李文龍 (平頂山學(xué)院體育學(xué)院 河南平頂山 46700)
籃球運動是一項攻防隨機(jī)變換的速度力量型競技體育項目,其需要較高的專項速度、整體力量與運動耐力等身體素質(zhì)。在競技過程中,籃球運動是一種既有短時間的沖刺、跳躍、傳球、投籃等技術(shù)動作,又有長時間的來回奔跑、移位、攻守對抗等的運動。因此,籃球運動是一項要求運動員有較高競技能力的體育項目,因而提高籃球運動員的競技能力對比賽的勝負(fù)起著決定性的作用。硒是對機(jī)體具有多種生物學(xué)效應(yīng)的微量元素,其生理功能的主要表現(xiàn)形式是硒蛋白。硒蛋白的主要生理功能有:抗氧化抗損傷、清除自由基、調(diào)節(jié)激素平衡以及維持機(jī)體免疫能力等。有研究證實,硒缺乏會導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)損傷或疾病,而及時補(bǔ)充硒可預(yù)防疾病的發(fā)生。無機(jī)硒有一定的毒性及蓄積性,長期攝入對機(jī)體會產(chǎn)生不良后果,硒蛋白等有機(jī)硒的安全性較高。有實驗表明,大鼠長期攝入硒蛋白后,其肝腎等組織中無明顯蓄積,且對機(jī)體無毒副反應(yīng)。因此,目前市售的含硒制品中,主要以有機(jī)硒為主。近年來運動營養(yǎng)學(xué)指出,硒蛋白在抗運動疲勞領(lǐng)域有較好的使用價值。本研究從硒蛋白的種類和結(jié)構(gòu)出發(fā),分析硒蛋白的生物學(xué)功能,為探討含硒蛋白運動補(bǔ)劑對籃球運動員競技能力的影響提供一定的參考依據(jù)。
硒主要有無機(jī)硒和有機(jī)硒兩種形態(tài),前者主要有亞硒酸鹽及硒酸鹽,對人體毒性較大且生物利用度低,不易被人體吸收;后者主要有硒代氨基酸、硒肽及硒蛋白等。自然界植物從土壤中吸取各種形態(tài)的硒,被人類通過飲食攝入后,通過物質(zhì)代謝轉(zhuǎn)化為以硒代半胱氨酸和硒代甲硫氨酸為主的有機(jī)硒,并通過酶促反應(yīng)來發(fā)揮作用。機(jī)體內(nèi)已知有25種基因編碼硒蛋白,其中包含有:谷胱甘肽過氧化物酶系(5個基因)、碘化甲狀腺原氨酸脫碘酶系(3個基因)、硫氧還蛋白還原酶系(3個基因)、硒磷酸合成酶(1個基因)、蛋氨酸硫氧化物還原酶(1個基因)、硒蛋白P、硒蛋白S等。
硒蛋白的生物學(xué)功能主要由其構(gòu)建的硒酶來實現(xiàn),主要有谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、硫氧還蛋白還原酶(TrxR)、甲狀腺素5’脫碘酶(T45’-D)、硒蛋白P及其他硒蛋白。GSH-Px是人體內(nèi)主要的自由基清除劑,其氧化還原能力是維生素E的50倍~500倍,其可將還原性谷光甘肽催化為氧化型谷胱甘肽的同時將有毒的過氧化物還原為無害的羥基化合物,阻斷羥自由基、氧自由基、有機(jī)過氧自由基等攻擊生物大分子,減輕脂質(zhì)過氧化反應(yīng)產(chǎn)生的損傷作用,發(fā)揮抗氧化作用,緩解機(jī)體氧化損傷。有實驗表明,純化的恩施碎米薺含硒蛋白能有效清除羥自由基、超氧陰離子自由基及丙二醛,其喂養(yǎng)小鼠后提高了小鼠血中硒含量,其抗氧化能力亦增強(qiáng)。也有實驗表明,給老齡小鼠分別喂食普通大米肽、富硒大米肽及硒代蛋氨酸后比較小鼠體內(nèi)抗氧化能力,食用富硒大米小鼠抗氧化能力評價指標(biāo)優(yōu)于食用硒代蛋氨酸,兩者改善程度明顯優(yōu)于食用普通大米。TrxR是另一套抗氧化系統(tǒng),可調(diào)控機(jī)體氧化還原平衡,抵御機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)。TrxR水平降低會抑制細(xì)胞的生長。同時,TrxR有抑制炎癥反應(yīng)的作用。T45’-D可使甲狀腺素(T4)轉(zhuǎn)化為活性更強(qiáng)的三碘甲狀腺原氨酶(T3),對甲狀腺素的生理功能有重要的作用。有報道顯示硒蛋白P是一種硒轉(zhuǎn)運蛋白,有較好的還原能力,也有學(xué)者認(rèn)為其可能是氧化還原酶。
