不同运动方式对运动员血清抗菌多肽(Hepcidin)的影响

王海涛，刘玉倩，郑 宁，杨雯茜



不同运动方式对运动员血清抗菌多肽(Hepcidin)的影响

王海涛，刘玉倩，郑 宁，杨雯茜

抗菌多肽(Hepcidin)是机体铁稳态的负调节子，在运动性铁缺乏的发生中发挥重要作用。目的：采用Meta分析定量评价不同运动方式对运动员血清Hepcidin浓度的影响。方法：分别以急性运动和耐力运动的运动员在运动前后的血清Hepcidin浓度为统计量，检索截至2016年4月的相关文献，制定文献筛选标准，对纳入的研究进行Meta分析、异质性检验和发表偏倚检验。结果：涉及急性运动的研究11项(135名运动员)和耐力运动研究7项(88名运动员)纳入Meta分析。急性运动后运动员血清Hepcidin增加幅度为51.94%(SMD=1.640，95% CI [1.357，1.923]，z=11.37，P<0.01)。耐力运动Hepcidin增加幅度为25.13% (SMD=0.863，95% CI[0.550，1.177]，z=7.24，P<0.01)。检验均未发现显著发表偏倚。结论：急性运动和耐力运动均使运动员Hepcidin增加，急性运动增加幅度高于耐力运动，为防止运动性贫血发生，运动员应在训练期间增加铁补充。

抗菌多肽;运动员;铁稳态;Meta 分析

铁是血红素分子中原卟啉环的核心，参与了血红蛋白和肌红蛋白的合成及能量代谢相关酶的构成，如黄素蛋白、黄嘌呤氧化酶、琥珀酸脱氢酶等[1,35]。运动员机体的正常铁稳态有助于维持有氧代谢能力。长时间大强度运动导致的运动性贫血往往影响运动成绩和身体健康。本实验室前期研究证实，运动中增加的抗菌多肽(hepcidin)是引起运动性贫血的重要原因[2,3,23]。人类的Hepcidin基因定位于19号染色体(19q13)的长臂上，从人尿液中分离出来的Hepcidin分别由20、22和25个氨基酸残基组成的多肽，相对分子量分别为2192、2436和2789[1]，目前研究主要检测25个氨基酸的Hepcidin。肝分泌的Hepcidin是机体铁水平的负调节子[26]，增加的Hepcidin会抑制肠铁吸收和贮存铁的释放，引发低铁状态[17]。关于运动员在不同强度、不同运动方式(急性、耐力)、不同运动类型(跑步、自行车)[31]、运动中不同地面(草地、沥青路)血清及尿液Hepcidin的变化，近年国内外有许多相关报道 ，但也存在争议[21,27]。本研究主要采用Meta 分析，总结截止至2016年4月的相关研究，评价不同运动方式对运动员血清Hepcidin的影响，为运动员科学训练防止运动性贫血提供理论依据，同时，Hepcidin也可作为评价运动员机体铁稳态的指标，应用于运动训练的生理生化监控。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

检索国内外公开发表的截止至2016年4月关于运动员Hepcidin的相关研究，外文数据库为：Medline、Wiley Online Library和Springer Link，检索词为：题目/摘要中含有athlete + Hepcidin的所有文献，未进行语种限制。中文数据库采用中国知网(CNKI)，检索词为：摘要中含有运动员和Hepcidin的所有文献。

1.2 文献筛选

选取的文献及研究需满足以下所有标准：1)检测对象为运动员；2)实验为自身对照，包括运动前和运动后(因为血清Hepcidin含量存在明显个体差异)；3)检测的指标为血清Hepcidin；4)检测方法为酶联免疫吸附实验法(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)；5)急性运动检测为运动后3 h，长期耐力运动为运动结束后第2天；6)同一篇文献如果出现多组数据比较，按多项研究进行统计；7)同一组数据在不同论文中重复发表算作一项研究[5,7]。

