（运动人体科学专业论文）文蛤提取液清除自由基对抗运动性疲劳的实验研究.pdf

学位论文独创性声明 1 i i l l lit l l l l l l ti l l l llitl 17 9 5 3 61 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特别加以标注和 致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其他同志的研究成果对本人的 启示和所提供的帮助，均己在论文中做了明确的声明并表示谢意。 学位论文作者签名： 学位论文版权的使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权 辽宁师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后使用本授权书。 学位论文作者签名：指导教师签名： 签名日期：年月 日 辽宁师范大学硕士学位论文 摘要 研究目的：实验以文蛤提取液为对象研究其对一次性运动损伤模型小鼠的抗疲劳作 用。通过测抗氧化和抗运动性疲劳等相关指标，探讨文蛤提取液在此方面作用，为文蛤 提取液在运动领域的开发利用提供理论依据。 研究方法：以雄性昆明种小鼠为研究对象，将6 0 只小鼠随机分为六组，分别为空 白对照组、低量组、高量组、运动对照组、低量运动组、高量运动组，每组1 0 只。对 实验组小鼠分别灌胃文蛤提取液l o g k g ( 低剂量) 、2 0 9 k g ( 高剂量) 。空白对照组、运 动对照组分别灌胃等体积的n s 。连续1 5 天后将空白对照组小鼠、低量组、高量组处死， 摘眼球取血。其余三组小鼠做一次性力竭游泳实验。力竭后即刻摘眼球取血。分别测六 组小鼠血清c k 、b l a 、c a t 酶及红细胞抗氧化酶s o d 、l d g a 值。 实验结果： ( 1 ) 高、低量运动组的游泳时间均显著长于运动对照组。 ( 2 ) 安静状态下补充文蛤提取液组的小鼠c k 值低于空白对照组，b l a 值没有差异。 力竭运动后即刻各组小鼠血清c k 、b l a 明显增高。服用文蛤提取液组小鼠升高的幅度显 著低于运动对照组。 ( 3 ) 安静状态下高、低量服用文蛤提取液组小鼠的c a t 酶活性与空白对照组相比增 强，并且以高量组较增强的极为明显。力竭后即刻运动对照组比空白对照组c a t 酶值高。 并且高量运动组的c a t 活性最高。 ( 4 ) 安静状态下服用文蛤提取液高量组的s o d 活性显著高于低量组和空白对照组， 但低量组与空白对照组之间没有显著差异。力竭运动后即刻红细胞s o d 活性均显著低于 运动前安静时的水平。但高量运动组与低量运动组和运动对照组比较，s o d 活性相对较 高，有显著差异。 一 ( 5 ) 安静状态下服用高量文蛤提取液组的小鼠红细胞m d a 值较其它两组值低。力竭 运动后即刻三组小鼠的m d a 值均显著较安静时升高，但高、低剂量组升高幅度变小。 结论：文蛤提取液可以延长小鼠游泳至力竭的时间；降低血清c k 、b l a 水平；提高 机体抗氧化酶s o d 、c a t 的活性；降低脂质过氧化产物d d a 的水平。推测其有较强的抗 氧化作用，使机体自由基生成较少，清除增强。脂质过氧化程度、氧自由基对细胞的损 伤程度降低，从而抑制运动性疲劳的发生。并且补充以高剂量效果较好。 关键词：文蛤提取液；运动性疲劳；抗氧化酶；自由基 文蛤提取液清除自由基对抗运动性疲劳的实验研究 c l a me x t r a c tt oc o m b a tf r e er a d i c a ls c a v e n g i n ge x p e r i m e n t a ls t u d yo f e x e r c i s e - i n d u c e df a t i g u e a b s t r a c t r e s e a r c ho b j e c t i v e ：i no r d e rt os t u d yt h ee f f e c to fc l a me x t r a c to no n e - t i m es p o r t s i n j u r i e s m i c ea n t i - f a t i g u e t h e e x p e r i m e n tb ym e a s u r e dt h er e l e v a n ta n t i o x i d a n ta n d a n t i - e x e r c i s e - i n d u c e df a t i g u ei n d i c a t o r so fc l a me x t r a c tr o l ei nt h i sr e g a r d , i no r d e rt oc l a m e x a c ti nt h es p o