维生素与运动研究进展

2016-02-01邱烈峰

中国老年学杂志 2016年9期

关键词：维生素运动

邱烈峰

(信阳师范学院体育学院，河南　信阳　464000)

维生素与运动研究进展

邱烈峰

(信阳师范学院体育学院，河南信阳464000)

〔关键词〕维生素；运动；营养补充

维生素是一类调节人体生物学功能、维持健康所必需的低分子有机化合物。维生素不仅是保证运动员身体健康的必需物质，而且是获得良好运动能力的促进因素，同时运动过程中维生素在体内的代谢会发生一些变化〔1〕。因此关于运动与维生素的研究较多。然而，以往的文献大多是从某种维生素与运动的关系或运动的某一方面与维生素的关系这两个角度进行研究，不够系统全面。为此，本文从多个视角对运动与维生素的关系进行系统分析和阐述，以期为运动营养补充提供理论依据，为维生素补充的深入研究提供参考。

1维生素与抗氧化

急性大强度运动会引起机体产生大量自由基，进而诱发脂质过氧化损伤。关于维生素抗氧化方面的研究主要集中在两个方面：①维生素抗氧化效果及抗氧化机制研究；②补充抗氧化维生素提高运动能力效果的研究。

1.1维生素抗氧化效果目前普遍认为具有抗氧化能力的维生素主要包括维生素(V)E、VC、VA及β-胡萝卜素等。VE是体内重要的抗氧化剂。VE不仅可以清除活性自由基〔2〕，还可抑制细胞的脂质氧化〔3〕。由于脂溶性使其主要存在于生物膜上，进而可维持生物膜的正常结构和功能。Liu等〔4〕证明天然VE抗氧化作用的机制有：①通过释放活泼氢与过氧自由基(ROO·)结合，抑制脂质过氧化的自由基链式反应；②防止生物膜和脂蛋白中多不饱和脂肪酸、细胞骨架及其他蛋白质的巯基受自由基和氧化剂的攻击。汪求真等〔5〕认为VE清除自由基的机制可能是：①VE打断脂质过氧化链式反应，清除脂质过氧化物和烷氧自由基；②抑制核酸内切酶的活化，该酶可被细胞内的氧化应激触发；③促进受损DNA的清除。补充VE可提高抗氧化酶活性，增进抗氧化能力，起到预防和减轻运动性自由基损伤的作用〔6〕。

VC是一种水溶性、广谱抗氧化物，能有效清除细胞外液和内液中的超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)、次氯酸(HClO)、羟自由基(OH·)、烷过氧基(LOO·)和单线态氧(1O2)等自由基，但清除的过程、能力和速度并不相同。VC可以从其共轭双键中提供2个电子而作为电子供体，进而发挥清除自由基的作用。Ashton等〔7〕报道补充VC可减轻运动后体内自由基、脂质过氧化物及丙二醛含量的升高。但Childs等〔8〕报道高剂量的VC会引起脂类过氧化。

VA侧链中含4个双键，化学性质活泼，易被氧化，可保护其他生物大分子不被氧化。β-胡萝卜素既是VA的前体，其本身也是一种抗氧化剂。VA和β-胡萝卜素主要通过电子转移、脱氢反应和加合反应3种途径发挥抗氧化作用〔9〕。与VC类似，大剂量VA和β-胡萝卜素可能引发促氧化反应〔10〕。

VB2虽然没有直接的抗氧化作用，但黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)是谷胱甘肽还原酶的辅酶，对维持还原性谷胱甘肽的浓度具有重要意义〔11〕。

