（运动人体科学专业论文）番茄红素对小鼠运动后免疫系统的影响.pdf

中文摘要 目前，急性大强度运动已经被证实与体内的氧自由基增加有关，它可导致体内脂质 过氧化物蓄积，抗氧化酶活力降低、d n a 损伤以及体内亚硝酸盐浓度升高等，同时体内过 多的氧自由基可以导致机体组织和细胞的损伤。所以，氧自由基被认为与机体运动能力 降低、肌肉疲劳、肌肉损伤以及训练过度等密切相关。许多学者认为补充抗氧化剂可以 减轻氧化损伤并改善机体的免疫功能。番茄红素是类胡萝卜素的一种，被证实具有高度 的抗氧化活性，能够直接清除氧自由基、提高体免疫机能并调节机体的代谢反应，许多 研究发现富含番茄红素的番茄制品与抗衰老、慢性病、心血管病及癌症均有关。然而， 在体育科学领域，有关番茄红素对人或动物运动后组织自由基代谢以及机体免疫能力的 影响尚不十分明了。有关自由基与免疫的关系早己有学者论述，免疫组织抗氧化能力在 一定程度上可以反映机体免疫能力。免疫球蛋白是指具有抗体活性或化学结构上与抗体 相似的球蛋白，它是b 细胞在抗原刺激下活化增殖并分化为成熟的浆细胞所分泌的具有 抗体活性的糖蛋白分子，普遍存在于血液、组织液中和外分泌液中。它除直接对抗相应 病原微生物外，还能诱发其他各种功能，如补体活化，吞噬作用等，是肌体重要的防御 机能。所以免疫球蛋白是检验机体免疫能力的常用指标。白细胞是人或动物体内重要的 免疫细胞。它能吞噬异物产生抗体，在机体损伤、抗御病原的入侵和对疾病的免疫方面 起着重要的作用，从已有的文献证明，番茄红素对白细胞的影响目前没有相关实验论述。 研究目的：本研究将探讨补充番茄红素对运动后小鼠即刻脾脏组织所产生自由基的 消除效果，对机体抗氧化能力的影响以及对机体内免疫器官、免疫球蛋白和白细胞进行 定量分析。以探讨番茄红素作为运动补剂对机体免疫系统的影响。具体内容为： 1 探讨补充番茄红素大强度运动后对小鼠脾脏组织g s h 、m d a 、s o d 、c a t 的影响。 2 探讨补充番茄红素大强度运动后对小鼠血液免疫球蛋白i g g 和i g m 的影响。 3 探讨补充番茄红素大强度运动后对小鼠脾脏、胸腺系数的影响。 4 探讨补充番茄红素大强度运动后对小鼠白细胞计数的影响。 研究方法：主要运动用文献综述法、实验法、数理统计法、专家访谈法 研究内容：本研究以不同剂量的番茄红素对于小鼠大强度运动后，机体免疫机能的影 响为目的，将购买的3 2 只小鼠适应性喂养2 天后随机分为4 组，每组8 只：对照组( 运 动+ 色拉油) 、低剂量组( 运动+ 色拉油+ 低剂量番茄红素) 、中剂量组( 运动+ 色拉 油+ 中剂量番茄红素) 、高剂量组( 运动+ 色拉油+ 高剂量番茄红素) 。严格按体重给 药。每天游泳3 0 分钟，3 0 天后每组小鼠力竭游泳后，立即摘眼球取血，分离出脾脏和胸 腺，对脾脏进行均浆。测定脾脏组织的g s h 、c a t 、m d a 、s o d ；脾脏系数、胸腺系数； i g g 、i g m ；白细胞计数 研究结论： 1 补充番茄红素3 0 天后，与对照组相比，实验组中低剂量组和高剂量组脾脏组织 g s h 、c a t 、s o d 增加，高剂量组m d a 减少。说明番茄红素可以提高免疫器官抗氧化能力， 从而一定程度上增强免疫器官的免疫能力。综合起来考虑低剂量组的效果较好。 2 补充番茄红素3 0 天后，与对照组相比，实验组低剂量组和高剂量组血清i g g 、i g m 数量增加，说明番茄红素可以使机体免疫分子的免疫能力增强。 3 补充番茄红素3 0 天后，与对照组相比，实验组高剂量组的胸腺系数、脾脏系数有 显著性增加，中剂量组和低剂量也增加。说明番茄红素可以对免疫器官形态学上有良性 作用，从而一定程度上增强了免疫器官的免疫能力。 4 补充番茄红素3 0 天后，与对照组相比，实验组高剂量组白细胞计数有显著性增加， 中剂量组和低剂量组也增加。说明番茄红素可以使外周血的白细胞数量增加，增强了白 细胞的免疫能力。 综上所述，补充番茄红素可以提高免疫器官、免疫分子、白细胞的免疫能力，使机 体抗氧化能力和运动耐力加强，可以作为运动补剂加以考虑。 关键词：番茄红素；脾脏抗氧化水平；i g g ；i g m ；白细胞计数；胸腺脾脏系数 a b s t r a c t r e c 耐l v ，n i g h - t e n s i t y e x e r c i s ei sk n o w nt oc a b s eo x i d a t i v es t r e s sa n dv a r i o u sk i n d so f c e l l a n dt i s s u ed a m a g et h r o u g ht h eg e n e r a t i o no fr e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s t h u s ，o x i d a t i v es t r e s sh a d b e e na s s o c i a t e dw i t hd e c r e a s e dp h y s i c a lp e r f o r m a n c e ，u s