运动训练与补充ω-3PUFA对人体健康的影响研究进展

唐晖 雷雨 易文波湖南科技大学体育学院（湘潭 40） 湘潭大学

人类健康是由遗传和环境相互作用决定的［1］，其中饮食和运动是两个起主要作用的环境因素。人类学、营养学和基因学研究表明，人类饮食，包括能量摄入和能量消耗，主要的变化发生于近150年，具体表现为摄入脂肪种类和数量［2，3］。ω-3多不饱和脂肪酸（Omega-3 polyunsaturated fatty acids，ω-3PUFA）和运动都影响基因表达，遗传变异反过来也影响人体对饮食和运动的反应。目前，随着生活方式的改变，代谢综合症在各年龄段流行，其主要特点是增加了饱和脂肪酸、ω-6多不饱和脂肪酸（Omega-6 polyunsaturated fatty acids，ω-6PUFA）以及反式脂肪酸的摄入，减少了 ω-3PUFA摄入［4，5］。目前西方饮食结构缺乏ω-3PUFA，ω-6PUFA与ω-3PUFA的比例是 10 1到20 1，而非 1 1（对野生动物［6］和人类有益的可能比例）。由于ω-6PUFA和ω-3PUFA影响细胞的新陈代谢和基因表达，形成和保持ω-6PUFA和ω-3PUFA的平衡摄入对人体健康更有利。本文就运动训练与补充ω-3PUFA对人体健康的影响相关报道进行综述。

1 ω-3PUFA的生物学作用

在二十世纪末二十一世纪初，人们针对ω-6PUFA与ω-3PUFA开展了许多研究和实践调查。现在知道ω-3PUFA是人体生长发育的基础，对冠心病形成与发展起着重要的预防作用［7-9］，并有助于控制高血压、糖尿病、关节炎和其他自主免疫系统障碍以及防治癌症的作用［10，11］。

多不饱和脂肪酸又叫多烯酸，是指分子结构中含有二个或二个以上不饱和双键的脂肪酸。ω-3PUFA是指第一个双键出现在碳链三位的多不饱和脂肪酸；同样，第一个双键出现在六位的多不饱和脂肪酸叫ω-6PUFA。多不饱和脂肪酸对人体机能有广泛的生物学功能，如ω-3PUFA摄入可影响胆固醇的吸收、血浆甘油三酯浓度、全血粘度、心肌免疫力、抗肿瘤和神经系统的发育，还具有抗炎症反应、抗氧化、增加瘦素表达、抑制肥胖发生［12］等生物效应。

亚油酸（linoleic acid，LA，属于 ω-6PUFA）和 α-亚麻酸（α-linolenic acid，ALA，属于 ω-3PUFA）和它们的长链衍生物是动植物细胞膜的重要组成成分。当人类摄取富含ω-3PUFA的食物（如鱼肉和鱼油）时，二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA，属于 ω-3PUFA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA，属于ω-3PUFA）取代了细胞膜中的部分ω-6PUFA，如花生四烯酸（arachidonic acid，AA，ω-6PUFA），尤其在血小板、红细胞、嗜中性粒细胞、单核细胞和肺细胞的细胞膜。因此，摄取多不饱和脂肪酸EPA和DHA会导致：（1）减少前列腺素 E2代谢物的产生量；（2）降低血栓素A2（一种强效血小板黏合和血管收缩剂）浓度；（3）减少白细胞三烯B4的形成，它是一种诱导炎症以及白细胞强效趋向剂和黏合剂；（4）增加血栓素A3浓度，它是一种弱的血小板黏合剂和血管收缩剂；（5）增加环前列腺素PGI3和不降低PGI2（PGI3和PGI2对血管扩张和抑制血小板黏合具有积极作用），从而导致环前列腺素总量增加；（6）增加白细胞三烯 B5，它是一种弱诱导炎症和趋化剂的物质［13，14］。

