急性运动对男性血浆总抗氧化状态和抗氧化酶活性的影响

李月红

（巢湖学院体育学院，安徽巢湖238024）

急性运动对男性血浆总抗氧化状态和抗氧化酶活性的影响

李月红

（巢湖学院体育学院，安徽巢湖238024）

为了探讨急性运动对总抗氧化状态（TAS）和抗氧化酶活性的影响，对健康未经训练的男性进行了3种不同功率的自行车测试，然后在每种运动前后随即取静脉血样，采用分光光度法测定TAS和酶活性.研究结果表明：与运动前相比，受试者在持续递增运动、剧烈运动直到力竭和亚极量运动30 min后的总抗氧化状态（TAS）、血浆过氧化氢酶活性（CAT）、谷胱甘肽还原酶（GR）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）及超氧物歧化酶（SOD）的活性均有所提高，并且上升幅度达到显著水平（P＜0.05）.因此，在极量及亚极量运动后总抗氧化状态和血浆抗氧化酶活性增加.

抗氧化防御；总抗氧化状态；未经训练男性

1 前言

运动训练通过全身，尤其是肌肉组织增加氧耗.高强度运动中摄氧量增加伴随血浆中活性氧（ROS）和脂质过氧化标志物的过量产生［1，2］.另外，抗氧化酶，构成对由运动引起的ROS影响的防御机制.已有研究报道，高强度运动中抗氧化剂水平的缺乏和ROS的表达和清除自由基的生物系统能力不平衡，导致细胞氧化还原稳态受损和脂质、蛋白质的氧化损伤，从而导致细胞和组织氧化应激［3］.氧化应激，是已经确认的细胞损伤机制，在很多疾病的发生起重要作用，如糖尿病、癌症、心血管疾病、流感等［4］.另一方面，根据相关研究，规律运动导致肌肉中抗氧化酶水平和活性增加，修复因ROS和脂质过氧化产生的损伤［5－7］.

所有有机体都具有抗氧化系统抵抗ROS/RNS产生.抗氧化剂的浓度低于可氧化物质，都能显著推迟或阻止物质氧化［8］.分为酶类和非酶类抗氧化剂.酶类抗氧化剂是一种低分子量蛋白质，其通过催化化学反应解毒肌肉和组织中自由基而使氧化损害最小化，可以通过特异性基因氧化还原反应再合成，主要是影响DNA转录蛋白的结合.运动中，自由基产生能激活不同的氧化还原敏感转录因子，包括NF－κB，其可以诱导一些抗氧化酶表达的增加［9］.非酶类抗氧化剂一般是小分子物质能直接清除ROS，防止自由基损害脂肪、蛋白质、核酸.谷胱甘肽是细胞内的一个重要的抗氧化剂，当作为其作为清除剂时，通过谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）转换为氧化形式（GSSG）.通过谷胱甘肽还原酶（GR）转换为还原形式.此外，人和动物经过长期剧烈运动后更能抵抗氧化损伤［10］.Fisher等研究高强度间歇训练后超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（CAT）和GPx的活性发现，所有这些酶的活性都增加［11］.没有任何研究比较不同类型的运动和观察4中抗氧化酶活性的变化以及血浆总抗氧化状态.

因此，实验目的是评价3种急性运动对未经训练的健康人的氧化状态的影响.收集血样测定CAT、GR、GPx和SOD活性和总抗氧化状态作为抗氧化防御的一般标志物.

2 材料与方法

2.1 受试者

34名健康男性参与实验.人体测量特征见表1.

表1 受试者身体测量特征和功率车参数（n＝34）

在实验前24 h所有受试者没参与任何有规律的运动，没有进行任何形式的剧烈运动和吃药.受试者进行广泛的医学评价，包括运动史和生理检查、心电图、生化检查以排除可能的病理变化.受试者签署知情同意书.

2.2 运动方案

在电子调节功率自行车上进行运动，上午8∶00和10∶30完成.空腹一夜后，受试者以60 rpmin的速度踏车.受试者随机进行3次功率自行车测试，每次至少间隔一周.首先通过连续递增运动测试测定最大氧耗量（VO2max）和最大工作能力（MWC），工作负荷以10 W/min增加［12］.采用“breath by breath”气体交换仪测定摄氧量.第二，所有受试者以VO2max强度完成一个剧烈的测试直到力竭.起始负荷为100W，低于第一次测试时测定的MWC.最后，受试者以70%个体最大工作负荷的亚极量负荷踏车30 min［13］.