r t sf i e l da n d p r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ed e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o n r e s e a r c hm e t h o d s ：t h em a l ek u n m i n gm i c ew e r es t u d i e di nt h i se x p e r i m e n t ，6 0m i c e w e r er a n d o m l yd i v i d e di n t os i xg r o u p s ，n a m e l yt h ec o n t r o lg r o u p ，l o w - v o l u m eg r o u p ， h i g h - v o l u m eg r o u p ，e x e r c i s ec o n t r o lg r o u p ，l o w - v o l u m ee x e r c i s eg r o u p ，h i g h - v o l u m ee x e r c i s e g r o u p s ，e a c hg r o u ph a s10r a t s l o w - v o l u m eg r o u p ，h i g h v o l u m eg r o u p ，l o w - v o l u m ee x e r c i s e g r o u p ，h i g h - v o l u m ee x e r c i s eg r o u pw e r ei gc l a me x t r a c t10 9 k g ( 1 0 wd o s e ) ，2 0 9 k g ( h i g h d o s e ) b l a n kc o n t r o lg r o u p ，m o v e m e n tc o n t r o lg r o u pw e r ef e da ne q u a lv o l u m eo fn s a f t e r 15c o n s e c u t i v ed a y s h eb l a n kc o n t r o lg r o u pm i c e ，l o w - v o l u m eg r o u p ，h i g h v o l u m eg r o u p w e r ek i l l e d , t h e nt o o kb l o o do fe y e s ao n e t i m ee x h a u s t i v es w i m m i n gt e s tw a sd o n eo nt h e r e m a i n e dt h r e eg r o u p so fm o u s e e x h a u s t i v es w i m m i n gi m m e d i a t e l ya f t e rt a k i n ge y eb l o o d 。 s i xg r o u p so fm i c ew e r em e a s u r e di ns e r u mc kb 地c a te n z y m e sa n de r y t h r o c y t e a n t i o x i d a n te n z y m e ss o d ，m d av a l u e s r e s u l t s ： ( 1 ) i nt e r m so fs w i m m i n gt i m eh i g h ，l o w - v o l u m ee x e r c i s eg r o u pw e r es i g n i f i c a n t l y l o n g e rt h a ne x e r c i s ec o n t r o lg r o u p ( 2 ) q u i e ts t a t et oa d dc l a me x t r a c ti sl o w e rt h a nt h ec kg r o u po fm i c ec o n t r o lg r o u p ， b l av a l u eo fn od i f f e r e n c e i m m e d i a t e l ya f t e re x h a u s t i v ee x e r c i s ei nm i c ei ne a c hg r o u po f s e h a l nc kb l as i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d t a k i n gc l a m se x t r a c th i g h e rr a t eo fm i c ew a s s i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a n m o v e m e n tc o n t r o lg r o u p 。 ( 3 ) t h eq u i e ts t a t eo fh i g ha n dl o wv o l u m et a k i n gc l a me x t r a c tg r o u p so fm i c ec a t a c t i v i t yi n c r e a s e da sc o m p a r e d 谢t ht h eb l a n kc o n t r o lg r o u p ，a n di no r d e rt oe n h a n c et h e h i g h v o l u m eg r o u pt h a ni nt h ee x t r e m e l yo b v i o u s i m m e d i a t e l ya f t e re x h a u s t i v ee x e r c i s e g r o u pc o m p a r e dw i t hb l a n kc o n t r o lg r o u p ，t h ev a l u eo fah i g hc a te n z y m e h i g ha n dl o w d o s e sc l a me x t r a c tg r o u p so fm i c ec a ta c t i v i t yw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h ee x e r c i s e c o n t r o lg r o u pa n db l a n kc o n t r o lg r o u p 。 ( 4 ) i nt h eq u i e ts t a t e ，t h es o da c t i v i t yo ft a k i n gt h ec l a me x t r a c th i g h - v o l u m eg r o u pw a s s i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h el o wv o l u m eg r o u pa n db l a n kc o n t r o lg r o u p ，b u tt h e r ei sn o s i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e nt h el o wv o l u m eg r o u pa n db l a n kc o n t r o lg r o u p i m m e d i a t e l y i i 辽宁师范大学硕士学位论文 a f t e re x h a u s t i v ee x e r c i s ee r y t h r o c y t es o da c t i v i t yw e r es i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a np r e e x e r c i s e r e s t i n gl e v e l s b u tt h eh i g h - v o l u m ee x e r c i s eg r o u ps o da c t i v i t yi sr e l a t i v e l yh i g h , t h e r ea r e s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s ( 5 ) i nq u i e ts t a t e ，t a k i n gt h eh i g h - v o l u m eg r o u po fc l a me x t r a c tt h ev a l u eo fm o u s er e d b l o o dc e l lm d av a l u e sl o w e rt h a nt h eo t h e rt w og r o u p s i m m e d i a t e l ya f t e re x h a u s t i v e e x e r c i s ei m m e d i a t e l ya f t e re x h a u s t i v ee x e r c i s em d av a l u e so ft h et h r e eg r o u p so fm i c ew e r e s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dw h e nc o m p a r e dw i t hw e t , b u tt h eh i g ha n dl o wd o s eg r o u p sw e r e h i g h e ri ns m a l l e r 。 