ω-6PUFA在人类饮食中的量增加，使AA中产生大量的类花生酸代谢物（如前列腺素、血栓素、白细胞三烯、羟基脂肪酸和脂氧素）比摄入的ω-3PUFA（尤其是EPA）的量要多。从AA中获得的类花生酸在低剂量时更具生物活性，而如果大量摄入，就会导致血栓症和动脉粥样硬化，以及过敏和炎症性疾病的产生和发展。这样，富含ω-6PUFA的饮食容易导致血栓形成，伴随血液黏性、血管痉挛和血管收缩增加。患有高胆固醇血症、高脂蛋白血症、心急梗死及其他形式的动脉粥样硬化性疾病、II型糖尿病、肥胖和高甘油三酯血症的患者血流较慢［15，16］。动脉粥样硬化是II型糖尿病主要的并发症。血小板中ω-6PUFA与ω-3PUFA比例的升高，在一定程度上导致了心血管疾病高死亡率［17］。由于饮食ω-6PUFA与ω-3PUFA比例的增加，导致了II型糖尿病的流行［18］。

有关ω-3PUFA降血脂、抗血栓形成和抗炎症的作用已在动物体、组织培养和细胞实验中进行了广泛的研究［19］。早期研究集中于类花生酸代谢机制，最近则集中在对基因表达的影响［20］。先前研究表明，无论是通过细胞磷脂酶从膜磷脂中释放还是从饮食和其他细胞外环境中获得，脂肪酸都是重要的细胞信号分子。它们能充当肌醇磷脂和环腺苷酸信号转导通路的第二信使或其替代物。它们也能成为分子调节器，促使细胞对细胞外信号做出反应［21］。研究表明多不饱和脂肪酸能迅速而直接地改变特异性基因的转录［22］。

LA及其在饮食中与ALA的比率对ALA代谢转化成长链ω-3PUFA非常重要。Dwarkanath［23］的研究表明，若保持饮食AL恒量，3.7gALA可产生0.3g长链ω-3PUFA与11gALA转化为1g长链ω-3PUFA（EPA）的生物效应相似。因此，比率约为4（15g LA：3.7g ALA）的浓度适合转化。Emken等人的研究显示，饮食摄入的能源物AL从4.7%增加到9.3%，将导致ω-6PUFA和ω-3PUFA发生饱和竞争，结果使含重氢的长链代谢物ALA减少约50%［24］。Mantzioris发现，增加饮食中ALA和EPA的量进行3～6周干预后，血浆膜磷脂浓度上升；Dihomo-γ-亚麻酸（ω-6PUFA）浓度降低，但AA没有变化，在 6周后长链ω-6PUFA与ω-3PUFA比率下降比3周时更大；减少ω-6PUFA与ω-3PUFA比例与富含ALA的植物油可能影响血栓形成。补充ALA后，血磷脂长链ω-3PUFA含量增加及降低血小板聚合，但这种补充没有改变甘油三酯浓度。其它研究认为，仅只有长链ω-3PUFA（EPA+DHA）具有降低甘油三酯的效应［25］。

2 ω-3PUFA补充对人体运动能力的影响

2.1 运动训练对人体肌细胞膜磷脂ω-3PUFA脂肪酸构成的影响

脂肪酸是人体肌肉细胞膜的重要组成部分［26］。研究表明，运动本身能影响细胞膜磷脂脂肪酸的组成。安德森等研究发现［27］，6周低强度运动训练导致肌肉膜磷脂脂肪酸显著变化，AA显著减少，ω-3PUFA比率增加。Helge等［28］的研究也显示，有规律的训练能影响人类骨骼肌磷脂脂肪酸的组成。他们认为，有规律的训练首先对底物变化和存储产生影响，从而诱导肌肉膜磷脂脂肪酸组成发生适应性变化。训练能提高胰岛素敏感性，反过来影响能量供应调制效能状况。胰岛素反应也与骨骼肌肉结构脂的具体模式相关。

Helge［29］等通过对4周规律运动训练的研究，发现肌肉膜磷脂脂肪酸构成发生变化；因此，运动训练有可能是肌肉膜磷脂脂肪酸组成的调节器。训练前后ω-9多不饱和脂肪酸（Omega-9 polyunsaturated fatty acids，ω-9PUFA）的比率从18 1到16 0，暗示训练引起△9-脱氢酶活性增强。Helge等的研究未发现AA降低，但Andersson研究［27］的结果与之相反，有规律的运动训练未改变肌肉甘油三酯脂肪酸组成，表明有规律的运动训练对肌肉磷脂脂肪酸组成的影响与肌肉甘油三酯脂肪酸的组成变化没有直接联系。运动增加部分油酸在肌肉甘油三酯中的含量很有意义，表明运动中或运动后优先补充和摄入油酸，可能有利于机体运动能力的提高和肌细胞的修复。