2.3 分析过程

通过肘前静脉采集运动前外周静脉血样（A），持续递增运动测试后即刻血样（B），剧烈运动直到力竭血样（C）和亚极量运动30 min后血样（D）置于肝素抗凝管中.每次采集10 mL血样.血样立即以560 rpm离心10 min.血浆分为250μL保存于－30°C，用于TAS和酶活性的测定.

总氧化状态方法依靠血浆抗氧化剂抑制2，2'－连氮基－双－（3－乙基苯并二氢噻唑啉－6－磺酸）（ABTS）氧化为自由基正离子ABTS和高铁血红蛋白.这个分子形成一个相对稳定的绿色物质，用分光光度计在600 nm处测定.样本中抗氧化剂减少绿色物质形成的比例［14］.样本中抗氧化剂的能力是阻止ABTS氧化与trolox进行比较，一种水溶性维生素E，可以定量化测定.根据H2O2浓度的降低测定CAT活性［15］.

当含有CAT样本中加入低浓度的H2O2（0.2 M）时，这种酶催化这种物质转化成水和氧气.监测酶的活性，用摩尔消光系数43.6 cm－1M－1［16］在λ＝240 nm处测量30 s动态曲线，得出H2O2的消除量.

根据Goldberg等［17］的描述，由于NADPH氧化为NADP＋和GSSG的存在，3minλ＝340 nm吸光度降低来测定GR催化活性.摩尔消光系数为ε＝6.22.测定GPx活性，测定NADPH浓度持续降低，同时GSH水平保持不变，根据Flohe等的方法［18］.这种方法根据吸光度的增加，在λ＝340 nm 3 min内，因为样本中存在GSH、t－丁酰过氧化物个GR使得NADPH氧化.摩尔消光系数为ε＝6.22.将每分钟催化1微摩尔物质转化的酶量作为一个单位（U）的CAT、GR、GPx.

2.4 统计分析

采用重复测量ANOVAs进行数据分析.用Bonferroni adjustments进行配对比较.P＜0.05为具有显著意义.

3 结果

3.1 受试者运动前后的总抗氧化状态变化

受试者在运动前（A）、持续递增运动（B）、剧烈运动直到力竭（C）和亚极量运动30 min（D）后的总抗氧化状态（TAS）分别为1.53±0.07、1.62±0.07、1.66±0.08和1.61±0.08 U.与运动前相比，三次不同强度的急性运动后的总抗氧化状态（TAS）均达显著差异水平（P＜0.05）.

3.2 受试者运动前后的过氧化氢酶活性变化

A、B、C和D组的过氧化氢酶（CAT）活性分别为18.54±1.97、24.85±2.35、42.29±2.84和29.19± 3.89 U.与运动前（A）相比，三次急性运动的血浆CAT活性都显著增高（P＜0.05），其中C组增加幅度达极显著水平（P＜0.01）.

3.3 受试者运动前后的谷胱甘肽还原酶活性变化

A、B、C和D组的谷胱甘肽还原酶（GR）活性分别为0.021±0.002、0.031±0.003、0.031±0.003和0.026±0.003 U.与运动前（A）相比，三次急性运动的血浆GR活性都显著增加（P＜0.05）.

3.4 受试者运动前后的谷胱甘肽过氧化物酶活性变化

A、B、C和D组的谷胱甘肽过氧化物酶（GRx）活性分别为0.94±0.02、1.03±0.03、1.02±0.03和1.02±0.03 U.与运动前（A）相比，三次急性运动的血浆GPx活性都显著增高（P＜0.05）.

3.5 受试者运动前后的超氧物歧化酶活性变化

A、B、C和D组的超氧物歧化酶（SOD）活性分别为0.018±0.004、0.025±0.007、0.028±0.007和0.033±0.007单位.与运动前（A）相比，三次急性运动的血浆SOD活性均显著增高（P＜0.05）.

4 讨论

氧化应激是ROS/RNS产生和抗氧化剂水平之间的平衡更倾向于前者［20］.虽然一致认为自由基过量产生是由于运动时活动的骨骼肌产生，同时也有很好的资料显示运动引起系统性氧化损伤.根据这个观点，Sureda［21］等发现一次剧烈运动后淋巴细胞中丙二醛增加，一个氧化应激引起脂质过氧化标志物.另外，Ajmani等［22］观察到大强度运动后因为氧化应激红细胞膜的刚性增加.细胞膜刚性预示着脂质过氧化的增加.

