维生素D与运动能力

林文弢, 贾 敏(广州体育学院,广东 广州 510500)

维生素D是参与人体组成的重要物质,不仅有助于运动员骨骼的生长和维护,而且有助于电解质代谢调控、蛋白质合成、基因表达和免疫功能,在提高运动员的运动能力及运动表现方面起重要作用。

1 维生素D的定义与分类

维生素D为固醇类衍生物,又称钙化醇、麦角甾醇、麦角骨化醇、“阳光维生素”、抗佝偻病维生素[1]。目前认为,维生素D也是一种类固醇激素,其家族中最重要的成员是维生素D2(麦角钙化醇)和维生素D3(胆钙化醇)。维生素D均为不同的维生素D原经紫外线照射后的衍生物。植物不含维生素D,但维生素D原在动植物体内都存在。维生素D是一种脂溶性维生素,有5种化合物,与健康关系较密切的是维生素D2和维生素D3。它们有如下特性:存在于部分天然食物中;人体皮下储存有从胆固醇生成的7-脱氢胆固醇,受紫外线照射后,可转变为维生素D3[2]。

2 维生素D的生理功能

维生素D的主要作用在于维持血清钙磷浓度稳定,调节钙磷平衡,调控甲状旁腺素分泌,影响骨转换,调节骨骼细胞多种基因表达的重要内分泌激素,保持骨骼强壮。

2.1 促进小肠钙吸收(钙结合蛋白)

活性维生素D不仅能调节对肠道钙吸收起重要作用的钙结合蛋白及钙调蛋白基因的表达,促进肠道钙吸收,而且还作用于肾小管,促进肾脏对钙离子的吸收,对维持钙离子的正平衡具有重要作用。人体吸收的维生素 D2和D3都无生物活性,经肝脏、肾脏羟化酶的作用,转变为特异的钙结合蛋白质,钙结合蛋白对肠道钙的吸收发挥重要作用。研究发现,维生素D可通过调节肠道钙吸收途径中多种蛋白的结构或表达水平影响钙的吸收。肠道钙的吸收主要通过3种方式:跨细胞途径、细胞旁途径和囊泡运输。不仅维生素D缺乏会影响肠道钙的吸收,维生素D受体结构异常,调节蛋白表达水平下降,同样可能造成钙吸收障碍,导致钙代谢异常。

2.2 促进骨骼与骨骼肌生长

维生素 D直接或间接参与骨细胞的增生、分化等所有过程,以及骨基质的形成、成熟与钙化。研究认为,维生素 D缺乏可引起继发性甲状旁腺功能亢进,骨转化加快,骨丢失增加,从而导致骨质疏松或骨折。科学补充维生素D,能有效防止钙 、磷吸收障碍所导致的骨质疏松及骨折的发生,防止骨骼肌肉运动系统多种疾病。维生素D缺乏症成人表现为软骨病,儿童表现为佝偻病;维生素 D不足会引起中老年人继发性骨质流失、甲状旁腺功能亢进症和跌倒等 。肌细胞和神经系统细胞均有特异性维生素D受体,肌肉组织维生素D受体的表达随年龄增长而显著降低;同时随着年龄增长,肌肉强度和神经肌肉功能降低,与肌细胞中维生素D受体表达减少和受体周围维生素 D缺乏直接相关。肌肉无力常是维生素 D缺乏的表现,补充活性维生素 D可促进肌肉功能,使快肌Ⅱ型肌内纤维数目与直径显著增加,显著增强肌肉的力量及功能。

2.3 对骨细胞(破骨、成骨细胞)有多种作用

维生素 D 还作用于成骨细胞和骨细胞核的维生素D反应元件,调控骨钙素、低密度脂蛋白受体相关蛋白5、成纤维生长因子23、Ⅰ型胶原蛋白等多种蛋白的表达,对骨转换及骨骼矿化具有重要调控作用[3]。维生素D缺乏会引起骨头和关节疼痛、肌肉萎缩、失眠、紧张等症状,甚至会导致少儿佝偻病和成年人的软骨病。