c o n c l u s i o n ：t h ec l a me x t r a c tc a l le x t e n dt h ee x h a u s t i v es w i m m i n gt i m e o fm i c e ； r e d u c t i o no fs e l a l mc k , b l al e v e l ；i m p r o v eh i g h - b o d ya n t i o x i d a n te 1 1 z y m e ss o d ，c a t a c t i v i t y ；r e d u c et h el i p i dp e r o x i d a t i o n ，m d al e v e l s t h ew r i t e rs p e c u l a t e dt h a tt h e s eh a sa g o o de f f e c to nt h e e n v i r o n m e n to ft h eb o d y , r e l a t i v es t a b i l i t ya n dt h eb o d y sn o r m a l m e t a b o l i cp r o c e s s e s ，t h e r ei sas t r o n ga n t i o x i d a t i o n , s ot h a tt h eb o d yg e n e r a t e sf r e er a d i c a l s l e s sc l e a ri n c r e a s e l i p i dp e r o x i d a t i o n ，o x y g e nf r e er a d i c a l st or e d u c et h ed e g r e eo fc e l l d a m a g e ，t h u si n h i b i t i n gt h eo c c l r r e n c eo fe x e r c i s e i n d u c e df a t i g u e a n da d d e dt oh i g h - d o s e e f f e c ti sg o o d k e yw o r d s ：c l a me x t r a c t ；e x e r c i s e i n d u c e df a t i g u e ；a n t i o x i d a n te n z y m e s ；f r e er a d i c a l s i i i 文蛤提取液清除自由基对抗运动性疲劳的实验研究 目录 摘要。i a b s t r a c t 】 【 绪论1 1 1 海洋生物抗运动性疲劳研究背景。l 1 2 研究的目的和意义2 2 文献综述4 2 1 运动引起的自由基的产生与消除4 2 1 1 运动引起的自由基的变化4 2 1 2 自由基增多和脂质过氧化加强的机制。4 2 2 氧自由基脂质过氧化反应致使运动性疲劳发生的可能机制5 2 2 1 膜多不饱和脂肪酸氧化损伤细胞膜5 2 2 2 氧自由基脂质过氧化反应引起线粒体结构损伤和功能改变一6 2 2 3 活性氧自由基介导细胞凋亡6 2 3 抗氧化剂对自由基的清除作用6 2 3 1 内源性抗氧化剂6 2 3 2 外源性抗氧化剂及其补充对自由基代谢影响7 2 4 文蛤提取物的生理活性及其成为运动营养补剂的发展前景l o 2 4 1 抗癌1 0 2 4 2 免疫1 0 2 4 - 3 降糖、降血脂1 1 2 4 4 抗氧化、抗应激1 1 2 4 5 其它作用1 2 2 4 6 文蛤提取物成为运动营养补剂的前景性1 2 3 实验研究：1 3 3 1 实验材料1 3 3 1 1 实验动物1 3 3 1 2 主要试剂和药品1 3 3 1 3 主要仪器1 3 3 2 实验方法1 3 3 2 1 文蛤肉提取液的制备1 3 3 2 2 动物分组和模型建立及样本的采集1 3 辽宁师范大学硕士学位论文 3 2 3 相关指标的测定1 4 3 2 4 统计学分析1 4 3 3 实验结果1 4 3 - 3 1 文蛤提取液对小鼠力竭时间的影响1 4 3 3 2 安静状态下文蛤提取液对小鼠血清c k 、b l a 及c a t 酶的影响。1 5 3 3 3 安静状态下文蛤提取液对小鼠红细胞s o d 、m d a 的影响1 6 3 3 4 文蛤提取液对力竭运动后即刻小鼠血清c k 、b l a 及c a t 酶的影响1 6 3 3 5 文蛤提取液对力竭运动后即刻小鼠红细胞s o d 、m d a 的影响1 7 3 4 实验分析与讨论1 7 3 4 1 文蛤提取液对小鼠力竭时间的影响1 8 3 4 2 文蛤提取液对小鼠血清c k 值的影响1 8 3 4 3 文蛤提取液对小鼠b l a 值的影响。