近年來有研究顯示,硒蛋白能夠升高機(jī)體抗體水平、提高機(jī)體免疫應(yīng)答、抑制炎癥反應(yīng),進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體免疫力。硒能升高血液中免疫球蛋白水平,增強(qiáng)機(jī)體特異性免疫和非特異性免疫。有實驗表明,多種硒蛋白如GPx1、GPx4、SeIS等會結(jié)合在傷口愈合處,可以起抑制炎癥反應(yīng)、抗氧化、清除氧硝酸鹽的作用。硒蛋白增強(qiáng)免疫力的作用主要是因為其可提升吞噬細(xì)胞的存活率。有研究表明,給飼養(yǎng)的不同小鼠以不同硒含量的硒蛋白,食用含硒量高的小鼠具有較高的免疫力,其原因可能是GSH-Px活性被增強(qiáng)。硒蛋白主要以抗氧化介導(dǎo)和免疫因子介導(dǎo)2種形式參與機(jī)體免疫機(jī)制調(diào)節(jié)。當(dāng)細(xì)菌等致病微生物侵犯機(jī)體時,體內(nèi)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞會產(chǎn)生具有免疫信號傳導(dǎo)作用的活性氧來氧化病原體,而過多的活性氧不僅會氧化病原體,其對正常細(xì)胞亦有損傷并引發(fā)過度免疫產(chǎn)生。硒蛋白能清除過多的活性氧使機(jī)體正常細(xì)胞免受損傷。白細(xì)胞介素2是能夠促進(jìn)T淋巴細(xì)胞增殖,并誘導(dǎo)其產(chǎn)生細(xì)胞因子的多功能免疫調(diào)節(jié)因子。有研究表明,硒蛋白K可通過影響機(jī)體鈣離子濃度而影響白細(xì)胞介素2的表達(dá),從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。
因此,人體需要足夠的硒蛋白來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能,否則會影響T淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞的增殖和分化。其次,硒蛋白通過清除自由基抗氧化,可有效抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)減少自由基等對機(jī)體的損傷而增強(qiáng)機(jī)體免疫力。
機(jī)體甲狀腺素在甲狀腺合成,在其合成過程中有一定量的H2O2參與,而將H2O2維持在平衡狀態(tài)需要GSH-Px。而GSH-Px含量與硒蛋白有關(guān),當(dāng)機(jī)體硒蛋白缺乏時,GSH-Px亦隨著減少,從而影響H2O2的平衡,導(dǎo)致甲狀腺素的合成不能正常進(jìn)行。甲狀腺素合成減少不僅造成劇烈運動時、運動后體內(nèi)糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)及能量代謝紊亂,還會導(dǎo)致交感神經(jīng)興奮性降低,導(dǎo)致機(jī)體反應(yīng)遲鈍,從而影響運動員運動能力。
硒可與重金屬結(jié)合,生成螯合物排出體外,從而降低了因重金屬蓄積而導(dǎo)致的對肝、腎、中樞神經(jīng)等重要器官的毒害。硒蛋白不僅可抑制重金屬在體內(nèi)的吸收,促進(jìn)重金屬在體內(nèi)的排泄,還可抑制重金屬對機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的破壞。
硒具有較高抗氧化能力,對人體健康有重要作用。如硒被認(rèn)為是肝病的天敵,其可保護(hù)肝臟,提高肝臟抗病能力,防止肝病反復(fù)發(fā)作,且可預(yù)防肝纖維化;硒可促進(jìn)胃黏膜的修復(fù),利于胃病的控制;補(bǔ)硒可以修復(fù)胰島細(xì)胞,恢復(fù)其正常分泌功能,利于維持血糖穩(wěn)定;硒清除自由基對腦功能的損害,且對抑郁、焦慮等不良情緒有效;硒具有抗癌抗腫瘤作用等。
多數(shù)研究表明,硒蛋白能幫助提升機(jī)體的運動能力。有研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)充硒蛋白的小鼠,持續(xù)游泳的時間明顯長于安慰劑小鼠,平均每只小鼠延長12.44min。也有動物實驗表明,硒缺乏時機(jī)體的酶活性在低強(qiáng)度的運動時即被抑制,而當(dāng)硒充足時即使較強(qiáng)的運動應(yīng)激仍可保持較好的酶活性,以此來滿足機(jī)體的代謝需求。
