运动与自由基代谢的发展现状研究

王洪磊，仇银霞，王昀博，李树宝



运动与自由基代谢的发展现状研究

王洪磊，仇银霞，王昀博，李树宝

牡丹江师范学院体育科学学院，黑龙江 牡丹江，157011。

自由基的研究已成为运动损伤、运动营养、运动训练等重要的研究热点，本文通过文献资料法，逻辑分析法从自由基的生物学基础分析，阐述了自由基的种类、产生机制及消除方式。从不同运动方式（一次力竭运动、有氧运动、无氧运动）和运动营养方面分析和总结各种运动方式中自由基对机体代谢的影响，进而得出结论。并提出不同运动方式与自由基代谢存在的问题，为不同运动方式对自由基代谢的进一步实验和研究提供可依靠的理论依据和现实意义。

自由基；抗氧化性；运动训练

自由基化学上也称为“游离基”，是具有非偶电子的基团或原子。它的化学反应活性较高，在光热等条件下就能发生反应。自由基的概念最早是在18世纪末，始于化学家研究化学反应时提出的，随后逐渐渗透到生物学、医学以及体育科学领域。自由基的研究已成为运动损伤、运动营养、运动训练等重要的研究热点，是运动训练不可或缺的重要组成部分。本研究通过对近年来究成果的梳理和总结，以期找出研究自由基与运动的新进展，为运动训练的理论和实践提出一定的现实意义。

1 自由基的生物学概述

1.1 机体自由基的种类

1956年 Harman 在研究后首次提出了自由基学说。其主要论点是机体产生损伤可能是由于机体在进行新成代谢中产生了某些对生物体有害的物质，与机体的某些物质发生反应而造成的[1]。随着科技、技术、实验的不断深化，1968年，Mc Cord等[2]发现组织中广泛存在着能清除超氧阴离子自由基SOD及其生物学作用后，生物体内存在内源性自由基才得到大量的实验证据。生物体内主要的自由基有超氧阴离子自由基、羟自由基、氢过氧基、过氧化氢、烷氧基、烷过氧基、单线态氧、过氧自由基、一氧化氮自由基、半醌自由基等等，人们通常把这些自由基统称为活性氧（ROS）。在研究中通常把它们反应的中间产物丙二醛（MDA）、SOD作为自由基代谢与消除的指标，把SOD与MDA的比值作为机体自由基代谢和抗氧化能力的实时动态变化指标。

1.2 机体自由基的产生及产生机制

因为自由基有较高的化学反应特性，因此，自由基在机体生命活动中是不断产生的。造成自由基产生的原因一般来说包括外源性的因素和内源性因素。外源性因素包括光照及电离辐射（日光、医疗检查器械X光等、生活电器微波炉、复印机等）、大气环境（吸烟、大气污染等）。内源性的因素包括各种酶的反应及机体的微观代谢（线粒体、细胞核、胞液等）。运动与自由基产生的机制有很多，一般认为有线粒体机制、黄嘌呤氧化酶机制、钙过载机制、中粒细胞途径、某些物质自氧化、细胞氧化还原紊乱等[3,4]。目前研究学者普遍认可线粒体机制、黄嘌呤氧化酶机制和钙过载机制。

1.3 机体内的抗氧化防御系统

正常情况下，生物体内的自由基浓度很低，不会对机体造成损伤。在机体中有很多抗氧化酶，它能迅速的消除自由基，使机体内产生和消除处于动态平衡。机体的抗氧化酶种类很多，主要包括超氧化歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化酶（GSH-PX）、谷胱甘肽过氧化酶（GSHR）、过氧化物酶（PCD）等。其中SOD是一类抗氧化酶，它包括包括Cu.Zn—SOD、Mn—SOD、Fe—SOD。在研究中通常把SOD作为主要的消除自由基的重要指标。根据研究成果可分为维生素对自由基的清除、有机小分子类对自由基的清除、植物提取物对自由基的清除、水生植物及藻类对自由基的清除、金属蛋白类对自由基的清除[5]。

2 运动方式及营养与自由基代谢水平的研究

2.1 一次力竭运动与自由基代谢水平的研究

一次力竭运动与机体自由基水平的研究较多，测试基本以小白鼠和大鼠为研究对象，从血液、骨骼肌、肾脏、心肌、脑组织、胃肠、肝脏等组织器官进行研究。从总的来说，一次力竭运动后，脂质过氧化反应增强，体内各器官（除脑组织）MDA含量明显增多，多数认为在48h后能恢复到正常水平，而脑组织的实验结果显示MDA含量在一次力竭运动中变化不明显。对于抗氧化酶的研究，各学者研究的结果不一致，有研究认为运动过程中SOD活性暂时下降，恢复期明显升高；也有研究指出运动过程当中SOD活性明显增高，恢复期间有明显的下将趋势。（见表1）

2.2 耐力运动与自由基代谢水平的影响

耐力训练与机体自由基代谢水平的影响研究结果中大部分学者基本围绕血液、骨骼肌、心肌、脑组织进行研究。多数研究表明，耐力训练可以提高机体各器官（除脑组织）SOD的活性，降低MDA在机体的含量，特别是经过一段时间耐力锻炼，可以使机体的抗氧化酶增加，MDA含量减少，从而使自由基对机体的损伤弱化。大部分学者认为耐力训练对于脑组织自由基的影响不明显。机体抗氧化酶的活性和自由基的含量的变化也受锻炼强度和时间的影响，大部分学者认为中等强度的耐力训练可以提高各器官SOD的活性。（见表2）