1.2补充抗氧化维生素提高运动能力Dawson等〔12〕报道补充抗氧化维生素可以提高运动能力。可能是因为清除自由基，延缓了疲劳；也可能是降低氧化应激，减轻了骨骼肌损伤〔13〕。减轻骨骼肌损伤可能与抗氧化维生素可维持生物膜完整性和稳定性有关〔14〕。运动中产生的自由基被VC和VE等抗氧化剂及时消除后才能使骨骼肌发挥正常功能〔15〕。因此，有研究者认为VC和VE均应包含到饮料中，并在运动过程中饮用〔16〕。与之不同，Beaton等〔17〕报道补充VE可以提高血清中VE的浓度，但不能减轻运动引起的肌肉损伤。亦有研究表明，补充同一种抗氧化维生素对不同运动能力的影响效果不一；补充不同抗氧化维生素对同一种运动能力的影响效果也不一致。梁焕国等〔18〕报道适当服用VE可提高小白鼠的有氧耐力，但对无氧耐力无明显作用。余斌等〔19〕报道单独补充VE能有效减轻氧化应激对大鼠骨骼肌细胞的损伤，进而增加骨骼肌质量和提高运动能力；单独补充VC可减轻氧化应激对大鼠骨骼肌细胞的损伤但不足以提高运动能力。可见，补充抗氧化剂能否在延长运动时间方面提高运动能力，尚需更多实验来证明。

1.3运动补充抗氧化维生素研究趋势运动补充抗氧化维生素的早期研究大多是补充单一的维生素。在“抗氧化剂复合链”假说提出后该领域的研究逐步转向联合使用多种抗氧化剂。主要包括3方面：①维生素间协同抗氧化的研究。大多认为VE与VC、VA和β-胡萝卜素之间具有协同作用；②维生素与无机盐协同抗氧化的研究。集中在抗氧化维生素与硒或锌的协同研究〔20,21〕；③维生素与其他有机成分协同抗氧化的研究。如夏云建〔22〕进行VC与芦丁协同抗氧化研究，黄力平等〔23〕进行VE和复方刺五加液协同抗氧化研究，张军等〔24〕进行维生素与槐米协同抗氧化研究，韩雪等〔25〕对VE、VC、茶多酚及微生物抗氧化剂组成的复合抗氧化剂的抗氧化性进行了研究。

2维生素与造血

贫血会使氧的运输和能量代谢受阻，进而降低运动能力。而运动训练常常会导致运动性贫血/运动性血红素低下的发生。目前的研究表明，维生素在铁代谢、血红蛋白(Hb)合成及红细胞成熟几个环节参与造血。

2.1维生素与铁代谢Hb浓度决定着血液运输氧的能力，铁是构成Hb的重要成分。因而铁代谢与身体功能、运动能力关系密切，与铁代谢相关的维生素主要有VC、VA、VE、VB2及VB6。VC促进铁的吸收〔26〕，可能通过2个环节实现：①在胃中VC使3价铁离子(Fe3+)转变为2价铁离子(Fe2+)；②在胃与小肠上段VC与铁鳌合，以维持或提高铁的溶解状态〔11〕。Semba等〔27〕报道血清VA水平与Hb呈显著正相关。刘永芳等〔28〕报道VA缺乏，贫血的发生率提高。并认为VA可能通过调节机体铁代谢、影响造血微环境、增强对传染性疾病的免疫力而降低感染性贫血等途径影响贫血的发生〔29〕。VB2也参与铁的代谢。周瑞华等〔30〕报道VB2缺乏，铁吸收利用下降、丢失增加。VE等抗氧化维生素可以清除运动产生的自由基，起到保护红细胞膜、减少溶血、防止运动性贫血的作用。

2.2维生素与Hb合成VB6是δ-氨基γ-酮戊酸(ALA)合成酶的辅因子，该酶是合成血红素的关键酶〔31〕。VE能够提高ALA合成酶和ALA脱水酶的活性，对血红素的合成有促进作用〔31〕。叶酸是一碳单位转移酶系的辅酶，进而参与Hb合成〔11〕。

2.3维生素与红细胞成熟叶酸和VB12可以促进红细胞成熟，提高耐力运动水平〔32〕。而女运动员更容易引起VB12和叶酸缺乏〔33〕。因此在大强度训练前应适当补充VB12和叶酸〔34〕。