文献如有以下一项内容则排除:1)实验方法不明确或用非ELISA方法；2)检测的为尿液Hepcidin；3)检测对象为非运动员。部分在数据库无法查到全文的，通过图书馆的馆际互借做文献传递获得。部分原始数据通过与通讯作者联系获得，如无反馈则排除文献。

1.3 文献质量评估

采用Jadad 量表(Jadad scale)对每项研究的质量进行评价，主要包括是否为随机实验，是否采用双盲实验，是否提及退出及失访者例数，总分为5 分[4]。

1.4 数据提取

对符合筛选条件的文献进行数据提取，主要包括研究对象的基本特征( 样本量，年龄，专项) 、运动方式的特征( 运动形式、运动强度、运动时间、运动频率、干预总时间)和血清Hepcidin浓度。

1.5 统计分析

所有数据使用Stata 12.0软件进行Meta分析和异质性检验，绘制森林图，采用一致性系数I2分析各研究间的异质性。各研究间存在异质性时，采用随机效应模型(Randomized Effects Model)；各研究间不存在异质性时，采用固定效应模型(Fixed Effects Model)进行分析。采用Egger’s和Begg’s进行定量发表偏倚并绘制漏斗图。根据不同运动方式进行亚组分析[5]。

2 研究结果

2.1 纳入文献及数据

关于运动员Hepcidin影响的研究，国外有36项，国内有2项。排除综述、尿液检测、方法交待不清及实验中使用到了低氧、糖补剂、野樱桃汁等的研究，满足文献纳入标准的共有18项研究，其中急性运动11项(135名运动员)，耐力运动研究7项(88名运动员)。各研究质量使用Jadad量表评定。这些研究有的是随机选取样本，有的是选取某一运动队的全体运动员，部分研究未明确是否做到双盲，研究中均未有实验样本的退出(由于实验对象为年轻运动员，对实验依从性较好)。

表1 急性运动对运动员血清Hepcidin影响纳入文献基本特征

表2 耐力运动对运动员血清Hepcidin影响纳入文献基本特征

2.2 不同运动方式对运动员血清Hepcidin的影响

对急性运动和耐力运动共18项研究，共223名运动员。结果表明,Q=34.16，I2=50.2%(P<0.1)，说明各研究间存在异质性，故采用随机效应模型。SMD=1.342，95%可信区间(Conf.Interval，CI)为[1.038,1.646](z=8.66，P<0.01)，说明运动能够使Hepcidin增加，增加幅度为31.80%，具有统计学意义。森林图显示，多篇文献效应量95%置信区间与垂直线相交(图1)。

图1 不同方式运动对运动员Hepcidin影响的森林图

2.3 不同运动方式的亚组Meta分析

2.3.1 急性运动对运动员血清Hepcidin的影响

Q=13.93、I2=28.20%(P>0.1)，说明各研究间不存在异质性，故采用固定效应模型。SMD=1.640，95% CI 为[1.357，1.923](z=11.37，P<0.01)，说明急性运动能够使运动员血清Hepcidin增加，增加幅度为51.94%。

2.3.2 耐力运动对运动员血清Hepcidin的影响

Q=7.24、I2=17.10%(P>0.1)，说明各研究间不存在异质性，故采用固定效应模型。SMD=0.863，95% CI为[0.550，1.177](z=7.24，P<0.01)，说明耐力运动能够使运动员血清Hepcidin增加，增加幅度为25.13%。

图2 不同运动方式的亚组Meta分析森林图

2.4 发表偏倚分析

总体样本Begg’s检验：z=1.40，Pr>|z|=0.160>0.05，Egger’s检验：t=2.07，P=0.055>0.05，95% CI为：[-0.085，6.743]，包含0，说明运动对Hepcidin的影响不存在发表偏倚，Meta分析结果比较稳定，可信(图3)。