表1 一次力竭运动对自由基代谢的影响

表2 耐力运动对自由基代谢的影响

2.3 无氧运动与自由基代谢水平的影响

关于无氧运动与自由基代谢水平研究的文章较少，大多数学者研究认为未经过训练的一次无氧运动后，骨骼肌、心肌、血液MDA含量明显增多，SOD活性降低；经过一段时间的无氧运动适应后，骨骼肌、心肌、血液MDA含量显著降低，SOD活性升高。虽然一次的无氧运动使机体MDA含量增多，SOD显著下降，但是经过一段时间的适应后，运动对机体产生了良好的作用，无论是从运动员还是肥胖人群研究来看，经过一段时间的运动适应，机体的大部分器官MDA含量减少，SOD活性上升显著下降，机体对运动产生了积极的适应变化。

表3 无氧运动对自由基代谢的影响

2.4 运动营养对自由基代谢的影响

机体自由基的清除早已成为医学、临床、运动训练各方面研究的热点之一，研究范围广泛。自由基清除的研究主要集中在对补维生素、补锌、一些植物的提取物（青花素、银杏叶、番茄红素）、一些中药（丹参、黄芪、红景天、枸杞）及激光照射等。研究结果显示有效的补充清除自由基的物质或激光照射都能增强不同器官SOD的活性，减少MDA的数量，增强机体抗氧化的能力。大部分的实验研究是一次力竭运动得到的实验结果，持续的有氧运动研究结果较少，无氧运动研究基本没出现。对剂量的不同造成同一运动方式的影响研究也非常少。

表4 运动营养对自由基代谢的影响

3 运动与自由基发展水平存在的问题

（1）运动产生自由基的机制非常之多，虽然现在较为流行的是线粒体机制、黄嘌呤氧化酶和钙过载机制，但是仍然存在着较多的假设和可能，缺乏科学实验的认证，有待进一步的实验研究。

（2）在运动与自由基的实验中，一次力竭运动、有氧耐力运动研究的较为详细，无氧运动研究较少。部分研究结果重复，研究结果对部分器官不一致，对自由基的代谢研究基本围绕MDA和SOD的研究，有待进一步的细化。

（3）运动与自由基的研究中，研究对象范围较小，基本围绕鼠（大鼠、小鼠）进行，有极少部分研究对象为学生，对于不同人群、不同性别研究的较少。对自由基的研究基本上是定点的研究，对于全过程（运动前、运动中、运动后的连续变化）动态变化研究较少，以点带面的研究较多，缺乏严谨的科学论证。

（4）运动营养对自由基的清除研究多为定性研究，定量研究较少。研究运动方式多为一次力竭运动、一段时间的有氧运动，无氧运动研究较少。补充的剂量对不同运动方式的强度及时间变化研究不足，同一运动项目不同强度的训练对补充的剂量研究缺乏，不同年龄、群体清除自由基与补充的物质研究缺失。

4 结 论

（1）自由基在正常情况下比较稳定，在运动与自由基的代谢研究中，一般把MDA含量作为自由基代谢的重要指标，把SOD活性作为消除自由基的指标。

（2）一次力竭运动后，脂质过氧化反应增强，体内各器官（除脑组织）MDA含量明显增多，脑组织的实验结果显示MDA含量在一次力竭运动中变化不明显。

（3）耐力训练可以提高机体各器官（除脑组织）SOD的活性，降低MDA在机体的含量，特别是经过一段时间耐力锻炼，可以使机体的抗氧化酶增加，MDA含量减少，从而使自由基对机体的损伤弱化。

（4）一次无氧运动后，骨骼肌、心肌、血液MDA含量明显增多，SOD活性降低；经过一段时间的无氧运动适应后，骨骼肌、心肌、血液MDA含量显著降低，SOD活性升高。

（5）补维生素、补锌、补一些植物的提取物（花青素、银杏叶、番茄红素）、补一些中药（丹参、黄芪、红景天、枸杞）及激光照射等都能有效的补充清除自由基的物质，增强不同器官SOD的活性，减少MDA的数量，增强机体抗氧化的能力。

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Research on Development Status of Sport and Free Radical Metabolism

WANG Honglei, QIU Yinxia, WANG Yunbo, et al

Physical Education Department, Mudanjiang Normal College, Mudanjiang Helongjiang, 157011, China.

Free radical research has become a key research hotspot in sports injury, sports nutrition, exercise training and other important research. this article through the literature material law, logic analysis from the analysis of the biological basis of free radicals, expounds the types, mechanism of free radical and eliminate the way. From the different ways of movement（an exhaustion exercise, aerobic exercise, anaerobic exercise）and sports nutrition analysis and summary without movement mode and the influence of different factors on free radical metabolism. Come to the conclusion and puts forward the existing problems in development of exercise on free radical metabolism, for sports training to provide theoretical basis for the further study of the metabolism of free radical and realistic significance.

Free radicals; Antioxidant; Sports training

1007―6891（2018）03―0032―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2018.03.09

G804.7

A

2018-01-02

2018-02-27

牡丹江师范学院青年科研项目QN201624。