c u l a rf a t i g u e ，m u s c l ed a m a g e a n do v e r t r a i l l i n g r e c e n t l y , m a n ys t u d i e ss h o w e dt h a th i g h t e n s i t ye x e r c i s er e s u l t e di n t h ee n h a n c e d a c c l 】m ：u l a t i o no x i d a t i v eb y - p r o d u c t so fl i p i dp e r o x i d a t i o n ，d e c r e a s e dt o t a la n t i o x i d a n tc a p a c i t y , o x i d a t i v ed a m a g eo fc e l l u l a rd n aa n da c u t ee l e v a r t o nn i t r i t e n i t r a t ec o n t e n t b e s i d e ，o x i d a t i v e s t r e s sa l s oi n ( 1 u c e di n f l a m m a t o r yr e s p o n s et h a ta c t i v a t e dn e u t r o p h i l sa n dm y e l o p e r o x i d a s e a c t i v i t y t h e r e f o r e , n u t r i t i o n i s t ss u g g e s tt h a t a n t i o x i d a n ts u p p l e m e n t a t i o nm a yr e s u l tma d e c r e a s e do x i d a t i v ed a m a g ea n da ni m p r o v e di m m u n ef u n c t i o n l y c o p e n e ， ak i n d o f r e d c o l o r e dc a r o t e n o i d s ，h a sp r e v i o u s l yb e e ns h o w nt oh a v eh i g ha n t i o x i d a n ta c t i v i t y i tc a n s c a v e n g et h ef l e e r a d i c a ld i r e c t l y , i m p r o v et h ei m m u n es y s t e ma n dm o d u l a t em e t a b o l i c p a t h w a y so ft h eb o d y f u r t h e r m o r e ，r e c e n ts t u d i e sa l s of o u n d t h a td i e t a r yi n t a k e so ft o m a t o e s a n dt o m a t op r o d u c t sc o n t a i n i n gl y c o p e n ea r ea s s o c i a t e dw i t hd e c r e a s e d r i s ko fc h r o n i cd i s e a s e s s u c ha sc a n c e ra n dc a r d i o v a s c u l a rd i s e a s e si nn u m e r o u sr e c e n ts t u d i e s h o w e v e r , i nt h es p o r t s c i e n c es t u d y ，e f f e c t so fl y c o p e n es u p p l e m e n t a t i o no ne x e r c i s ea r e s t i l ln o tc l e a r s c h o l a r sh a v e b e e nd i s c u s s i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nf r e er a d i c a l sa n dt h ei m m u n e ，t h ei m l i l u n eo r g a n a n t i o x i d a n tc a p a c i t yc o u l dr e f l e c ti m m u n ec a p a c i t y i m m u n o g l o b u l i n ( i m m u n o g l o b u l i n ，i g ) i s m ea c t i v i t vw i ma 矾b o d i e s o rc h e m i c a ls t r