1 9 3 4 4 文蛤提取液对小鼠c a t 酶值的影响。1 9 3 4 5 文蛤提取液对小鼠红细胞s o d 值的影响2 0 3 4 6 文蛤提取液对小鼠红细胞m d a 值的影响2 1 4 结论2 2 参考文献。：2 3 攻读硕士学位期间发表学术论文情况2 8 缩略语表2 9 致_ i 射3 0 一v 一 辽宁师范大学硕士学位论文 绪论 1 1 海洋生物抗运动性疲劳研究背景 进入2 1 世纪以来，运动生理学、运动生物化学以及运动医学等学科迅猛发展，与 运动性疲劳有关的研究方法、手段更为科学，实验仪器设备更是得到了广泛的应用，致 使在此领域的研究不断深入。近年来利用各种营养品来延迟运动性疲劳的出现和加速运 动性疲劳的恢复的研究更是研究热点。通过运用营养补剂并配合科学的训练方法来提高 运动能力已成为各国的研究重点。所以不断寻求营养补剂以加速代谢产物的清除、促进 被消耗物质的恢复和增加免疫及调节功能来抵抗运动性疲劳的提前发生是广大运动人 体科学研究者的重要任务。 在药学和保健学专家们的努力下，寻找到许多能够提高人体运动能力、延缓疲劳发 生、加速疲劳消除且对机体无毒副作用的天然活性产物，并且得到了广泛的应用。抗疲 劳天然物质的研究逐渐成为研究热点。众多国内学者一般从传统中医药理论出发，多在 具有保健作用的中药中寻找抗疲劳物质，并且多数以陆生中草药为主，如对人参、灵芝、 连翘叶等的抗疲劳作用已作过较深入的研究。研发生产了许多抗运动性疲劳制品。但对 海洋生物抗运动性疲劳作用的研究从参考资料来看大多数是进入2 1 世纪以后的研究文 献，此领域的研究还相对较少且属于刚刚起步阶段。海洋生物是公认的营养佳品，其具 有资源丰富、结构新颖、功能独特的特点，是新型的创新药物和功能性保健食品重要原 料来源【l 】。人们已从海洋中发现大量具有抗疲劳、抗肿瘤、抗炎、抗衰老、抗凝等生物 活性的天然产物，亦研究出了许多具有补肾壮阳、散结消肿、调气活血等功效的药品。 目前国内外文献报道具有抗疲劳作用的海洋植物已有许多，而海洋动物相对较少。 许多海洋植物提取物都具有抗氧化抗疲劳的功能。目前已引入到运动领域的海洋植 物主要有海带和螺旋藻，两者都具有较强的抗运动性疲劳的功效。海带是一种营养价值 较高的大型褐藻。刘芳等研究表明，海带多糖能显著提高受试小鼠负重游泳时间、延长 常压缺氧下小鼠的存活时间，并促进小鼠氧合血红蛋白解离和氧的释放，提高缺氧小鼠 组织对氧的利用，有效增强小鼠抗疲劳和耐缺氧能力 2 1 。阎俊等研究还表明海带多糖能 显著延长小鼠断头后喘息时间，使脑的耗氧量减少，增强脑组织的耐缺氧能力，从而提 高小鼠抗疲劳能力【3 】。研究发现，螺旋藻多糖能增强小鼠l d h 活性，降低小鼠运动后 血液中b l a 的含量，从而增强机体对疲劳的耐受力。螺旋藻所含的烟碱酸、维生素b 6 和钙化葡萄糖酸盐混合物，可增强荷尔蒙的活力和神经系统的功能，维持体内肌糖原的 储存，发挥抗疲劳作用。螺旋藻还能有效提高小鼠肝糖原和肌糖原的贮备能力，降低血 文蛤提取液清除自由基对抗运动性疲劳的实验研究 清尿素氮的形成，明显延长小鼠力竭游泳致死时ne 4 j 。另外一些研究表明，舟形藻、琼 胶、卡拉胶、羊栖菜多糖、褐藻糖胶等海洋植物提取物也具有较强的抗疲劳作用【5 】。 海洋动物的抗氧化抗疲劳作用现今是诸多学者研究的热点。目前从国内外的参考资 料看己深入到运动领域的研究主要有扇贝、牡蛎、海参、尖海龙、海星等，研制出许多 运动营养品。王静凤等的实验表明，从栉孔扇贝边经过提取、分离而成的海脉冲营养素 能显著提高小鼠的运动耐力和血液中l d h 活力、促进b l a 的清除、提高小鼠体内肝糖 元和肌糖原含量，保持小鼠在运动期血糖水平的相对稳定，能够减少运动小鼠体内血清 尿素氮的合成、加速运动期血清尿素氮的清耐6 1 。胡建英等人研究表明，牡蛎能够提高 机体运动能力，延缓疲劳发生和加速疲劳的恢复r 卜9 】。韩玉谦等研究了海参活素的抗疲 劳作用，结果表明海参活素具有一定的抗疲劳作用，可明显延长小鼠爬杆时间，降低小 鼠运动后血清尿素氮和血乳酸含量，升高血糖和肝糖原含量【l o 】。马壮等人的研究也表明 海参提取液具有较强的抗氧化抗运动性疲劳的作用【1 1 1 。胡建英等在对八种海洋生药抗疲 劳作用的研究中表明，尖海龙的抗疲劳效果最好，能显著延长小鼠负重游泳时间，增加 肌肉和肝脏中的糖原含量，有效减少运动后乳酸生成和加速乳酸代谢，从而提高机体的 运动能力和发挥抗疲劳作用 1 2 1 。另外，高峡等研究表明，海星提取液可明显提高血红蛋 白含量和有氧耐力，抑制脂质过氧化，促进疲劳消除和体能恢复等作用【1 3 1 。王海明等研 究表明，鱿鱼精核蛋白提取物能明显延长小鼠爬杆和负重游泳时间，减少小鼠运动时肝 糖元的消耗，降低运动后乳酸的水平，具有抗运动性疲劳作用1 1 4 】。 