实验的主要发现是单次运动，最大或亚极量运动导致人血液TAS增加.血浆TAS是众多抗氧化防御的结合，包括酶类和非酶类系统.Child等［23］发现，力竭运动后血浆TAS水平增高，他们指出尿酸，抗氧化系统的重要成分之一，促使TAS增加三分之一.虽然尿酸可能促进抗氧化防御，TAS增加的另一种可能的解释是其他抗氧化剂的变化，如GSH、褪黑激素或抗氧化酶［24］.实验也证实与静息时相比，运动后CAT、GPx、GR、SOD活性增高.

先前的研究也报道运动过程中骨骼肌GPx、GR、和CAT增加.一次力竭运动及恢复期中SOD活性也增加［25］.在这个报道中，肌肉样本来源于运动腿的股外侧肌进行活检.

急性运动对抗氧化酶的影响表现为全身性的，涉及到多个组织.在一次力竭游泳测试后，Terblanche［26］报道，与静息时相比，雄性和雌性大鼠的几个组织如肝、心、肾或肺的CAT活性增高.因此，他们指出急性运动中CAT活性增高可能是保护组织抵抗过氧化氢产生的一个防御机制.同时，生长期大鼠在运动后肺组织的CAT和SOD活性显著增加，在老年大鼠则显著降低.这表明衰老使得抗氧化防御系统降低［27］.Hara等［28］发现游泳运动后肝脏和肌肉中GPx活性增高.

对于运动人体进行活体组织检查受到限制，因此，大部分的研究主要集中于血液.因此，Aguiló等［29］最近发现红细胞内CAT和GR活性增加，Cases等［30］等也发现一次自行车或游泳运动后淋巴细胞内的CAT、GPx和SOD升高.但是，一次运动后人类中性粒细胞内CAT和GPx活性降低［31］，或许因为这些细胞释放酶进入血浆.与笔者实验发现一致，Elosua等［32］也报道一次急性运动后细胞外SOD和GPx活性升高.虽然一小时后，恢复期抗氧化酶活性恢复到基础水平.但是，24小时后酶活性再次增加，可能是因为这些酶的基因表达上调的结果［33］.

最近的研究主要集中于运动对抗氧化防御系统.Shin等［34］等研究6个月有氧耐力运动对急性运动应答的影响，报道运动后抗氧化酶活性比运动前测试值高.可能的解释是运动导致抗氧化系统增强，是运动通过氧化还原敏感信号转导通路刺激抗氧化酶基因表达上调，主要是NF－κB.根据报道核因子在大鼠骨骼肌中SOD和诱导型一氧化氮（iNOS）表达中的重要性［35］.Ji等［36］观察给运动大鼠注射别嘌呤，竞争性抑制黄嘌呤氧化，减少ROS产生，同时运动导致NF－κB结合急剧增加，但是受到别嘌呤的抑制.因此，运动产生ROS似乎与NF－κB信号相关.

5 结论

总之，实验数据为单次最大和亚极量急性运动增强健康受试者血浆TAS提供证据.这样的增加可能是血浆CAT、GPx、GR和SOD活性增加的结果.根据实验观察和先前的研究报道，运动引起几种抗氧化清除剂显著增加，可能归咎于它们与自由基过量产生的相互作用，因此，可以说运动起到有益的作用，因为其可以增加抗氧化防御机制抵抗氧化应激.

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Effect of Acute Exercise on the Total Antioxidant Status and the Antioxidant Enzyme Activity in the Plasma of the Men

LIYue-hong
（Departmentof Physical Education，Chaohu College，Chaohu，Anhui238024）

In order to investigate the effect of acute exercise on total antioxidant status（TAS）and the antioxidant enzyme activity，three different power cycling testswere conducted on the healthy untrained men and then vein blood sampleswere taken before and after each exercise to test TAS and enzyme activity by using spectrophotometry TAS and enzyme activity.The results show that，compared with these before exercises，in continuousmotion，intense exercise until burnout and themaximum dose of totalantioxidant status after 30 min（TAS），the subjects'catalase（CAT）activity，plasma glutathione reductase（GR），glutathione peroxidase（GPx）and superoxide dismutase（SOD）activity increased，and the increase reached significant level（P＜0.05）.Therefore，after the maximal and submaximal exercises the total antioxidant status and plasma antioxidant enzyme activity increased.

antioxidant defense；the total antioxidant status；untrained men

G804

A

1671－9743（2015）11－0077－04

2015－07－30

安徽省哲学社会科学规划项目，一般项目（AHSKY2014D100）.

李月红，1980年生，女，安徽巢湖人，讲师，硕士，研究方向：体育训练学.