u c t u r es i m i l a rt ot h eg l o b u l i na n da n t i b o d i e s ，i ti st h e bc e l l si na n t i g e n s t i m u l a t e da c t i v a t i o na n dp r o l i f e r a t i o na n dd i f f e r e n t i a t i o ni n t om a t u r ep l a s m a c e l l sw i t hs e c r e t e dg l y c o p r o t t d na n t i b o d ya c t i v i t ye l e m e n t s ，a n di t e x i s t si nb l o o d ，t i s s u ef l u i d 觚df l u i ds e 雠f i o n i na d d i t i o nt od i r e c ti ta g a i n s tt h ec o r r e s p o n d i n gp a t h o g e n s ，b u ta l s oi n d u c e d av a r i e t vo fo t h e rf u n c t i o n s ，s u c ha sc o m p l e m e n ta c t i v a t i o n ，p h a g o c y t o s i s ，i ti s a l li m p o r t a n t d e f e n s e 觚c t i o no ft h eb o d y t h e r e f o r e ，i m m u n o g l o b u l i ni m m u n et e s t i n gt h ec a p a c i t y o f c o 衄o n l vu s e di n d i c a t o r s i n t e r l e u k i nh u m a no ra n i m a lb o d yi sa ni m p o r t a n ti m m u n ec e l l s i t c a ns w a l l o wf o r e i g nb o d i e sp r o d u c e da n t i b o d i e si nt h eb o d yd a m a g e ，a n dp l a ya ni m p o r t a n t r o l e i l lr e s i s t i n gt h ei n v a s i o no fp a t h o g e n sa n di m m u n ed i s e a s e s ，a c c o r d i n gt o t h ep u b l i s h e d e l 0 姗e n t sp r o v et h a tt h e r ei sn oe x p e r i m e n t a la r g u m e n tt h a tl y c o p e n eo nt h ee f f e c t so f w h i t e c e l l r e s e a r c ho b j e c t i v e ：t h i ss t u d yw i l le x p l o r et h el y c o p e n es u p p l y m e n t a t i o nt h em i c e i l 】姗e d i a t e l va f t e re 文h a u s t i v ee x e r c i s ep r o d u c e db yt h eb o d yt oe l i m i n a t e t h ee f f e c to ff r e e m d i c a l sa n da n t i o x i d a n tc a p a c i t y a t t h es a m et i m et h eb o d y o fi m m u n eo r g a n s ， i l i i m m u n o g l o b u l i na n d w h i t ec e l lw i l lb eq u a n t i t a t i v e l ya n a l y z e d r e s e a r c hm e t h o d s ：d o c u m e n ts u m m a r i z em e t h o d ；e x p e r i m e n t a lm e t h o d ；m a t h e m a t i c a l s t a t i s t i c sm e t h o d ；e x p e r t si n t e r v i e wm e t h o d t h i ss t u d yo b j e c t sa r ek u n m i n gm i c e ，l a b o r a t o r ya n i m a l si ne x