图3 关于急性、耐力运动对Hepcidin影响的偏倚分析漏斗图

急性运动样本Begg’s检验：z=1.32，Pr>|z|=0.186>0.05，Egger’s检验：t=1.73，P=0.118>0.05，95% CI为：[-0.931，6.998]，包含0，说明急性运动对Hepcidin的影响不存在发表偏倚，Meta分析结果比较稳定，可信(图4)。

耐力运动样本Begg’s检验：z=-0.15，Pr>|z|=0.881>0.05，Egger’s检验：t=0.22，P=0.834>0.05，95% CI为：[-6.137，7.293]，包含0，说明耐力运动对Hepcidin的影响不存在发表偏倚，Meta分析结果比较稳定，可信(图5)。

图4 急性运动对Hepcidin影响的偏倚分析漏斗图

图5 耐力运动对Hepcidin影响的偏倚分析漏斗图

3 分析与讨论

本研究应用Meta分析，在自血清检测Hepcidin技术成熟后，对运动员中检测血清Hepcidin的18项研究进行了总结分析，为不同方式运动对Hepcidin的影响提供了较客观的依据。结果表明,急性大中强度运动更易引发运动员血清Hepcidn显著增加，这有可能降低肠铁的吸收和肝、脾、巨噬细胞等贮存铁的释放，从而引起机体的低铁状态，如不及时补充，可能导致运动性铁缺乏。长期耐力运动Hepcicin增加的幅度小于急性运动，这可能是一方面由于机体对运动产生了适应，炎性反应下降，使肝分泌Hepcidin减少；另一方面，贮存铁下降，会反馈性调节Hepcidin，使其水平下降，减少对肠铁吸收和贮存铁释放的抑制作用，满足长时间运动中机体对铁的需求[1]。18项研究均表明,运动员的急性和耐力运动强度都偏大，易导致机体炎症反应增强，Hepcidin含量增加，机体铁吸收减少。因此，在急性和耐力运动中，运动员最好补充铁制剂，以利于维持机体铁稳态和有氧氧化能力。

Hepcidin 对机体铁状态的调控，主要是通过与细胞膜上的膜铁转运蛋白1(ferroportin 1，FPN1)相结合，促进其内化降解，使其失去释放铁的功能。FPN1是目前已知的位于细胞膜上的唯一释铁蛋白[18]。位于十二指肠吸收细胞的FPN1可以在铜蓝蛋白的协助下，将吸收的铁转运至循环系统，与转铁蛋白相结合，运至身体各部位；位于肝细胞和巨噬细胞膜上的FPN1可将细胞内贮存的铁运至血液循环系统[26]。不同方式运动增加了血清Hepcidin，降低FPN1表达，铁的吸收不能满足运动所需，机体出现铁贮备量下降，随时间延长则引发运动性贫血。

正常生理状态下Hepcidin 的分泌受到机体铁水平调控，当铁缺乏时，肝细胞感受到铁贮量的变化，而降低Hepcidin分泌，此时FPN1表达增强，铁吸收量增加；铁水平较高时，则分泌较多Hepcidin，与FPN1结合，使其内化，铁吸收和释放减少，通过这些途径调整机体铁的动态平衡[15]。除了机体铁水平，Hepcidin还受到炎症因子(如IL-6)的调控[27]。最近的研究表明，由睾酮引起的红细胞合成增多，会促进EPO的表达[20]，而抑制Hepcidin，以使机体获得充足铁合成血红蛋白及红细胞[14,19]。因此，在高原低氧训练中肾脏分泌的EPO增加，可以在一定程度上抑制Hepcidin增加，从而改善运动员的铁吸收和机体铁稳态，增强有氧氧化能力。这也为高原低氧训练提高耐力成绩提供了理论依据[34]。雌激素、生长因子(如血小板衍生生长因子Platelet Derived Growth Factor-BB，PDGF-BB)和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)可能参与了对Hepcidin的负调控[25,9]。运动前的高糖膳食(10 g/ kg)与低糖膳食(3 g/ kg)相比，高糖膳食可以减轻运动中的炎症反应，降低血清Hepcidin水平，增加血清铁[12]。运动促进肾脏分泌EPO增加，运动也会促进睾酮等激素的表达，但通过对近年关于运动对Hepcidin影响研究的Meta分析表明，运动促进了Hepcidin表达。这可能还有其它调节因子发挥重要作用，或是运动强度不同，对Hepcidin的影响也存在差异，这些还需要更多的研究来证实。