因此，将诸多的海洋天然产物尤其是高营养保健价值的海洋动物开发为运动营养补 剂具有广阔的前景性。 1 2 研究的目的和意义 文蛤在贝类海鲜中属上品，曾为唐代皇宫海珍贡品，在清朝时期将其御封为“天下 第一鲜”。文蛤肉质鲜美，营养丰富，近代研究其药用价值表明：文蛤有清热利湿、化 痰、散结的作用，对肝癌、肺癌、胃癌、甲状腺肿等有明显的抑制作用。据文献资料统 计，文蛤具有降糖，降血脂，抗突变、抗衰老、提高免疫力、抗缺氧等多种生理功能。 并且，文蛤中富含的牛磺酸能够降低血压，增加心肌细胞对钙的结合能力，抗脉搏不整。 大量的实脸研究已证明，牛磺酸能对抗运动性疲劳的产生而提高机体的运动能力。就目 前的文献资料，对文蛤抗癌、免疫功能、清除自由基能力等的研究已经逐渐深入到分子 水平，成功的提取出文蛤的有效成分，如文蛤蛋白、文蛤多糖、文蛤抗癌活性多肽等。 虽然文蛤的药用价值在临床上已被人们肯定，但在运动领域的研究还未被认证。仅罗运 满( 1 9 9 9 年) 和袁强、袁弘( 2 0 0 7 年) 对文蛤提取液做了抗应激的实验【1 5 1 6 1 。因此本 一2 一 辽宁师范大学硕士学位论文 文结合文蛤对自由基的清除能力，设想文蛤具有较强的抗氧化和抗运动性疲劳的作用， 为海洋生物文蛤在运动领域的研究做一些基础性的工作。 很多学者均从不同角度揭示了运动与自由基的关系，并在应用自由基清除产品抗运 动性疲劳所致的损伤中取得一定效果。运动时能源物质的耗竭、代谢产物的堆积、内环 境稳态的失调等都是运动性疲劳产生的重要原因，大量研究表明，运动可使自由基生成 增加，脂质的过氧化反应增强，损伤组织细胞膜。补充抗氧化剂能阻止这种改变，提高 运动能力。因此，抗氧化剂已成为一种重要的运动营养补剂，如前所述，文蛤提取物有 可能是一种良好的抗氧化剂，所以从自由基代谢方面看，它有望在运动领域发挥抗运动 性疲劳作用。 故本研究结合运动性疲劳的产生机制自由基学说，主要是探索文蛤提取液的抗氧化 和抗运动性疲劳的作用。旨在寻找能够抗运动疲劳而提高运动能力的海洋营养物，为以 后进一步的研究做一些基本工作和提供一些理论基础。实验以文蛤提取液为对象研究其 对一次性运动损伤模型小鼠的抗疲劳作用。通过测相关抗氧化和抗运动性疲劳指标，探 讨文蛤提取液的抗氧化和抗运动性疲劳的作用，为文蛤提取液在运动领域的开发利用提 供理论依据。 文蛤提取液清除自由基对抗运动性疲劳的实验研究 2 文献综述 2 1 运动引起的自由基的产生与消除 d i l l a r d ( 1 9 7 8 年) 首次将自由基理论引入运动医学领域【1 7 1 ，自由基在运动性疲劳中 的重要意义已越来越受到人们的重视。近年来，国内对运动性疲劳的研究在各个方面都 取得了进展。运动应激时，由于机体产生的自由基不能被及时清除，化学性质活泼的自 由基，不但改变线粒体膜的结构和功能，还诱发脂质过氧化反应产物增多，导致人体骨 骼肌、关节以及脑、肾、肺等内脏和细胞膜、消化系统和免疫系统等各方面损害，甚至 导致疾病的发生【1 8 】。众多研究都己表明，运动会引起自由基的产生增多，这是运动性疲 劳的主要原因之一。因此，减轻自由基对运动员机体的影响，抵抗运动性疲劳的提前发 生，对改善运动员身体机能和提高运动成绩都具有十分重要的意义。 2 1 1 运动引起的自由基的变化 d a v i e s 采用e p r 法的研究表明，力竭运动后大鼠肝脏、骨骼肌由自基生成增加。 丁树哲用电子自旋共振仪发现，大鼠力竭运动后心肌线粒体自由基信号增强，同时也测 出m a d 含量增加【1 9 1 。诸多研究表明，力竭运动可使心肌、骨骼肌、肝脏等内源性自由 基生成增多，由此会引发脂质过氧化加强。诸多研究证实，非力竭运动同样引起自由基 生成的增多，脂质过氧化加强。但与力竭运动相比，程度有所降低。因此，无论是力竭 运动还是非力竭运动都会引起自由基生成增岁2 0 1 。 2 1 2 自由基增多和脂质过氧化加强的机制 在正常情况下，自由基生成和消除之间处于动态平衡状态，不会对机体造成危害。 自由基具有极为活泼的化学性质，在非正常生理情况时会对细胞产生一系列不良影响， 如自由基过多积累，这种不良影响将会导致生物膜损伤，对机体造成危害。运动会引起 自由基生成增多，同时导致自由基消除能力下降，因而自由基在体内积累，引发运动性 疲劳。 ( 1 ) 自由基净生成增多 一是通过线粒体呼吸链途径。运动状态下，体内代谢水平加强，能量消耗增加，机 体会加速a t p 再合成，这将增多线粒体的氧耗，氧化磷酸化加强，致使线粒体电子传 递过程中产生自由基。在此过程中，氧单原子还原时如只接受1 个电子，就会生成0 2 ， 机体内氧自由基的生成率与线粒体氧利用率成正比。因此，随着线粒体消耗的增加氧自 由基生成逐渐增多。也由此说明运动本身特别是有氧运动就会导致氧自由基生成增多。 一4 一 辽宁师范大学硕士学位论文 再是通过黄嘌呤氧化酶途径。运动时a t p 分解增多，它的氧化产物次黄嘌呤在黄嘌呤 氧化酶作用下生成尿酸，同时产生了自由基。