p e r i m e n t sa r ec a r r i e do u t b e f o r et h e3 - d a yf e e d i n ga d a p t a t i o n t h e nr a n d o m l yd i v i d e di n t of o u rg r o u p s ：t h eb l a n kg r o u p ， l o w - d o s eg r o u p ，m i d d l ed o s eg r o u p ，h i g h - d o s eg r o u p p r o v i d e dd a i l yb yg a v a g ew a sc a r r i e do u t a n ds w i m m i n gd u r i n gap e r i o do f 3 0d a y s t h ef i r s t31d a y sf o rm i c ee x h a u s t i v es w i m m i n g , p i c k i n ge x e c u t e de y ea n dp i c kt h et h y m u sa n ds p l e e n d e t e r m i n a t i o no fs p l e n i ct i s s u es o d ， m d a ，c a ta n dg s hc o n t e n t b l o o dl e v e l so fi g ga n di g mc o n t e n t ，s p l e e nt h y m u sf a c t o r ， w h i t eb l o o dc e l lc o u n t e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t ：t h ee x p e r i m e n t a lg r o u pa n dt h eb l a n kg r o u pt a k i n g l y c o p e n ei na r o wam o n t hl a t e r ，t h ei m m u n i z a t i o no ft h ee x p e r i m e n t a lg r o u pw e r eh i g h e rt h a n b l a n kg r o u po fi n d i c a t o r s ，b u tav a r i e t yo fi m m u n ep a r a m e t e r so ft h ee x p e r i m e n t a lg r o u p c o m p a r e dt ol o w d o s eg r o u pa n dh i g h d o s eg r o u pw e r es i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t ，b u ti n d o s e c o m p a r e dw i t ho t h e re x p e r i m e n t a lg r o u pt h e r ew e r en os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s c o n c l u s i o n ：l y c o p e n es u p p l e m e n tm a k e sh i g h - i n t e n s i t ye x e r c i s et oe n h a n c ei m m u n i t yi n m i c e ，b u tn o tw i t ht h ed o s ei n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l yf r o mt h ei m p a c t t h eb e t t e rr e s u l t so f l o w d o s eg r o u pi n d i c a t et h a tt h er i g h ta m o u n to fl y c o p e n eth a v eb e n e f i c i a li n f l u e n c e0 1 1 i m m u n e a sae x e r c i s es u p p l y m e n t a t i o n ，w es h o u l dg i v ef u l lc o n s i d e r a t i o nt oi t sd o s e k e yw o r d s ：l y c o p e n e ；a n t i o x i d a n tl e v e l so f t h es p l e e n ；i g g ；i g m ；w h i t eb l o o dc e l lc o u n t ； c o e f f i c i e n to ft h y m u ss p l e e n