3维生素与能量代谢

运动会增加能量消耗，维生素本身不能氧化供能，但参与能量代谢调节。维生素调节能量代谢的机制包括：①作为能量代谢所需酶的辅酶或辅基起作用；②作为抗氧化剂在维持生物膜结构和功能稳定上发挥作用；③与运输氧有关。以辅酶或辅基参与能量代谢的维生素主要是B族，主要包括VB1、B2、B6及烟酸。VB1的活性形式是焦磷酸硫胺素(TPP)，在体内构成α-酮酸脱氢酶体系和转酮醇酶的辅酶，主要参与糖和支链氨基酸的代谢〔1〕。VB2在体内以黄素单核苷酸(FMN)、FAD辅酶形式与特定蛋白结合，广泛参与代谢中的氧化还原反应。由于FAD是呼吸链的组成部分，因此，VB2是能量产生的中心环节〔1〕。VB6以其活性形式吡哆醛5’-磷酸盐(PLP)作为许多酶(如转氨酶、脱羧酶)的辅酶参与氨基酸代谢〔1〕。PLP也是糖原磷酸化的辅助因子〔11〕。烟酸对形成辅酶Ⅰ(NAD+)和辅酶Ⅱ(NADP+)是必需的。NAD+在呼吸链中发挥电子载体的作用，并参与乳酸、丙酮的氧化供能〔31〕。史红超等〔35〕从三羧酸循环反应过程着手对参与的维生素及其对运动能力的影响进行分析，最后提出维生素缺乏会影响三羧酸循环运转，阻碍能量的生成。B族维生素缺乏或边缘性缺乏可导致运动能力下降〔36〕。因此，高强度、大运动量训练时，B族维生素需要量成倍增加〔37〕。VC除作为抗氧化剂参与能量代谢外，还可能通过其他途径参与能量代谢。如刘卫等〔38〕报道补充VC能够提高有氧耐力，可能是由于VC有氧化型和还原型两种结构，在体内起着“递氢体”作用，进而增强有氧氧化能力。张军等〔24〕认为补充VC促进糖原的合成；王元勋等〔39〕认为补充VC可能抑制血糖的下降。

4维生素与免疫

长期高强度、大运动量的运动训练，造成免疫功能低下。Hemilä〔40〕认为适当补充维生素可防止或减轻机体的易感性。与免疫功能有关的维生素主要有VC、VE、VA及部分B族维生素。VC不仅抗氧化可以提高免疫，还可以促进抗体形成〔11〕。Mooren等〔41〕研究表明，补充VC能提高动物外周血液B细胞的丝裂原反应，影响B淋巴细胞的增殖。所以，补充VC可减弱运动引起的免疫抑制〔42〕，降低感染〔43〕。VC和VE在免疫上还有联合作用〔44〕。当然也有不同报道，Nieman等〔45〕报道补充VC对机体的免疫功能无显著影响。补充VE能够促进免疫应答〔46〕。VE提高免疫能力可能是因为：①保护生物膜免受氧化破坏，以保证其正常的功能；②调节细胞调节素、凝血素、前列腺素及促细胞生长素的合成〔47〕。VA可以通过促进免疫器官生长发育、维持皮肤黏膜的完整性、改变细胞膜和免疫细胞溶菌膜的稳定性、促进免疫球蛋白的生成及增强吞噬细胞和自然杀伤细胞(NK)的功能等途径提高非特异性免疫功能；通过促进抗体生成、调节白细胞介素(IL)-2和干扰素(IFN)-γ等相关细胞因子的表达来促进T淋巴细胞的活化和增殖等途径参与调节机体的特异性免疫〔48〕。此外，VB6、VB12、叶酸对机体的正常免疫功能也有重要作用〔49〕。