2.2 运动中补充ω-3PUFA对心肌耗氧量及动脉血流的影响

ω-3PUFA主要通过与细胞膜结合来调节细胞信号传递，这对心脏特别重要。动物实验研究表明摄入ω-3PUFA有显著的抗心律失常作用。临床研究显示，适量摄入ω-3PUFA能降低突发性心律失常发生的死亡率［30，31］。实验表明，补充鱼油能增加心脏自身的运氧能力。Peoples等［32］研究食用鱼油是否可能改善心肌氧耗和延迟长时间运动疲劳的出现时间，他们采用双盲实验评价公路自行车耐力运动员补充鱼油后的作用。受试对象随机食用1g鱼油（325mg DHA，65mg EPA）或橄榄油，对照组服用安慰剂，自行车运动员每天食用8颗胶囊（3.12mg/d）共 8周。结果表明ω-3PUFA降低心率，减少心肌氧耗；降低长时间运动的主观疲劳感。然而，补充ω-3PUFA对提高运动能力和延迟运动疲劳没有显著作用。在有规律的运动中，每天服用5gω-3PUFA促进运动诱导肱动脉舒张和血流量增加，而红花油没有这种效果［33］。另有研究显示，补充ω-3PUFA对耐力运动有益，其作用途径可能是激活了超氧化物歧化酶和过氧化氢酶［34］。

2.3 耐力训练以及补充ω-3PUFA对骨骼肌和心肌脂肪酸结合蛋白的影响

耐力训练和补充ω-3PUFA（EPA、DHA）影响大鼠骨骼肌和心肌的细胞质脂肪酸结合蛋白（FABPC）浓度［35］。食用ω-3PUFA八周后观察到趾长伸肌FABPC浓度提高300%，腓肠肌提高250%，比目鱼肌提高50%，心肌提高15%；肌内没有积累甘油三酯且柠檬酸合成酶活性未见变化。ω-3PUFA调节脂肪酸代谢相关基因，可能通过氧化酶来增强受体活性而增加FABPC浓度。研究结果显示，运动训练和补充ω-3PUFA均影响肌肉FABPC浓度。在运动训练中，脂肪和糖原是为肌肉提供能量的两种能源，能量供给受运动强度、持续时间和训练前饮食的影响。耐力训练时补充ω-3PUFA可提高肌肉有氧能力和促进脂肪氧化［36］，从而减少糖原消耗速率，延迟疲劳的出现。

2.4 补充ω-3PUFA预防或降低优秀运动员运动诱发的支气管收缩（EIB）

免疫系统在长时间大强度练习后产生不利变化，主要发生在皮肤、上呼吸组织黏膜、肺、血液和肌肉组织。尽管还无确切解释，大多数运动免疫学者认为，由于免疫功能受损（可能持续3～72小时）的“开窗”，可能使病毒和细菌获得存活的机会而增加了亚临床和临床感染的风险。

在饮食中补充ω-3PUFA对抑制优秀运动员运动诱发的EIB有明显保护作用，这极有可能得益于它们的抗炎症功能。EIB导致运动后呼吸道暂时变窄，引起机体运动后肺部功能减弱。优秀运动员与非一般运动员及普通人相比，EIB发生较多。优秀运动员EIB和哮喘的高患病率，以及喘鸣、胸闷、异常呼吸困难、咳嗽和浓痰等已有研究［37，38］。优秀运动员EIB相对高发可能是运动过度、长期暴露在过敏原和对支气管的过度刺激以及过度吸入干冷空气而引起的［39］。

研究表明，呼吸道暂时脱水能释放组胺、神经肽和AA代谢物、白细胞三烯和前列腺素这样的炎性介质，导致支气管平滑肌收缩。重复高强度运动本身可能通过释放炎性细胞因子而导致EIB的发展［40］。有关越野滑雪运动员调整呼吸道的研究和EIB在药理学动因上无法预防的事实证明，EIB 完全不同于哮喘［41，42］。mickleborough等［43］进行了随机双盲交叉研究，来证明是否可通过每天饮食中补充3.2g EPA和2.2g DHA降低EIB。研究显示，饮食ω-3PUFA能改善肺功能；同时，补充ω-3PUFA降低了白细胞三烯、E4、9α、11β- 前列腺素 F2、LTB4、肿瘤坏死因子α和白细胞介素-1β浓度。这项对10名有EIB和10名无EIB的优秀运动员的小范围研究表明，补充ω-3PUFA对抑制优秀运动员发生EIB有明显保护作用。