w 缩略词表 v i i i 图表目录 图1 各组小鼠运动后脾脏组织g s h 均值变化图2 4 图2 各组小鼠运动后脾脏组织c a t 均值变化图2 5 图3 各组小鼠运动后脾脏组织s o d 均值变化图2 6 图4 各组小鼠运动后脾脏组织m d a 均值变化图2 7 图5 各组小鼠运动后血液免疫球蛋白i g m 均值变化图2 8 图6 各组小鼠运动后血液免疫球蛋白i g g 均值变化图2 9 图7 各组小鼠运动后胸腺系数均值变化图3 0 图8 各组小鼠运动后脾脏系数均值变化图3 1 图9 各组小鼠运动后白细胞计数均值变化图3 2 图1 0 各组小鼠运动前体重均值变化图3 3 图1 1 各组小鼠游泳时间均值变化图3 4 表l 部分活性氧自由基在生物体内的主要作用2 表2 近年来国内有关运动与自由基产生的研究结果7 表3 近年来有关补充抗氧化剂与运动的一些研究结果1 0 表4 实验主要试剂与仪器1 8 表5 每周补充番茄红素配制剂量19 表6 各组小鼠运动后脾脏组织g s h 、c a t 、s o d 、m d a 的测定结果2 3 表7 各组小鼠运动后血液免疫球蛋白i g g 和i g m 定量测定结果。2 7 表8 各组小鼠运动后胸腺、脾脏系数的测定结果2 9 表9 各组小鼠运动后白细胞计数的测量结果3 1 表1 0 各组小鼠运动前体重的测定结果。3 2 表1 1 各组小鼠游泳时间的测定结果。3 4 i x 湖北大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 论文作者签名：c 黼 日期：沙舞多月1 t - e t l 学位论文使用授权说明 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存并向国家有关 部门或机构送交论文的复印件和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以允 许采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以公开学位论文的部分或全部内容。( 保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名：翔糁巷 指导教师签名：反氧毛砻弋 日期：2 x , - o 夕歹夸。 日期：彩p9 石驴 h u 舀 月i j 吾 目前，运动与免疫学的关系逐步成为运动人体科学研究的前沿领域，发展成为一门 独立的学科运动免疫学。其内容主要是运动与免疫器官，运动与免疫分子，运动与 免疫细胞，运动与免疫应答、运动与免疫调节。通过前人的研究成果可知：适宜运动和 短时间的紧张运动可以提高免疫机能，只有持续的大强度运动后才会造成( 出现) 免疫 机能低下( 免疫抑制) 。免疫机能低下集中表现在淋巴细胞计数紊乱，自然杀伤细胞活 性降低、淋巴细胞转化减低以及唾液分泌型i g a 减少。在这段免疫机能低下期，也称为 “开窗期”，病原微生物特别是病毒可以侵入宿主，并导致感染。优秀运动员出现“过 度训练 的原因之一，可能是病原体在“开窗期”入侵的机会增大，免疫抑制程度加深。 机体代谢及其影响因素的改变可能是导致运动后免疫机能变化的原因。研究证实，营养 补充有助于避免运动后的免疫机能减低。 番茄红素是一种重要的类胡萝卜素，它的分布范围广泛，主要存在于番茄、西瓜、红色 葡萄柚、番木瓜、李、柿、草莓等的果实中以及茶的叶片、萝卜和胡萝卜的根部等处。 其中番茄和西瓜中的含量较高，是番茄红素理想来源。番茄红素是一种脂溶性化合物， 在脂溶性环境下具有很高的生物学活性和生物有效性。所以炒食或加工后其吸收效率大 大提高。此外，在加工过程中番茄红素从全反式向顺式转变，提高了番茄红素的生物利 用率。当番茄红素与b 一胡萝卜素共同作用时，其生物功效大大提高。由于番茄红素不 是维生素a 原，所以以前认它不具备生理活性。然而最近的研究表明，番茄红素具有多 种生物学作用，如猝灭单线和清除过氧化自由基，诱导细胞间隙连接通讯，调控肿瘤细 胞增殖等。它的抗氧化能力很强，清除单线态氧的能力是目前常用的抗氧化剂维生素e 的1 0 0 倍、b 一胡萝卜素的2 倍，流行病学的资料显示，人体内的番茄红素含量过低与 某些慢性病和癌症如动脉硬化、前列腺癌等的发生有关。另外，番茄红素可以增强细胞 间g j i c ，通过分泌的细胞活化因子活化细胞，最终表现为对吞噬能力及淋巴细胞转化的 促进，增强免疫功能。w a t z l 等研究发现，番茄红素可以白介素2 ( i l 一2 ) 、白介素4 ( i l 一4 ) 的分泌，增强体液免疫能力，提高老年人免疫力。番茄红素对非特异性细胞免 疫也有明显的促进作用。目前番茄红素已成为国际上功能性成分研究中的一个热点。但 是将番茄红素作为运动补剂的角度来研究番茄红素的免疫功能还不多。本文主要采用文 献综述法和实验法来对番茄红素的运动免疫学功能进行探讨。 湖北大学硕十学位论文 1 文献综述 1 1 生物体内的抗氧化防御系统 1 1 1 自由基概述 自由基是指在自然界中能独立存在的，含有1 个或1 个以上的不配对电子的原子或 原子团，是生物细胞新陈代谢过程中进行生化反应的必然中间产物。