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第三节运动与内分泌 二 运动对胰岛腺分泌活动的影响 三 运动对肾上腺分泌活动的影响 四 运动对性腺分泌活动的影响 五 运动对垂体分泌活动的影响 一 运动对甲状腺分泌活动的影响 1 一 运动对甲状腺分泌活动的影响 1 急性运动后甲状腺素的变化大多数研究表明 急性运动后甲状腺素浓度增加 特蕴格 Terjung 1971 发现未经训练的受试者以60 VO2max强度运动后T4明显增加 麦勒威尔 Melivier 1981 也报道 无训练史受试者以50 V02max强度运动后T4明显增加 对运动员的研究也表明急性运动后甲状腺素增多 一 运动对甲状腺素分泌机能的影响 2 运动中甲状腺素适当增高 有助于能量物质的分解 供给肌肉更多的能量 也有研究结果不尽相同 有人发现急性运动后甲状腺素浓度不变 麦勒威尔 Melivier 1981 发现9名男受试者37公里急行军后甲状腺素浓度明显变化 可能与实验时的取样时间 受试者机能状况 饮食情况等多种因素不同有关 3 2 长期运动训练对甲状腺素分泌的影响实验表明 长期的运动训练对甲状腺的分泌活动影响不大 伯登 Boyden 1985 让17名女性受试者训练了13 5个月 测定了训练前 中 后期的甲状腺素 发现训练期间甲状腺素浓度有波动 在中期有所下降 但到后期又恢复到前期水平 4 3 运动对甲状腺素周转率的影响艾温尼 Irvine 1968 以12名运动员为对象进行了研究 发现在运动终了时 T4半衰期为4 12天 而对照组为6 93天 即运动中甲状腺素的周转率是加快的 温盈德尔 Winder 拜尔萨姆 Balsum 的动物实验也表明运动期间甲状腺素的半衰期缩短 由运动时甲状腺素周转率加快 也可以看出运动时甲状腺的分泌活动是加强的 5 二 运动使甲状腺素浓度变化的可能机制 1 与TSH增多有关运动可以增加TSH 促甲状腺素 的释放 瑞夫萨姆 Refsum 1970 发现男运动员70公里越野滑雪赛后血TSH显著增加 2 交感神经的影响刺激交感神经可以加强T3 T4的分泌活动 运动时交感神经的兴奋性加强 6 三 研究运动与甲状腺机能关系时所要考虑的几个因素 1 饮食情况饱食时T3增高 长时期低热量食物摄取 T3下降 2 取样时间有报道 长时间力竭性运动后30分钟的恢复期间内甲状腺素是在增加的 3 受试者机能水平有训练者跑台试验后游离T4增加 而无训练者T4则下降 7 二 运动对胰岛腺分泌活动的影响 运动可以使体内胰岛素水平下降 且降低程度与运动强度 运动时间相关 享特尔 Hunter 1968 发现受试者以6 4公里 小时速度在跑台上运动时 前30分钟血中胰岛素无明显改变 1小时后显著下降 2小时后水平更低 而受试者以85 90VO2max强度运动时 开始的10分钟内胰岛素浓度稍有提高 以后其水平不断下降 运动结束后需要1小时或更多时间 血浆胰岛素才可能恢复到运动前水平 一 运动对胰岛素分泌的影响 8 运动中胰岛素水平适当降低具有的生物学意义 可以促使肝糖元分解的激素的作用占优势地位 维持血糖水平 可抑制运动肌 肝脏 脂肪组织从血中摄取葡萄糖 这样 一方面防止血糖下降 另一方面抑制运动肌和其它组织中糖元 脂肪的再合成 有利于运动肌组织中糖元和脂肪的分解 促进糖 脂肪的利用 9 二 运动时胰岛素下降的可能机制 1 细胞分泌量减少克沃莫瑞 Kowamori 发现正常狗运动时血浆胰岛素下降了43 而去胰狗在运动时从门脉匀速滴注外源性胰岛素 运动后下降了24 下降幅度较小 2 清除率增加波约乔普 Bjorntrp 1981 用I125标记胰岛素注入动物门静脉 根据I125的消失计算胰岛素消除率 结果表明 运动后胰岛素的降低 三分之一归于 细胞分泌减少 三分之二归于外周消除增高3 肾上腺素能的活动加强运动中交感神经的活动加强 释放的去甲肾上腺素可以作用于胰岛 细胞膜上的 受体 抑制胰岛素的分泌 10 三 在研究运动与胰岛素变化关系时应考虑的几个因素 1 受试者的机能水平受试者训练水平低 运动后血浆胰岛素下降明显 训练水平高者 运动后血浆胰岛素变化规律与训练前相同 但下降幅度明显减小 