3 ω-3PUFA补充与运动训练对人体健康的影响

3.1 运动和ω-3脂肪酸与胰岛素抵抗

研究表明，耐力训练能提高胰岛素敏感性［44，45］。长时间有规律的训练将导致人［46］或大鼠［47］肌肉膜磷脂含量增加和磷脂脂肪酸组成的变化。Gudbjarnason［48］研究显示，多次补充肾上腺素引起儿茶酚胺应激，从而导致心肌磷脂脂肪酸组成的变化。在Helge等［29］研究中，儿茶酚氨应激是由于AA与DHA含量增加引起的，而并未发现LA降低。然而，两个研究表明增加DHA摄入量和ω-6PUFA/ω-3PUFA比率降低是一致的。单腿亚极量运动实验结果显示，运动仅导致循环血儿茶酚氨浓度适度上升［49］。

胰岛素敏感性被证明与肌肉磷脂脂肪酸构成相关［50］。研究显示，增加ω-3PUFA和降低肌膜内ω-6PUFA与ω-3PUFA的比率与细胞膜流动性增加相一致，并与胰岛素受体数目增加和胰岛素结合增强相关［51］。在Helge等［28］的研究中，运动训练后，增加ω-3PUFA摄入和降低ω-6PUFA与ω-3PUFA的比率，可提高胰岛素敏感性，且胰岛素受体数目增加可能是长期训练的结果。运动和ω-3PUFA都能增加胰岛素敏感度和预防高血糖症。

3.2 ω-3PUFA与运动和肥胖

运动有利于增加脂肪消耗，在保持体重方面有重要作用，肥胖症的增多与缺乏运动的关系甚于过度饮食。2004年Hwalla在雅典召开的第五届国际营养学健康大会上宣读了《青少年肥胖和体育活动》。该文首次以全国人口为研究对象，其结果表明，青少年肥胖主要由缺乏体育活动引起，而男性比女性更糟［52］。为了控制肥胖，他推荐包括在卫生专业人士、家庭、学校、企业和医护机构中引入多元化干预策略来增加体育活动的机会和项目。

ω-3PUFA和运动都有抵抗肥胖的作用。肥胖通常是脂肪细胞体积增大和数目增多引起，脂肪细胞的形成是关键因素，因为成熟的脂肪细胞在体状态下不能分裂或转化成其它细胞［53］。由于饮食不平衡，必需脂肪酸ω-6PUFA摄入过高而ω-3PUFA摄入则偏低而导致肥胖在各年龄阶段常见。

由于人类长期摄入膳食脂肪酸，使其与脂肪组织生长的关系比动物更难以评定。母鼠喂富含LA或饱和高脂肪膳食，哺乳幼仔17天，白色脂肪组织分别呈现增生或肥大［54］。但喂食富含EPA和DHA的鱼油可以防止大鼠发生肥胖［55］，大鼠断奶后，用富含ALA的脂肪酸喂食，同样可防止脂肪组织过度增长。AA和饱和脂肪酸能够促进脂肪组织的发展。近几十年以来，由于人们饮食中ω-6PUFA与ω-3PUFA比例过高和身体活动减少导致肥胖人数剧增，因此，可通过补充ω-3PUFA起到抑制脂肪细胞分化，诱导细胞凋亡，促进脂肪细胞脂解的作用，进而预防肥胖。

3.3 降低心血管疾病

富含LA的饮食降低了胆固醇。饮食LA可促进LDL胆固醇氧化［56］、增加血小板凝集反应［57］、抑制免疫系统［58］。与此相反，ALA摄入量与抑制凝血及血小板活性、凝血酶的反应［59］和控制AA代谢相关［60］。在临床研究中，ALA有助于降低血压［61］。Ascherio等人的研究显示，ALA与人类患冠心病的风险成负相关［62］。

研究显示，增加ω-3PUFA摄取量可以通过以下途径降低心血管疾病发生率：①阻止心率不齐的发生，心率不齐可能导致心脏突死；②降低血栓的发生概率，血栓导致血管阻力增大、心脏受损；③降低血清甘油三酯水平；④减少动脉粥样硬化斑块形成；⑤增强血管内皮细胞功能；⑥降低血压；⑦降低炎症发生［63，64］。