5维生素与运动性疲劳

维生素与运动性疲劳的研究包括维生素预防和消除运动性疲劳两个方面。Richardson等〔50〕早在1981年就报道维生素可以延缓运动疲劳。吕东平〔51〕提出参与能量代谢的维生素和具有抗氧化能力的维生素，均可延缓运动性疲劳。李忠山〔52〕提出VC、VE及VB6对消除疲劳具有积极作用。许在华〔53〕认为VC、VE及VA具有抗氧化性，既可延缓运动性疲劳的产生，又可促进运动性疲劳的消除。

6维生素与视力

此方面的研究集中在VA上。VA是构成视杆细胞内感光物质(视紫红质)的原料。故对视觉要求高的运动员，如射击、击剑、乒乓球、羽毛球、排球、拳击等项目的运动员，应注意补充VA〔1〕。有研究者认为冰雪项目的运动员也应补充VA以保护眼睛〔54〕。

7维生素与运动损伤

关于维生素与运动损伤的研究不多，并且主要是抗氧化维生素与肌肉微细损伤的研究〔55〕。而关于维生素对运动损伤病情和预后影响的研究还很少，并且大多是基于维生素抗氧化保护细胞膜的角度进行〔56〕。当然也有补充维生素降低骨骼肌蛋白质分解，防止肌肉萎缩的研究〔57〕。

综上，维生素在维持和提高运动能力、消除运动性疲劳、提高免疫及预防运动损伤等方面均起着重要作用。维生素缺乏可导致身体功能下降、运动能力降低。运动引起机体对维生素需求的增加，因此运动员比普通人需要更多的维生素。对维生素摄入不足的运动员进行适度补充可以提高运动能力。然而，当体内维生素营养良好时，额外补充维生素的效果并不明显。过多补充某一种维生素时，还会造成维生素之间的不平衡。超量摄入脂溶性维生素甚至会引起中毒。因此，补充维生素要根据运动员的营养状况、运动实际及膳食特点进行。其中运动员维生素营养状况的评定、不同运动对维生素代谢的影响、适宜的补充剂量将是该领域研究的重点和趋势。

8参考文献

1冯炜权,谢敏豪,王香生,等.运动生物化学研究进展〔M〕.北京:北京体育大学出版社,2006:7.

2Jurczuk M,Brzóska MM,Moniuszko-Jakoiuk J.Hepatic and renal concentrations of vitamins E and C in lead and ethanol exposed rats．An assessment of their involvement in the mechanisms of peroxidative damage〔J〕.Food Chem Toxico,2007;45(8):1478-86．

3Wagner BA,Buettner GR，Burns CP.Vitamin E slows the rate of free radical-mediated lipid peroxidation in cells〔J〕.Arch Biochem Biophy,1996;334(2):261-7．

4刘珊林，陈凯先.应用分子轨道理论研究生育酚的结构与抗氧化活性的关系〔J〕.中国药理学报,1998;19(6):513-8.

5汪求真,马爱国.维生素E对氧化应激及相关慢性病的影响〔J〕.国外医学·卫生学分册,2008;35(6):364-70．

6宋吉锐,张海平.维生素E对离心运动后大鼠骨骼肌线粒体内丙二醛、超氧化物歧化酶的影响〔J〕.中国组织工程研究与临床康复,2009;13(11):2086-90.

7Ashton T,Young IS,Peters JR,etal.Electron spin resonance spectroscopy:exercise,and oxidative stress:an ascorbic acid intervention study〔J〕.J Appl Physiol,1999;87(6):2032-6.

8Childs A,Jacobs C,Kaminski T,etal.Supplementation with vitamin C and N-acetyl-cysteine increases oxidative stress in humans after an acute muscle injury induced by eccentric exercise〔J〕.Free Radic Biol Med,2001;31(6):745-53．

9陈伟,林映才,马现永,等.一些抗氧化剂的抗/促氧化作用及其机制〔J〕.动物营养学报,2012;24(4):595-605.

10Zhang P,Omaye ST.DNA strand breakage and oxygen tension:effects of β-carotene,α-tocopherol and ascorbic acid〔J〕.Food Chem Toxicol,2001;39(3):239-346．

11葛可佑.中国营养师培训教材〔M〕.北京:人民卫生出版社,2005:9.

