響，進而得出結論。并提出不同運動方式與自由基代謝存在的問題，為不同運動方式對自由基代謝的進一步實驗和研究提供可依靠的理論依據(jù)和現(xiàn)實意義。

自由基；抗氧化性；運動訓練

自由基化學上也稱為“游離基”，是具有非偶電子的基團或原子。它的化學反應活性較高，在光熱等條件下就能發(fā)生反應。自由基的概念最早是在18世紀末，始于化學家研究化學反應時提出的，隨后逐漸滲透到生物學、醫(yī)學以及體育科學領域。自由基的研究已成為運動損傷、運動營養(yǎng)、運動訓練等重要的研究熱點，是運動訓練不可或缺的重要組成部分。本研究通過對近年來究成果的梳理和總結，以期找出研究自由基與運動的新進展，為運動訓練的理論和實踐提出一定的現(xiàn)實意義。

1 自由基的生物學概述

1.1 機體自由基的種類

1956年 Harman 在研究后首次提出了自由基學說。其主要論點是機體產生損傷可能是由于機體在進行新成代謝中產生了某些對生物體有害的物質，與機體的某些物質發(fā)生反應而造成的[1]。隨著科技、技術、實驗的不斷深化，1968年，Mc Cord等[2]發(fā)現(xiàn)組織中廣泛存在著能清除超氧陰離子自由基SOD及其生物學作用后，生物體內存在內源性自由基才得到大量的實驗證據(jù)。生物體內主要的自由基有超氧陰離子自由基、羥自由基、氫過氧基、過氧化氫、烷氧基、烷過氧基、單線態(tài)氧、過氧自由基、一氧化氮自由基、半醌自由基等等，人們通常把這些自由基統(tǒng)稱為活性氧（ROS）。在研究中通常把它們反應的中間產物丙二醛（MDA）、SOD作為自由基代謝與消除的指標，把SOD與MDA的比值作為機體自由基代謝和抗氧化能力的實時動態(tài)變化指標。

1.2 機體自由基的產生及產生機制

因為自由基有較高的化學反應特性，因此，自由基在機體生命活動中是不斷產生的。造成自由基產生的原因一般來說包括外源性的因素和內源性因素。外源性因素包括光照及電離輻射（日光、醫(yī)療檢查器械X光等、生活電器微波爐、復印機等）、大氣環(huán)境（吸煙、大氣污染等）。內源性的因素包括各種酶的反應及機體的微觀代謝（線粒體、細胞核、胞液等）。運動與自由基產生的機制有很多，一般認為有線粒體機制、黃嘌呤氧化酶機制、鈣過載機制、中粒細胞途徑、某些物質自氧化、細胞氧化還原紊亂等[3,4]。目前研究學者普遍認可線粒體機制、黃嘌呤氧化酶機制和鈣過載機制。

1.3 機體內的抗氧化防御系統(tǒng)

正常情況下，生物體內的自由基濃度很低，不會對機體造成損傷。在機體中有很多抗氧化酶，它能迅速的消除自由基，使機體內產生和消除處于動態(tài)平衡。機體的抗氧化酶種類很多，主要包括超氧化歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化酶（GSH-PX）、谷胱甘肽過氧化酶（GSHR）、過氧化物酶（PCD）等。其中SOD是一類抗氧化酶，它包括包括Cu.Zn—SOD、Mn—SOD、Fe—SOD。在研究中通常把SOD作為主要的消除自由基的重要指標。根據(jù)研究成果可分為維生素對自由基的清除、有機小分子類對自由基的清除、植物提取物對自由基的清除、水生植物及藻類對自由基的清除、金屬蛋白類對自由基的清除[5]。

2 運動方式及營養(yǎng)與自由基代謝水平的研究

2.1 一次力竭運動與自由基代謝水平的研究

一次力竭運動與機體自由基水平的研究較多，測試基本以小白鼠和大鼠為研究對象，從血液、骨骼肌、腎臟、心肌、腦組織、胃腸、肝臟等組織器官進行研究。從總的來說，一次力竭運動后，脂質過氧化反應增強，體內各器官（除腦組織）MDA含量明顯增多，多數(shù)認為在48h后能恢復到正常水平，而腦組織的實驗結果顯示MDA含量在一次力竭運動中變化不明顯。對于抗氧化酶的研究，各學者研究的結果不一致，有研究認為運動過程中SOD活性暫時下降，恢復期明顯升高；也有研究指出運動過程當中SOD活性明顯增高，恢復期間有明顯的下將趨勢。（見表1）

2.2 耐力運動與自由基代謝水平的影響

耐力訓練與機體自由基代謝水平的影響研究結果中大部分學者基本圍繞血液、骨骼肌、心肌、腦組織進行研究。多數(shù)研究表明，耐力訓練可以提高機體各器官（除腦組織）SOD的活性，降低MDA在機體的含量，特別是經過一段時間耐力鍛煉，可以使機體的抗氧化酶增加，MDA含量減少，從而使自由基對機體的損傷弱化。大部分學者認為耐力訓練對于腦組織自由基的影響不明顯。機體抗氧化酶的活性和自由基的含量的變化也受鍛煉強度和時間的影響，大部分學者認為中等強度的耐力訓練可以提高各器官SOD的活性。（見表2）