3.4 对II型糖尿病的作用

心血管疾病是导致糖尿病患者死亡的主要原因，II型糖尿病患者常常血脂过高（200mg/dl以上），而研究认为补充ω-3PUFA可以显著降低糖尿病患者血清低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯水平［65］。尽管高血脂患者补充大量ω-3PUFA后LDL-C水平降低，但禁食后患者血糖和血色素水平并未升高。在对5103名女性II型糖尿病患者的研究中，患者在实验开始阶段并未同时患心血管疾病或者癌症，结果发现，在16年实验期间补充高剂量鱼油后，患者患冠心病的概率显著下降。迄今为止，没有证据显示长期服用EPA和DHA会对高血糖患者产生副作用。

3.5 对癌症的影响

和普通细胞不一样，肿瘤细胞增殖和扩散非常迅速，并对细胞正常凋亡有抵抗力。研究发现，从海洋生物中提取的多不饱和脂肪酸可抑制体外培养的乳腺、前列腺和结肠癌细胞增生，促进细胞凋亡，抑制体内结肠和直肠粘膜培养的癌细胞增殖。动物模型研究表明，增加EPA和DHA摄入可抑制乳腺、前列腺和肠癌细胞增殖。在众多临床试验研究中，仅有少数发现摄食ω-3PUFA与人体乳腺癌、前列腺癌以及肠癌的发生率之间存在负相关［66］。但也有调查显示鱼类摄取和癌症发病率之间存在较强的负相关。可以肯定补充ω-3PUFA有抗癌作用，但对补充ω-3PUFA的推荐摄入量有待进一步研究。

3.6 ω-3PUFA和心理健康

研究显示，补充ω-3PUFA对中枢神经系统和心理健康，特别是抑郁症具有积极作用，也能在预防阿尔茨海默氏症，注意力缺陷障碍，情感障碍，躁郁症和精神分裂症，对人体产生有利影响［67-72］。

目前，研究证明，补充ω-3PUFA对心理障碍（如情感障碍和抑郁症）非常有用。流行病学数据证明，低ω-3PUFA摄入和高比率的抑郁紧密相关；此外，ω-3PUFA对未受控制的单相抑郁症的临床作用研究显示，增加脂肪酸 EPA和 DHA摄入可降低抑郁症发生比率［73］；ω-3PUFA也是抑郁病人最有效果的抗抑郁症剂［68］。除了抑郁症，其他脑部疾病如精神分裂症、老年痴呆症、注意力缺失症、酗酒、迟发性运动障碍和暴力都与ω-3PU FA摄入过低相关［74，75］。而且，低ω-3PUFA与抑郁症和心血管病相关［76］；实际上，抑郁症先于心血管疾病，抑郁患者更有可能因心血管疾病而导致死亡。

4 运动员补充ω-3PUFA的合适剂量及可能的副作用

由于摄入大量ω-6PUFA，导致大强度运动引起自由基过多和损伤性炎症加剧，富含EPA和DHA的鱼油被用来消除由于运动而产生的炎症状态［77］，对于大部分运动员（特别是休闲水平）建议每天补充EPA和DHA（1～2）g，摄入 EPA与 DHA比例为 2∶1［78］。每天摄入 1～2g EPA和DHA能防止肌肉和关节炎症［79］。Tartibian等的研究证明，摄入ω-3PUFA能够有效减轻离心运动所致的延迟性肌肉酸痛［80］。因此，运动员补充ω-3PUFA更重要。推荐ω-3PUFA摄入量如下：一般水平锻炼者（EPA和DHA）补充1～2g/d，规律运动训练和集体项目运动员补充（EPA和 DHA）2～4g/d，高水平耐力运动员补充（EPA和 DHA）6～8g/d，且 EPA 与 DHA 比例均为 2∶1［78］。个体补充ω-3PUFA的基本方法是依据其运动强度和饮食习惯确定EPA和DHA摄入量。

对ω-3PUFA的副作用还存在争议，如病人在服用阿司匹林或华法林的同时过度使用ω-3PUFA（一般超过3g/d）可引起出血可能增加［81］。当摄入ω-3PUFA量非常大时可能引起体内岀血。此外，ω-3PUFA氧化后形成的氧化物可能降低糖尿病患者对血糖的控制，抑制免疫和新陈代谢，降低抗感染能力，增加细菌感染可能性，增加某些个体LDL的聚集。因此，在某些特殊情况下，应谨慎补充ω-3PUFA，以避免产生不良效应。

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