12Dawson B,Henry GJ,Goodman C,etal.Effect of vitamin C and E supplementation on biochemical and ultrastructural indices of muscle damage after a 21 km run〔J〕.Int J Sports Med,2002;23(1):10-5.

13巫国贵,于芳,崔建梅.维生素E对大鼠骨骼肌无氧运动能力及自由基代谢的影响〔J〕.运动,2012;(35):50-1.

14Hajiani M,Golestani A,Shariftabrizi A,etal.Dose-dependent modulation of systemic lipid peroxidation and activity of anti-oxidant enzymes by vitamin E in the rat〔J〕.Redox Rep,2008;13(2):60-6.

15McGinley C,Shafat A,Donnelly AE.Does antioxidant vitamin supplementation protect against muscle damage〔J〕?Sports Med,2009;39(12):1011-32.

16Louis J,Hausswirth C,Bieuzen F,etal.Vitamin and mineral supplementation effect on muscular activity and cycling efficiency in master athletes〔J〕.Appl Physiol Nutr Metab,2010；35(3):251-60.

17Beaton LJ,Allan DA,Tarnopolsky MA,etal.Contraction-induced muscle damage is unaffected by vitamin E supplementation〔J〕.Med Sci Sports Exerc,2002;34(5):798-805.

18梁焕国,王桂莲,金铭院,等.维生素E与运动能力的初步研究〔J〕.中国运动医学杂志,1983;2(2):33-5,63.

19余斌,覃承诃,罗吉伟,等.抗氧化维生素对大鼠运动能力的影响〔J〕.第一军医大学学报,2003;23(9):892-4.

20张慧.大强度运动后联合应用抗氧化剂机体总抗氧化能力的变化〔J〕.中国组织工程研究与临床康复,2008;12(20):3972-4.

21周庆功,刘伟.锌和维生素C对运动训练小鼠的协同抗氧化作用〔J〕.环境与健康杂志,2007;24(8):625-7.

22夏云建.芦丁和维生素C对大鼠力竭运动后自由基代谢的影响〔J〕.中国运动医学杂志,1999;18(2):169-70.

23黄力平,许豪文,曲镭.维生素E和复方刺五加液对小白鼠疲劳性游泳运动的作用〔J〕.中华物理医学杂志,1998;20(2):84-6.

24张军,熊正英,王家宏.槐米与维生素C对运动训练小鼠协同抗氧化作用的研究〔J〕.陕西师范大学学报(自然科学版),2004;32(4):87-9.

25韩雪,陈小连,徐建雄.复合抗氧化剂对小鼠氧化应激与自由基代谢的影响〔J〕.上海交通大学学报(农业科学版),2010;28(6):526-9.

26Péneau S,Dauchet L,Vergnaud AC,etal.Relationship between iron status and dietary fruit and vegetables based on their vitamin C and fiber content〔J〕.Am J Clin Nutr,2008;87(5):1298-305.

27Semba RD,Bloem MW.The anemia of vitamin a deficiency:epidemiology and pathogenesis〔J〕.Eur J Clin Nutr,2002;56(4):271-81.

28刘永芳,龚敏,陈立,等.重庆市巴南地区学龄前儿童维生素A营养状况与红细胞生成素水平的关系〔J〕.第三军医大学学报,2010;32(13):1456-8.

29刘永芳,李廷玉.维生素A与营养性贫血〔C〕.重庆：重庆市营养学会学术会议论文汇编,2010:12.

30周瑞华,唐仪,杨连秀.维生素B2营养状况对机体铁代谢的影响〔J〕.华北煤炭医学院学报,1999;1(4):295-6.

31王镜岩,朱圣庚,徐长法,等.生物化学〔M〕.北京:高等教育出版社，2004:4.