4 结论

急性运动和耐力运动均可增加运动员血清Hepcidin浓度，尤其是急性运动增加幅度较大，这可能会引发运动员的低铁状态。运动员在急性和耐力运动中可适当选择补铁剂，增加机体铁贮备量。高原低氧训练可有助于降低Hepcidin，增加铁吸收，维持机体铁稳态。

关于营养补剂与Hepcidin浓度目前也有一些报道，如赛前的高糖膳食有助于改善机体炎症反应，降低Hepcidin浓度，增加机体铁水平，满足运动中对铁的需求[12]。运动员血清Hepcidin的检测，也许能应用到反兴奋剂的研究中，2016年的一份报告显示运动员抽血36天后回输自己血液，结果回输后12 h和1天，血清Hepcidin浓度分别上升7倍和4倍。血清Hepcidin浓度可以作为运动员是否为自体血液回输的一个重要指标[22]。

综上所述，关于不同运动强度、不同专项运动员Hepcidin的变化，运动对Hepcidin上游调节因子的影响，不同营养补剂通过调节Hepcidin，而改善机体铁状态的作用，及Hepcidin在反兴奋剂中的应用等，还需进一步的研究。

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Effects of Different Exercise on the Serum Hepcidin of Athletes:A Meta-Analysis

WANG Hai-tao,LIU Yu-qian,ZHENG Ning,YANG Wen-qian

Hepcidin is a main negative regulator of iron metabolism,which plays an important role in iron deficiency in athletes.Objective:The present study investigated the changes of Hepcidin concentrations in different exercise using Meta analysis.Methods: Searched related literature before April.2016 and identify including and excluding criteria.The serum Hepcidin concentrations in athletes before and after the endurance and acute exercise were selected,and then heterogeneity test,regression analysis for heterogeneity and publication bias were made.Results:11 studies were related to acute exercise including 135 athletes and 7 studies were related to endurance exercise including 88 athletes.Hepcidin concentrations were increased by 51.94% in acute exercise:(SMD=1.640,95% CI [1.357,1.923],z=11.37,P<0.01).Hepcidin was increased by 25.13% in endurance exercise:SMD=0.863，95% CI[0.550,1.177],z=7.24,P<0.01).Both Egger’s and Begg’s test revealed that there were no significant publication bias found.Conclusions:Hepcidin concentrations were increased both after acute and endurance exercise;the increase range in acute exercise was higher than that of endurance exercise.Iron supplementation would be helpful to maintain iron homeostasis in athletes.

Hepcidin;athletes;ironhomeostasis;Meta-analysis

1000-677X(2016)09-0078-06

10.16469/j.css.201609012

2015-12-01；

2016-08-31

河北省自然科学基金( C2013205026)；河北省教育厅重点项目( ZD20131100)；河北省体育教育训练学重点学科。作者简介：王海涛(1973-)， 男，河北廊坊人，教授，博士，主要研究方向为运动与铁代谢相关疾病防治，E-mail:haitaoyq@126.com； 刘玉倩(1973-) ,女,河北保定人， 教授，博士，硕士研究生导师，主要研究方向为运动与铁代谢相关疾病防治，E-mail:yuqianht@126.com。

河北师范大学 体育学院 人体运动生物信息测评重点实验室,河北 石家庄 050024 Hebei Normal University,Shijiazhuang,050024,China.

G804.2

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