同样，运动时的氧供应不足使次黄嘌呤在 体内积累，运动后肌肉摄氧量增加，促进次黄嘌呤和黄嘌呤与氧气反应生成自由基。 次黄嘌呤+ 0 2 _ 黄嘌呤+ 王 2 0 2 黄嘌呤+ 20 2 + h 2 0 一尿酸+ 20 2 - + 2 旷 ( 2 ) 自由基消除能力降低 大强度运动时，糖酵解作用增强，致使乳酸生成增多，导致还原型辅酶i 、还原型 辅酶i i 浓度下降，体内抗氧化酶受破坏。因此自由基的消除能力降低。自由基消除能力 下降的原因主要是抗氧化酶活性相对下降。抗氧化酶主要包括超氧化物歧化酶( s o d ) 、 谷胱甘肽过氧化酶( g s h p x ) 等。s o d 可催化0 2 。被氧化为0 2 及还原为h 2 0 2 ，n 2 0 2 由被 过氧化氢酶( c a t ) 催化分解为水和氧。g s h p x 可催化h 2 0 2 转变为h 2 0 ，也可催化许多 有机氧过氧化物r o o h 还原为r o h ，在催化反应中需要g s h 作为供氢体。抗氧化酶的 活性与自由基的消除能力直接相关，因此很多学者都研究运动后抗氧化酶的活性，进而 达到其它研究目的。a l e s s i o 发现大鼠跑台运动后红、白肌纤维过氧化氢酶活性均显著下 降，而超氧化物歧化酶活性无变化。胡红梅等研究表明，大白鼠长时间有氧运动至力竭， g s h 含量下降【2 1 1 。宫霞等通过小鼠游泳运动实验模型测得，力竭游泳运动和适量游泳 运动相比，小鼠骨骼肌中s o d 、g s h p x 的活性显著下降1 2 2 1 。g s h p x 和s o d 是人体 抗氧化系统中两种重要的抗氧化酶，这种内源性抗氧化剂活性的减弱肯定会使机体抗氧 化能力下降。由此可见，运动后脂质过氧化反应的变化取决于氧自由基生成和机体对自 由基消除能力的综合作用。 2 2 氧自由基脂质过氧化反应致使运动性疲劳发生的可能机制 诸多研究证实【2 3 1 ，急性运动和力竭运动都可以导致内源性自由基增多，脂质过氧化 反应增强，从而对细胞膜产生损害。自由基和脂质过氧化损伤与运动性疲劳的发生密切 相关。运动后体内的自由基脂质过氧化反应增强会产生大量的活性氧( r o s ) 。r o s 在 体内的积累，影响了运动时细胞的正常生理功能，成为运动性疲劳发生的重要原因。目 前研究的导致运动性疲劳发生的主要可能机制为： 2 2 1 膜多不饱和脂肪酸氧化损伤细胞膜 膜多不饱和脂肪酸氧化主要会引起细胞膜的流动性、完整性和通透性下降。 力竭运动和短时间的极限强度运动均可以使红细胞膜多不饱和脂肪酸直接暴露在 氧分子下，将会导致红细胞膜的硬度增加、流动性下降，红细胞失去正常的变形能力， 易发生溶血，最终诱发了疲劳的发生【2 4 1 。大量的r o s 也会攻击肌细胞膜多不饱和脂肪 酸，破坏其完整性和 影响肌细胞的能量代 酶蛋白，降低钠泵活 2 2 2 氧自由基脂质 曹兆丰等研究发 结构完整性和流动性 【2 6 1 ；张勇等发现大鼠 力学改变，a t p 酶活性下降。认为力竭运动后活性氧的产生影响了呼吸酶的活性，损伤 了线粒体膜性结构【2 7 1 。因此认为，线粒体结构的损伤影响了电子的传递和偶联磷酸化的 进行，导致a t p 合成不足，从而造成运动能力下降，诱发了运动性疲劳的发生。 此外，电子漏引起质子漏将影响线粒体电子的传递和氧化磷酸化的进行，这是运动 性疲劳状态下线粒体氧化磷酸化偶联下降的重要原因。研究认为钙反常机制也是造成运 动性疲劳的原因之一【2 引。 2 2 3 活性氧自由基介导细胞凋亡 研究发现，胞内c a 2 + 浓度的高低调节着多种类型的细胞凋亡，氧自由基脂质过氧化 导致c a 2 十内流和聚集，是细胞死亡的共同途径。目前对c a 2 + 浓度升高而诱导细胞凋亡有 两种可能解释，一是c a 2 + 本身作为诱导细胞凋亡的信号，激活凋亡相关的分解代谢酶， 从而诱导凋亡。二是c a 2 + 浓度升高引起线粒体膜结构破坏，自由基合成增加，能量耗竭， 诱导细胞凋亡【1 5 】。 2 3 抗氧化剂对自由基的清除作用 2 3 1 内源性抗氧化剂 内源抗氧化剂是指机体自身体内存在着的能有效清除氧自由基的酶类或非酶类物 质所组成的一个防御系统。分为酶促系统和非酶促系统。这种防御系统能使体内自由基 的产生与清除处于一种低浓度的动态平衡中【2 9 1 。 上文已经介绍到g s h p x 和s o d 是人体抗氧化酶促系统中两种重要的抗氧化剂。 s o d 分为含铜与锌超氧化物歧化酶( c u z n - s o d ) 、含锰( b l n - s o d ) 和含铁( f c s o d ) - 三大类。 三种分布不同，都可以催化0 2 - ，歧化为h 2 0 和0 2 。s o d 具有很高的催化效能，是唯一 以氧自由基为底物的酶类，可使超氧自由基被氧化及同时还原成h 2 0 2 ；g s h - p x 在体内 的分布较为广泛，也是清除自由基的重要酶；除前两种之外，c a t 酶也是一种重要的内 源性抗氧化剂。