表1 一次力竭運動對自由基代謝的影響

表2 耐力運動對自由基代謝的影響

2.3 無氧運動與自由基代謝水平的影響

關于無氧運動與自由基代謝水平研究的文章較少，大多數(shù)學者研究認為未經過訓練的一次無氧運動后，骨骼肌、心肌、血液MDA含量明顯增多，SOD活性降低；經過一段時間的無氧運動適應后，骨骼肌、心肌、血液MDA含量顯著降低，SOD活性升高。雖然一次的無氧運動使機體MDA含量增多，SOD顯著下降，但是經過一段時間的適應后，運動對機體產生了良好的作用，無論是從運動員還是肥胖人群研究來看，經過一段時間的運動適應，機體的大部分器官MDA含量減少，SOD活性上升顯著下降，機體對運動產生了積極的適應變化。

表3 無氧運動對自由基代謝的影響

2.4 運動營養(yǎng)對自由基代謝的影響

機體自由基的清除早已成為醫(yī)學、臨床、運動訓練各方面研究的熱點之一，研究范圍廣泛。自由基清除的研究主要集中在對補維生素、補鋅、一些植物的提取物（青花素、銀杏葉、番茄紅素）、一些中藥（丹參、黃芪、紅景天、枸杞）及激光照射等。研究結果顯示有效的補充清除自由基的物質或激光照射都能增強不同器官SOD的活性，減少MDA的數(shù)量，增強機體抗氧化的能力。大部分的實驗研究是一次力竭運動得到的實驗結果，持續(xù)的有氧運動研究結果較少，無氧運動研究基本沒出現(xiàn)。對劑量的不同造成同一運動方式的影響研究也非常少。

表4 運動營養(yǎng)對自由基代謝的影響

3 運動與自由基發(fā)展水平存在的問題

（1）運動產生自由基的機制非常之多，雖然現(xiàn)在較為流行的是線粒體機制、黃嘌呤氧化酶和鈣過載機制，但是仍然存在著較多的假設和可能，缺乏科學實驗的認證，有待進一步的實驗研究。

（2）在運動與自由基的實驗中，一次力竭運動、有氧耐力運動研究的較為詳細，無氧運動研究較少。部分研究結果重復，研究結果對部分器官不一致，對自由基的代謝研究基本圍繞MDA和SOD的研究，有待進一步的細化。

（3）運動與自由基的研究中，研究對象范圍較小，基本圍繞鼠（大鼠、小鼠）進行，有極少部分研究對象為學生，對于不同人群、不同性別研究的較少。對自由基的研究基本上是定點的研究，對于全過程（運動前、運動中、運動后的連續(xù)變化）動態(tài)變化研究較少，以點帶面的研究較多，缺乏嚴謹?shù)目茖W論證。

（4）運動營養(yǎng)對自由基的清除研究多為定性研究，定量研究較少。研究運動方式多為一次力竭運動、一段時間的有氧運動，無氧運動研究較少。補充的劑量對不同運動方式的強度及時間變化研究不足，同一運動項目不同強度的訓練對補充的劑量研究缺乏，不同年齡、群體清除自由基與補充的物質研究缺失。

4 結 論

（1）自由基在正常情況下比較穩(wěn)定，在運動與自由基的代謝研究中，一般把MDA含量作為自由基代謝的重要指標，把SOD活性作為消除自由基的指標。

（2）一次力竭運動后，脂質過氧化反應增強，體內各器官（除腦組織）MDA含量明顯增多，腦組織的實驗結果顯示MDA含量在一次力竭運動中變化不明顯。

（3）耐力訓練可以提高機體各器官（除腦組織）SOD的活性，降低MDA在機體的含量，特別是經過一段時間耐力鍛煉，可以使機體的抗氧化酶增加，MDA含量減少，從而使自由基對機體的損傷弱化。

（4）一次無氧運動后，骨骼肌、心肌、血液MDA含量明顯增多，SOD活性降低；經過一段時間的無氧運動適應后，骨骼肌、心肌、血液MDA含量顯著降低，SOD活性升高。

（5）補維生素、補鋅、補一些植物的提取物（花青素、銀杏葉、番茄紅素）、補一些中藥（丹參、黃芪、紅景天、枸杞）及激光照射等都能有效的補充清除自由基的物質，增強不同器官SOD的活性，減少MDA的數(shù)量，增強機體抗氧化的能力。

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Research on Development Status of Sport and Free Radical Metabolism

WANG Honglei, QIU Yinxia, WANG Yunbo, et al

Physical Education Department, Mudanjiang Normal College, Mudanjiang Helongjiang, 157011, China.

Free radical research has become a key research hotspot in sports injury, sports nutrition, exercise training and other important research. this article through the literature material law, logic analysis from the analysis of the biological basis of free radicals, expounds the types, mechanism of free radical and eliminate the way. From the different ways of movement（an exhaustion exercise, aerobic exercise, anaerobic exercise）and sports nutrition analysis and summary without movement mode and the influence of different factors on free radical metabolism. Come to the conclusion and puts forward the existing problems in development of exercise on free radical metabolism, for sports training to provide theoretical basis for the further study of the metabolism of free radical and realistic significance.

Free radicals; Antioxidant; Sports training

1007―6891（2018）03―0032―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2018.03.09

G804.7

A

2018-01-02

2018-02-27

牡丹江師范學院青年科研項目QN201624。