3 维生素D与运动能力

3.1 对运动员骨骼肌伸展能力的影响

低维生素D状态会影响运动员的肌肉、免疫系统和身体能量水平,进而影响其运动成绩。Zhu K等[4]将302名受试者随机分成实验组和对照组,实验组每日补充1 000 IU维生素D2和1 000 mg柠檬酸钙(对照组仅1 000 mg柠檬酸钙),测试1年后,2组在髋外展肌力、髋内收肌力和运动能力方面,实验组比对照组分别提高22.6%、13.5%、17.5%。另有研究报道,给年轻芭蕾舞演员每日补充维生素D (2 000 IU),4个月后其等长肌力提升、受伤风险降低[5]。研究发现,每日补充钙1 000 mg和维生素D3 800 IU者的左股四头肌肌力显著优于单独补充等量钙剂者。Moreira-Pfrimer等研究发现,补充维生素D3 6个月后,受试者的臀屈肌和膝伸肌肌力分别提高16.4%和24.6%[6]。

3.2 对运动员骨质的影响

由于25羟维生素D的减少,导致与破骨细胞生成有关的继发性甲状旁腺功能亢进,以及增加的骨吸收超过成骨细胞介导的骨形成,这些都导致骨量减少和骨质疏松。对运动员来说,健康的骨质是运动能力的保证,尤其在外冲力较大的运动项目中,运动员的骨密度与骨折发生率直接相关。充足的维生素D通过维持甲状旁腺素的生理健康水平,刺激成骨细胞活性,促进骨矿化及减少冲击损伤风险,从而减少运动员骨质疏松及骨折的发生率。

3.3 对运动员免疫功能的影响

3.3.1 对单核—巨噬细胞的作用

单核—巨噬细胞在固有免疫应答中起重要作用,维生素D可以促进单核细胞向巨噬细胞分化。巨噬细胞在干扰素-γ刺激下可以在胞内合成1,25-二羟维生素D3,1,25-二羟维生素D3作为配体与细胞核受体结合发挥作用。维生素D在单核—巨噬细胞中通过自分泌途径刺激 Toll类受体2/1、Toll样受体4及干扰素-γ受体。维生素D能增加巨噬细胞的吞噬能力和趋化能力,增强单核—巨噬细胞对肿瘤细胞的趋向性和细胞毒性作用,抑制单核细胞的黏附活性,减少机体炎症反应的发生。

3.3.2 对T、B细胞的作用

T淋巴细胞来源于胸腺,在适应性免疫应答中占核心地位。T细胞根据功能特征可分为辅助T细胞、细胞毒性T细胞、调节性T细胞。维生素D可通过间接影响DC表型或直接刺激T细胞从而调节T细胞反应,维生素D抑制细胞因子辅助T细胞1、辅助T细胞17和辅助T细胞2的分布,从而改变T细胞表型和功能。B淋巴细胞通过产生抗体发挥特异性体液免疫,是重要的抗原提成细胞。近年来发现,维生素D诱导B细胞的低反应性可直接导致细胞凋亡,抑制B细胞的分化增殖,减少免疫球蛋白的产生,增加细胞因子IL-19的分泌,表明维生素D对B细胞功能紊乱性疾病有潜在作用。

4 运动员维生素D的补充量

维生素D是形成骨骼和软骨的原动力,抗佝偻病,能使牙齿坚固,可抑制炎症发生。除鱼肝油富含维生素D外,肝、鱼肉、蛋、奶及蘑菇中也有丰富的维生素D。研究表明,维生素 D 的多方面效用直接或间接影响骨骼、关节、软骨、肌肉等,低维生素D状态可能增加机体应力性骨折和急性炎症疾病的风险。对运动员来说,补充适量的维生素 D 对骨关节炎症的缓解、骨骼状态的优化具有积极意义。多数研究认为,应定期评估运动员的维生素 D状态,并给予推荐摄入量(每日摄取5 μg维生素D为宜),以保持运动员的最佳竞技状态。

5 小结

维生素D是身体组成的重要物质,与运动员的运动能力及运动表现关系密切。补充维生素D应注意量的把握,我国制定的维生素D最高可耐受摄入量为20 μg,过量补充会造成厌食、嗜睡、呕吐、腹泻、尿频及关节疼痛等中毒症状。为防止对运动员造成不必要的伤害,建议在队医或营养师的指导下服用维生素D。