机体细胞器产生的h 2 0 2 可透过细胞器膜进入胞浆，再进入过氧化体， 辽宁师范大学硕士学位论文 存在于过氧化体的c a t 酶将把h 2 0 2 分解成h 2 0 和0 2 ，起到清除作用。此外，部分徽 量元素参与酶类抗氧化剂的生物合成，并以其自身电子传递的性质而起抗氧化的作用 p o 】。非酶类抗氧化剂主要包括：脂溶性物质，如v e 、b 胡萝b 素、辅酶q 和黄酮类化 合物等；水溶性物质，如v c 和g s h 等。非酶促系统的抗氧化作用主要是以其淬灭自由 基、阻止或中断脂质过氧化、稳定生物膜防止对细胞的破坏。另外，抗氧化蛋白 ( p e r o x i r e d o x i n ) 是新发现的抗氧化酶，其生化功能是通过硫氧还蛋白还原过氧化物或超 氧化物，可以将h 2 0 2 还原为水。除此之外，p r x 还具有保护自由基敏感蛋白，参与细胞 增殖分化，增强自然杀伤细胞( n - k - c e l l ) 的活性，参与血红素代谢等功能【3 l 】。 研究证实1 3 2 1 ，运动训练可引起组织s o d 和g s h - p x 活性增强，所以适度的运动有 利于健康。但过度训练会影响抗氧化酶系统活性升高的维持能力，致使系统酶活性改变， 自由基的产生因此增加，导致脂质过氧化增强，运动性疲劳产生。氧化应激与疲劳程度 关系密切，疲劳程度越大，氧化损伤越严重【3 3 1 。内源性抗氧化剂在体内构成了一个完整 的动态平衡系统，只有当自由基产生过多或机体消除自由基能力下降，动态平衡遭到破 坏，自由基才导致细胞结构及其功能的损害。 2 3 2 外源性抗氧化剂及其补充对自由基代谢影响 ( 1 ) 维生素类抗氧化剂 维生素类抗氧化剂主要有维生素e ( v e ) 、维生素c ( v c ) 、b 胡萝卜素等。 v e 是体内主要的维生素类抗氧化剂，为机体重要的营养素。特别是v e 位于生物 膜位置独特，抗氧化功能显著，使其在抗氧化系统中占有极为重要的地位。v e 能增加 机体高密度脂蛋白胆固醇水平，并能打破机体细胞自由基的链锁反应【3 4 1 。朱蔚莉的研究 表明，补充v e 的小鼠力竭后即刻股四头肌s o d 活性没有下降，能够保持在一定的水 平，说明能够保障s o d 的生物合成，保护s o d 的生理活性，延缓小鼠疲劳的发生 m j 。目前诸多研究证明，v e 能增强机体的抗氧化能力，降低机体组织细胞和其他生物 大分子损伤的程度，起到保护作用，提高运动能力，并延缓运动性疲劳的发生。另外， 位于线粒体内膜上的电子载体辅酶q ，其还原型状态在体外能够对机体产生抗氧化作 用，可以预防氧化损伤。有很多对与辅酶q 的研究，证实了补充辅酶q 1 0 ，可降低血清 c k 和l d h 的含量，并且使a t p 再合成能力增强【3 6 】。并且，自宁宁等研究老龄小鼠防 衰老时发现，水溶性的辅酶q 1 0 与有协同作用，能对老龄小鼠产生较强的抗氧化效 果，比单独补充v e 效果明显【3 刀。 v c 又叫抗坏血酸，同样也是机体重要的抗氧化剂。v c 是一个温和的还原剂，即它 易被氧化，而且保护其它物质不被氧化。v c 的还原作用可消除有害氧自由基的毒性。 文蛤提取液清除自由基对抗运动性疲劳的实验研究 并且它可以与0 2 。、o h 迅速反应，生成半脱氢抗坏血酸。此外v c 还能清除单线态氧， 还原硫自由基。它的抗氧化功能在主要发挥在血浆中。v c 能够有效清除血浆中自由基， 并预防血红细胞膜受损。 b 胡萝卜素是类胡萝卜素的主要成分。肛胡萝卜素抗氧化作用也较强，众多研究认 为，它可以提高机体g s h p x 活性，直接有效地清除自由基，表现出抗氧化作用。其作 为抗氧化剂还能够诛灭单线态氧。而且研究发现，b 胡萝卜素对心肌也具有保护作用， 由阿霉素诱导产生的半醌自由基，会对心肌细胞产生严重危害，p 胡萝卜素能够减轻这 种心肌的损害。 ( 2 ) 微量元素 研究证明了多种微量元素在机体的抗氧化反应中发挥着重要作用。并且他们和机体 抗氧化酶的关系密切。如锌、铜、锰、铁是s o d 的组成成分，硒是g s h - p x 的活性中 心，并且它是人体必需的微量元素，能够直接清除自由基。b c a t t ys 等的研究表明，锌 参与过氧化物酶( p e r o x i d a s e ) 和c a t 酶的合成，因此锌在抗氧化系统中的地位不可忽 视。铁也是辅助c a t 酶发挥抗氧化作用。国外有学者研究报道锗也是能够起到抗氧化 作用的微量元素。低浓度锗能提高大鼠肝细胞中过氧化物酶的水平，抵抗并清除自由基， 预防机体脂质过氧化。除了以上微量元素具有抗氧化作用外，在人体血浆中的脂溶性物 质胆红素，也具有较强的抗氧化功能【3 引。 ( 3 ) 中医药类抗氧化剂 近年来中药清除自由基和抗氧化作用的研究文献逐渐增多。中医药的抗氧化作用研 究是中国特色的研究课题。分为单味中药类抗氧化剂和复方中药类抗氧化剂： 现己证实，具有抗氧化作用的单味中药有红景天、人参、灵芝、黄芪