生物细胞在代谢过 程中进行的生化反应，只要有酶类参与催化作用就会产生自由基，这些体内产生的自由 基具有高度的反应性。在人体内超过的自由基属于氧自由基，其中常见的有超氧阴离子 ( s u p e r o x i d ea n i o nr a d i c a l 0 2 ) 、氢过氧基( h y d r o g e np e r o x i d er a d i c a lh 0 2 ) 、 过氧化氢( h y d r o g e np e r o x i d er o ) 、羟自由基( h y d r o x y lr a d i c a lh o ) 、氧有机 自由基( o x y g e no r g a n i cf r e er a d i c a lr o ) 、有机过氧基( o r a g n i cp e r o x i d er a d i c a l r 0 0 ) 、单线态氧( s i n g l eo x y g e n0 2 ) 。以及活性氧( r e a c t i v eo x y g e ns p e c i e sr o s ) 囱蟹在盘 3 4 】 号手号手 。 生物体内的自由基是生命活动所必须的，包括能量代谢、合成反应、活性物质的生 成等，都需要自由基的参与。部分活性氧自由基在生物体内的主要作用归纳如下n 3 见表 1 ： 表1 部分活性氧自由基在生物体内的主要作用 1 1 2 自由基的生成 从产生来源看，氧自由基可以分为内源性自由基和外源性自由基两种。内源性自由 基包括红细胞内的氧合血红蛋白自发转变成为高铁血红蛋白，因此铁提供电子给0 2 ， 生成晚一。体细胞内有的酶促反应中，可以与h ：o ：一在或o ：在f e 2 + 或c u 2 + 存在下反应生 成h 0 。微粒体混合功能氧化酶催化药物等非营养物质轻化时，有黄素蛋白及细胞色 素及参加，这一反应中有0 2 一生成。体内的醌类化合物，如辅酶的q 的代谢产物可在 2 1 文献综述 氧化还原中生成半醌自由基，后者将单电子交给生成0 2 一。吞噬细胞的“呼吸爆发”。 在补体、c a 2 + 、白三烯或内毒素的刺激下，吞噬细胞的氧摄取量增加，其胞膜下还原型辅 酶( n a d p h ) 活性增高，将还原为0 2 一。黄嘌吟氧化酶增多。黄嘌呤氧化酶( x a n t h i n e x o ) 的前身是黄嘌呤脱氢酶，存在于毛细血管内皮细胞，当机体缺血时，a t p 减少，膜泵功能 失灵，c a 2 + 依赖蛋白水解酶，使黄嗓吟脱氢酶大量转变为x o ，缺血时a t p 不能用来释放能 量，而且还依次降解，结果黄嘌呤大量堆积，在灌注时，大量的分子氧随血液进入缺血 组织，此时大量增加的黄嘌呤氧化酶在催化次黄嘌呤转变为黄嘌呤，进而在黄嚓吟转变 为尿酸的两步反应中，均同时以分子氧为电子接受体，从而产生大量的0 2 一和h 。0 ：，后 者在金属离子参与下形成h o 。因此，机体再灌注时组织内0 2 - 等氧自由基大量增加。 儿茶酚胺的增加。交感一肾上腺髓质系统是机体在应激时重要调节系统。在各种应激 情况下此系统人泌大量的儿茶酚胺，儿茶酚胺一方面具有重要的代偿调节作用，另一方 面过多的儿茶酚胺及其氧化产物，又在机体内转变成了有害产物。实验表明大量的异丙 肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺素均能损伤细胞。儿茶酚胺氧化能产生具有毒性的氧 自由基。肾上腺素代谢过程中有0 。一的产生。磷脂一花生四烯酸途径。细胞胞将钙离 子激活烯脂酶，使膜磷脂降解，释放花生四烯酸，花生四烯酸在环氧化酶的作用下分解 就会有自由基的产生邛1 。外源性自由基的产生可见于电离辐射、酒精、吸烟、高压氧中 毒，不适当运动等。 生物机内适量产生的自由基是机体新陈代谢、延续生命所必须的。能量的产生，各 种活性物质的生成，吞噬入侵的外物等等都面要自由基的参与作用。但是当体内氧自由 基产生过多时，体内抗氧化防御系统可能无法将这些过多的自由基有效清除，就会造成 机体内细胞的脂质过氧化、d n a 损伤、蛋白质变性与酶失活、糖类氧以及致癌等化学反应， 使得细胞受到氧化损伤而导致细胞正常功能丧失甚至死亡。 1 1 3 生物体内的抗氧化防御系统 自由基过多造成的损害，脂质过氧化物、d n a 损伤等会进一步导致许多疾病的发生， 例如：恶性肿瘤、冠心病、糖尿病、白内障以及衰老等等n 】。然而，生物体自身能够助 抗氧化防御系统来保护细胞，使细胞免于受到氧化损害的作用。这种生物体内的抗氧化 防御系统主要是由酶类抗氧化物质和非酶类抗氧化物质所组成的，在体内通过淬灭、转 化、中和等方式来减轻自由基对机体的氧化损伤。 酶类抗氧化物质主要有超氧化物歧化酶( s o d ) 、谷胱甘肽过氧化物酶( g s h p x ) 、 过氧化氢酶( c a t ) 、过氧化物酶( p o d ) 等。超氧化物歧化酶( s o d ) 属酸性蛋白酶，是 湖北大学硕+ 学位论文 唯一以自由基为底物的酶类，广泛存在于机体组织中，不同的部们和脏器，其深度也不 完全一致。在细胞浆和线粒体内的深度要超过细胞外液，此外，它的半衰期很短。s o d 对 酸碱度、热和蛋白酶水解等反应比般酶稳定。