在進(jìn)行籃球運動時,運動員耗氧量會增加。為了適應(yīng)高耗氧量,機(jī)體會產(chǎn)生一系列生理、生化變化。硒蛋白提高機(jī)體運動能力的機(jī)制主要表現(xiàn)在:(1)在進(jìn)行籃球運動時,機(jī)體需要大量的氧氣來完成ATP的合成,而紅細(xì)胞是機(jī)體的輸氧細(xì)胞,需通過變形才能通過比自身直徑小很多的毛細(xì)血管。有研究表明,硒蛋白可提高紅細(xì)胞膜的流動性,利于其變形,從而讓其順利經(jīng)過毛細(xì)血管給機(jī)體帶來更多氧氣。(2)當(dāng)籃球運動員因大量運動導(dǎo)致機(jī)體耗氧量增加時,血液中的紅細(xì)胞會代償性增加,致使血液黏稠度增加最終導(dǎo)致心排出量降低、氧傳輸受阻、能量合成減少及運動能力下降。有研究表明,補(bǔ)充含硒蛋白運動補(bǔ)劑能降低運動員紅細(xì)胞壓積,使血液黏稠度下降,從而提高血液攜氧能力。因此,籃球運動員補(bǔ)充含硒蛋白運動補(bǔ)劑可幫助機(jī)體在缺氧環(huán)境下提高血液供氧能力,保持較好的運動能力。(3)硒對心肌細(xì)胞具有保護(hù)作用,可恢復(fù)劇烈運動所致的心肌缺血再灌注損傷。世界各國學(xué)術(shù)界均表明,缺硒會對心肌細(xì)胞有損傷,而補(bǔ)硒可以保護(hù)心肌細(xì)胞免受損傷,增強(qiáng)機(jī)體供氧能力。有研究表明,硒不足會導(dǎo)致心肌被過氧化物損傷,甚至出現(xiàn)細(xì)胞凋亡,而補(bǔ)硒可改變這一情況。有動物實驗表明,給小鼠服用富硒枸杞液,可提高其心肌細(xì)胞內(nèi)的銅、鐵、鋅、鎂等微量元素的含量,延長小鼠運動時間。(4)硒可提高機(jī)體免疫功能,進(jìn)而間接提升機(jī)體運動能力。有實驗顯示,給長期訓(xùn)練的小鼠補(bǔ)充硒,其脾淋巴細(xì)胞的脂多糖和刀豆球蛋白顯著提升,而沒有補(bǔ)硒的小鼠外周血非特異性酯酶顯著下降。
硒蛋白營養(yǎng)補(bǔ)劑能降低高強(qiáng)度運動應(yīng)激對機(jī)體的運動損傷。主要表現(xiàn)在:(1)機(jī)體大負(fù)荷運動時會產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物,如活性氧自由基及脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物。GSH-Px在清除這些對機(jī)體運動能力有損傷作用的物質(zhì)中起重要作用。而GSH-Px是一種含硒蛋白,當(dāng)機(jī)體因為運動消耗過多硒之后體內(nèi)硒不足,GSH-Px的活性降低,不僅會導(dǎo)致機(jī)體運動能力下降,且過多的自由基會對機(jī)體造成不同程度的損傷。機(jī)體脂質(zhì)過氧化反應(yīng)程度會隨著運動激烈程度增加而加強(qiáng),而硒抑制這種反應(yīng)的能力也隨之增強(qiáng)。機(jī)體長期保持在適宜硒水平能降低應(yīng)激反應(yīng)對機(jī)體的損傷。(2)在長時間高負(fù)荷的運動中,由于供氧不足,機(jī)體會先進(jìn)行無氧酵解產(chǎn)生能量,乳酸是機(jī)體無氧酵解的主要產(chǎn)物。乳酸堆積會使機(jī)體細(xì)胞內(nèi)的H+升高,減少骨骼肌細(xì)胞Ca+釋放減弱肌肉的收縮,從而產(chǎn)生運動性疲勞,導(dǎo)致籃球運動員的競技能力下降。給20名游泳運動員服用含硒蛋白運動補(bǔ)劑,通過實驗得知,觀察組最大運動時間及最大運動距離均優(yōu)于對照組,且血中CK、血尿毒氮、Hb、促紅細(xì)胞生成素、血清游離睪酮等值波動不明顯,與運動前相近,且明顯高于對照組。4周后,觀察組運動員運動性疲勞的發(fā)生率僅為20%,而對照組高達(dá)50%。也有實驗證實,小鼠喂食壺瓶碎米薺含硒蛋白,其負(fù)重游泳時長明顯延長,可能與硒蛋白提高小鼠體內(nèi)乳酸清除能力,延緩運動性疲勞的產(chǎn)生有關(guān)。(3)睪酮是維持機(jī)體肌肉強(qiáng)度與質(zhì)量,提升體能的重要物質(zhì),當(dāng)籃球運動員睪酮水平降低時會導(dǎo)致其競技能力下降。而長時間、高強(qiáng)度的籃球運動常常會導(dǎo)致機(jī)體睪酮水平下降,從而使機(jī)體產(chǎn)生疲勞,而硒蛋白的補(bǔ)充可使機(jī)體睪酮水平維持在正常水平,延緩運動性疲勞的產(chǎn)生。已有動物實驗證實,缺硒會導(dǎo)致大鼠血清中睪酮含量下降。因此,籃球運動員應(yīng)注意硒蛋白的補(bǔ)充,以免引起血清睪酮水平的下降而影響運動能力。
長期、大量、高強(qiáng)度訓(xùn)練是提高籃球運動員競技能力的重要手段,而運動員競技能力提高需要預(yù)防和延緩運動性疲勞的產(chǎn)生,促進(jìn)運動后疲勞的盡快恢復(fù)。硒蛋白是對機(jī)體具有重要生理功能的物質(zhì),其在改善運動性疲勞,提高籃球運動員競技能力上發(fā)揮著重要作用。因此,可結(jié)合籃球運動員需求,適當(dāng)選擇含硒蛋白運動補(bǔ)劑,從而使籃球運動員能力實現(xiàn)最大化提升。