32熊正英,杜亚军,王欢.维生素B12和叶酸对运动能力影响的生物化学机制及其补充〔J〕.宝鸡文理学院学报(自然科学版),2012;32(2):42-7.

33谭现花.山东省摔柔项目运动员贫血状况的分析〔J〕.山东体育科技,2007;29(3):50-2.

34何赟,傅岩利.军事体能训练致运动性贫血3例〔J〕.沈阳部队医药,2011;24(5):304.

35史红超,苏铁柱.三羧酸循环及其影响因素对运动能力的影响〔J〕.辽宁体育科技,2011;33(3):45-7,50.

36艾华.当前运动营养研究述评〔J〕.中国运动医学杂志,2010;29(2):228-32.

37李欣,陈明涛,郭洪海,等.黑龙江省速滑运动员膳食营养调查报告〔J〕.冰雪运动,2009;31(2):6-10.

38刘卫,宋光春.短时程足量补充VC和VB1对36例400 m跑少年运动员血乳酸及运动成绩的影响〔J〕.北京体育大学学报,2003；26(5):627-9.

39王元勋,刘晓琳,关英华,等.对螺旋藻和维生素C-螺旋藻合剂提高运动耐力的研究〔J〕.北京体育师范学院学报,1996;8(3):33-6.

40Hemilä H.Vitamin C and common cold incidence：a review of studies with subjects under heavy physical stress〔J〕.Int J Sports Med,1996;17(5):379-83.

41Mooren FC,Bloming D,Lechtermann A,etal.Lymphocyte apoptosis after exhaustive and moderate exercise〔J〕.J Appl Physiol,2002;93(1):147-53.

42胡静.不同剂量维生素C补充在体育考生备考期间作用的研究〔D〕.济南：山东师范大学,2011.

43Fondell E,Bälter O,Rothman KJ,etal.Dietary intake and supplement use of vitamins C and E and upper respiratory tract infection〔J〕.J Am Coll Nutr,2011;30(4):248-58.

44Gleeson M.Immune function in sport and exercise〔J〕.J Appl Physiol,2007;103(2):693-9.

45Nieman DC,Henson DA,Butterworth DE,etal.Vitamin C supplementation does not alter the immune response to 2.5h of running〔J〕.Int J Sport Nutr,1997;7(3):173-84.

46张海信,陈同礼.补充 VE 对人体健康和运动能力的影响〔J〕.赤峰学院学报(自然科学版),2010;26(10):149-51.

47王传蓉,王加启,周振峰,等.维生素E的免疫研究进展〔J〕.中国畜牧兽医,2008;35(8):24-8.

48陶懂谊,马文领.维生素 A 的生物学作用及其缺乏的防治〔J〕.中国医药导报,2013;10(1):25-6,29.

49秦素荣.运动,营养与免疫〔J〕.山西师大体育学院学报,2008;23(1):138-41.

50Richardson JH,Chenman M.The effect of vitamin B6on muscle fatigue〔J〕.Sports Med Phys Fitness,1981;21(2):119-21.

51吕东平.合理的运动营养饮食可预防运动疲劳的产生〔J〕.科技咨讯,2010;(16):225-6.

52李忠山.运动性疲劳恢复的营养补充〔J〕.冰雪运动,2011;33(1):62-4.

53许在华.维生素对人体抗运动性疲劳能力的影响〔J〕.许昌学院学报,2008;27(2):47-8.

54宋来,谭虹.脂溶性维生素与冰上运动〔J〕.冰雪运动,2011;33(2):42-5.

55张海平,高岩.维生素E对离心运动大鼠骨骼肌超微结构的影响〔J〕.中国组织工程研究与临床康复,2009;13(7):1313-6.

56李国珍,王生,冯鑫.维生素E促进骨骼肌拉伤后的修复〔J〕.中国临床康复,2004;8(5):848-9.

57孟思进,吴华博,李常艳.维生素E联合康复训练对大鼠腓肠肌废用性肌萎缩恢复的作用〔J〕.新乡医学院学报,2010;27(3):223-6.