研究表明生物体内包括三类s o d ，分别是： c u z n - s o d 、m n s o d 和f e s o d 。这三类s o d 的活性中心都含有金属离子，是生物体内防 御氧化损伤的重要金属酶，它与0 2 - - - - , - s o d - - ( 还原型) + 0 2 ；s o d 一( 还原型) + 0 2 一s o d ( 氧化型) + h 。0 。血液中的s o d 以不同的形式存在，其中铜、锌、铁、锰是其活 性的辅助因子。必须强调的是s o d 的清除能力是有一定限度的，其清除能力的大小决定 于s o d 量的多少。 谷胱甘肽过氧化物酶( g s h - - p x ) 与维生素e 协同发挥抗氧化作用。g s h p x 也是一 种金属酶，微量元素硒是它的辅助因子，它的活性主要与硒密切相关，并以其含有硫酸 氨的形式，作为g s h p x 的活性中心。g s h p x 能使超氧化物歧化酶和氧离子产生的过氧 化氢还原为水和氧气。直接或问接地参与红细胞的抗氧化作用，并可替代过氧化氢酶催 化h 2 0 。g s h p x 还能特异地清除脂氢过氧化物( r o o h ) 还原为r o l l ，包括丙二醛( m d a ) ， 可防止组织细胞的畸变。g s h p x 在人体组织中广泛存在，老年人体内硒的缺乏可以导致 g s h p x 活性的降低，从而使脂质过氧化作用增强，造成机体损伤。在氧化过程中，维生 素e 失去一个电子，被氧化成生育酚自由基，然后与0 2 结合成无活性的化合物。 过氧化氢酶( c a t ) 是最早受到科学家关注的抗氧化酶，它可以起到保护s o d 的作用。 它的主要作用是清除h ：0 2 的灭能酶，使h ：0 ：不致于写0 2 一在铁螯合物作用下生成有害的 h o 。c a t 能阻止红细胞中的h 0 。与氧化血红蛋白作用，生成高铁血红蛋白。需要强调的 是c a t 不能直接消除氧自由基。老年人的血液和组织中c a t 含量减低，与s o d 、g s h p x 含量减低是一致的。 5 1 非酶类抗氧化物质包括很多，同常生活中的大部分蔬菜水果都含有抗氧化物质。随 着研究的不断深入，新的高效能抗氧化物质也在不断被发现。最主要的非酶类抗氧化物 是胡萝卜素、维生素c 、维生素e 等等。胡萝卜素是维生素a 的前驱物，即维生素a 是由 胡萝卜素变来的。它的主要功能是解除高能量激发状态的氧气，而与氧自由基的结合是 其次要功能。含有胡萝卜素最多的是紫菜藻类、胡萝卜及菠菜。维生素c 是水溶性的抗 氧化物质，会跟随着血注流通到体内的各组织器官，具有很强的抗氧化作用。食物中含 丰富维生素c 的是绿茶，柑橘、青辣椒，柚子或葡萄柚，菠菜等等。维生素e 的正式名 称是生育酚，为脂溶性的抗氧化物质，它储藏于脂质间的间隙中，用来保护脂肪层，避 4 1 文献综述 免过氧化作用。食物中含维生素e 最多的是小麦胚芽、莴苣、胚芽油、谷类胚芽、绿色 蔬菜及豆类或豆类提炼的油脂等。 1 叮 1 3 一胡萝卜素是类萝卜素的一种，它是维生素a 的先质，在自然界中多以全反式存 在。结构上1 3 一胡萝卜素主要是由4 0 个碳分子组成，有很多共轭双键，1 3 一胡萝卜素可 以利用其共轭双键的特性，直接清除自由基而达到抗氧化的功效。此外，1 3 一胡萝卜素 也具有辅助维生素c 和维生素e 抗氧化的作用，来抑制脂质过氧化的作用。 雒生素e 是一种良好的天然抗氧化剂，是生物膜的重要组成部分，主要存在于细胞 膜的内部线粒体膜中，机体不能合成，只能从食物中摄取。在自然界中它有四种结构型 式，它的环状结构上的第六个碳原子上的基团能够提供电子，具有还原能力，而且结构 式中苯环具有电子共振的能力，这能使得维生素e 被氧化后的产物相当稳定。因此，维 生素e 是生物体内相当重要的脂溶性抗氧化物。它可以阴止由氧自由基所造成的脂质过 氧化连锁反应，阻断自由基作用于细胞膜上多价不饱和脂肪酸保护细胞的完整性，同时 维生素e 能与单线态氧起反应阻止单线态氧对细胞的损害。 维生素c 又被称为抗坏血酸，是目前应用最多的水溶性小分抗氧化剂。具有药源充 足应用广泛、价格便宜、容易获得等优点。它的缺点是水溶性，不易与细胞膜发生作用， 不易进入细胞内。从它的化学结构来看，它是一种内脂，不是一种酸。它的结构中含有 脂官能基，是一种良好的还原剂，能还原一些过渡金属离子，如铁离子与铜离子。维生 素c 在体内扮演抗氧化剂的角色，阻断自由基及活性氧对细胞的破坏，确保细胞膜的完 整性，并且有助于维持细胞内谷胱甘肽的还原，帮助维生素e 的还原再生以及与维生素e 协同作用，从则节省维生素e 的利用。 8 1 1 2 白细胞的免疫功能 白细胞能吞噬异物产生抗体，在机体损伤治愈、抗御病原的入侵和对疾病的 免疫方面起着重要的作用。 机体发生炎症或其他疾病都可引起白细胞总数及各种白细胞的百分比发生变 化，因此检查白细胞总数及白细胞分类计数成为辅助诊断的一种重要方法。 白细胞是一个庞大的血细胞家族，它们的形态结构和生理功能是多样的，但 是，它们之间不是相互孤立的，在机体的防护、免疫和创伤愈治过程中起协同作 用。尽管它们是血液中的一类细胞成分，但它们功能的发挥，更多地体现在循环 5 湖北大学硕十学位论文 管道外的器官组织中。在功能方面它们与这些器官组织中的许多细胞成分如巨噬 细胞、肥大细胞、成纤维细胞等密切相关。 白细胞是机体防御系统的一个重要组成部分。它通过吞噬和产生抗体等方式 来抵御和消灭入侵的病原微生物。h 1 3 免疫与自由基的关系 自由基( f r ) 是一些活性氧产物，对生物膜有很强的氧化破坏作用。f r 在体内大量 产生与积聚，对机体组织、细胞有损伤作用。1 9 7 8 s a g o n e 等报道h 。o ：对淋巴细胞的分化 具有抑制作用。继之，不少研究者用各种刺激因子激活吞噬细胞或用自由基产生源等诱 发自由基，观察到f r 对淋巴细胞的影响，证实在f r 作用下，淋巴细胞的增生分化，对 刺激原的反应性以及一些细胞的功能，包括t 细胞、b 细胞、n k 细胞、k 细胞对f r 的作 用均有不同和度的敏感性。过氧化氢酶( c a t ) 、超氧化物歧化酶( s o d ) 抑制或部分抑 制f r 的作用。 1 4 运动方式与自由基的产生 1 4 1 运动导致自由基的产生机制 运动能导致自由基的产生，在运动过程中，自由基会通过以下不同的途径生成： 线粒体呼吸传递链：在线粒体，参与能量a t p 形成的重要酶类之中，乳酸脱氢酶 和辅酶q 会产生氧自由基，特别是辅酶q 生成的氧自由基占大部分。即使是在正常生理 状态下，约有l 5 的氧会在呼吸链传递的电子漏过程中被线粒体转化成活性氧自由基。 在极限或最大强度运动时，全身的耗氧量可以提高2 0 倍，肌纤维中线粒体的耗氧量则高 达1 0 0 倍，显示在激烈的运动过程中，自由基可能伴随线粒体的高耗氧量而大量产生。 黄嘌呤氧化酶：在黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤及黄嘌呤氧化过程中有0 2 的形成。 在剧烈运动时，a t p 供不应球，造成机体能量短缺，于是激活腺苷酸激酶催化反应，使得 黄嘌呤在体内蓄积，为黄嘌呤氧化酶提供了充分的底物。此外，大强度运动使运动血外 交活动中的尿酸聚积，也提示运动员体内的黄嘌呤氧化酶被激活。短时间大强度负荷的 运动产生自由基的增多，主要来源于黄嘌呤氧化酶机制缺血再( i s c h e m i a r e p e r f u s i o n ) 的作用中，抗氧化酶所催化的反应是自由基产生的主要来源。在运动过程中，有大量的 血液会由体内的器官流向运动中的肌肉组织，比如肾脏、肝脏及胃肠道等，而这些器官 中血液及氧气的供应相对减少而形成类似缺血的情况当运动结束后，血液又恢复对这些 6 1 文献综述 器官的正常此这一连串的作用类似缺血再灌注。因此，在力竭运动过程中抗氧化酶的活 性在肌肉部位会提高，进而增加自由基的产生。 6 】 中性粒细胞机制：在激烈运动过程中，不仅仅是肌肉组织会产生自由基，包括肝 脏和心脏等组织器官也会产生类似反应的过程，诱发大量的是嗜性粒细胞聚集，其中嗜 中性粒细胞中的氧化物酶所催化的反应中就可以直接产生氧自由基。 钙机制曲 ：激烈运动最终会导致钙离子的内流，使细胞内钙的升高可造成细胞的 操作和死亡因为过多的钙离子内流时线粒体内磷酸钙沉积加重了线粒体膜的损伤，使线 粒体的功能受到影响，对整个细胞结构产生损伤。而钙的推移可引起自由基拉生，产生 的自由基可影响钙从肌浆网的释放并能赞成肌肉细胞膜的损伤。 此机制目前仍然不是十分清楚，有待于进一步的研究。 此外还有前列腺素机制近年来也j 下在研究当中。n 2 3 1 4 2 运动方式与自由基的产生 运动锻炼在达到健身效果的同时也可以促使生物体内产生更多的自由基，运动医学 领域研究报告认为急性和慢性运动能引起人体内的自由基增加，增加的自由基会给人体 带来连续的病理性损伤。人体和动物实验证实急性运动时，机体清除自由基的能力不足 以平衡运动应激情况下产生的自由基，即当氧自由基的数量超过机体的抗氧化防御能力 时，机体细胞处于氧化应激状态，会导致细胞损伤。还有实验表明，自由基的作用与机 体的运动性质、强度有关。表2 列出了近年来关于运动与自由基产生的一些研究结果。 表2 近年来国内外有关运动与自由基产生的研究结果 资料来源研究对象运动观察组织效果 a s h t o n 成年男子递增负荷至力竭血清 + 丙二醛 m a s t a l o u d i s 1男运动员 d e m i r 借1 成年男子 朱蔚莉m 1小鼠 赖红梅m 1 黄园8 3 大鼠 女运动员 裴建明1 9 1军校学员 k a y a t e k i n 舯1小鼠 马拉松跑 力竭运动 力竭运动 力竭运动 无氧运动 定量运动 定量运动 血清 尿 肌组织 血清 脑组织 血清 红细胞 血清 红细胞 血清 红细胞 腓肠肌组织 + 脂质过氧化物 = 总抗氧化能力 + 脂质过氧化 + 丙二醛 + 丙二醛 = 丙二二醛 一谷胱甘肽过氧化酶 + 丙二醛 + 丙二醛 = 丙二醛 = 丙二醛 + 丙二醛 = 谷胱甘肽过氧化酶 = 超氧化物歧化酶 7 湖北大学硕+ 学位论文 运动与自由基的形成是一对无法抗拒的矛盾。运动所产生的自由基会对机体组织造 成一定程度的影响，但另一方面运动训练可以提高机体抗自由基损伤的能力，并且机体 会产生适应性变化。有研究表明口