2 血糖水平血糖浓度对胰岛素的分泌活动起着重要的调节作用 葡萄糖可以与 细胞膜上的受体结合 刺激胰岛的分泌与合成 11 3 取样时间有研究表明 短时间大强度或未力竭的运动后即刻可以观察到血浆胰岛素浓度出现 回跃 现象 这可能与运动结束后交感神经兴奋性突然降低 解除了对 细胞的抑制作用有关 所以 测定胰岛素要在运动中取样而不是在运动后即刻 12 四 运动对胰高血糖素分泌的影响 运动可以提高血浆胰高血糖素水平 运动中胰高血糖素的变化与运动负荷和时间有很大关系 嘉伯 Galbo 1975 发现受试者以77 VO2max强度运动10分钟后 血浆胰高血糖素稍有降低 而以相同强度重复跑3次 每次20分钟 血浆胰高糖素增加 在第4次重复跑后 增加更明显 维克尔 Weiker 1979 证明 运动员在100米 1500米 10000米跑之后 血浆胰高血糖素浓度增高不多 25公里赛跑后则大幅度增高 13 运动时血浆胰高血糖素的增加 可能与交感神经的调节作用有关 鲁克斯 Luyckx 1975 发现交感神经切除术可以抑制运动时胰高血糖素水平的提高 运动中交感神经兴奋 促进胰高血糖素的分泌 14 五 研究运动与高血糖素关系时要考虑的几个因素 1 潜伏期运动中胰高血糖素的增高有一个潜伏期 据鲁克斯 Luycker 1978 的资料 潜伏期时间的长短与运动强度有关 工作强度越小 潜伏期越长 在经50 V02max强度运动时 60分钟后胰高血糖素浓度才明显上升 15 2 训练水平嘉伯 Galbo 1977 发现 有训练的大鼠进行90分钟的游泳 血中胰高血糖素浓度未增加 而无训练的在鼠经同样时间的游泳其胰高血糖素则明显增高 3 血糖水平实验表明 给受试者注射葡萄糖使血糖升高后 长时间运动中胰高血糖素浓度不增加 即血糖水平的提高可以影响胰高血糖素的分泌 16 三 运动对肾上腺分泌活动的影响 肾上腺是位于肾脏上端的三角形扁平体 包括内外两层 外层颜色淡白称为皮质 分泌肾上腺皮质素 内层颜色较深称为髓质 分泌肾上腺髓质素 一 运动对肾上腺皮质素分泌的影响肾上腺皮质素可分为盐皮质激素 糖皮质激素 性激素三种 肾上腺皮质机能衰退的人肌肉无力 易疲劳 运动员比一般人肾上腺皮质机能强 但过量的运动训练造成肾上腺皮质下降后体力也明显下降 17 1 非力竭性运动后糖皮质素的变化 关于这方面的研究结果颇不一致 麦勒威尔 Malivier 发现 在以50 60 V02max的中等强度运动时 血浆皮质醇有所下降 勃努金 Bunkin 发现运动强度在65 VOzmax时 血浆皮质醇没有变化 研究结果的不同可能与运动项目 强度 时间 受试者机能水平等各种因素有关 对此还需进一步研究 18 2 力竭性运动后糖皮质素的变化 力竭性运动后糖皮质激素呈下降趋势 考利尔 Cornill 1965 让受试者进行时间为50分钟的大强度力竭性运动 发现随运动时间的延长血浆糖皮质激素逐渐降低 一般认为激烈运动中糖皮质激素水平下降是 机体对能源致命性消耗所表现的一种防御性反应 而不是肾上腺达到了衰竭地步 卫鲁 Viru 等人发现 运动到力竭时给豚鼠再注射ACTH 促肾上腺皮质激素 血浆糖皮质激素水平升高 19 二 研究运动与肾上腺皮质素关系时要考虑的几个因素 1 受试者训练水平卡利 Carli 1983 测定了女游泳运动员训练开始后的第4 12 24周血浆肾上腺皮质含量 发现4周后肾上腺皮质素显著下降 12周后有所回升 24周后恢复到原有水平 这可能与训练产生了适应有关 2 心理状态运动负荷相同但心理状态不同时血浆皮质醇的变化不同 不同训练计划中 心理和生理紧张性有着各种不同的组合 变化也就不一样 20 3 生活节律安静情况下糖皮质激素的分泌有着明显的昼夜节律 一般是早 昼间分泌量最高 晚上降低 睡眠时最低 这一变化节律又随着生活节律而改变 若改变睡眠时间 肾上腺皮质素的分泌规律也会发生相应的改变 21 三 运动对肾上腺髓质素分泌的影响 肾上腺髓质素包括肾上腺素和去甲肾上腺素 其中前者占80 后者占20 两者化学结构和生理作用相近 统称为儿茶酚胺 儿茶酚胺通过与靶细胞的受体结合而产生生理效应 受体有 和 两种 受体与血管收缩有关 受体与糖元分解 脂肪动员 血管扩张 心率增加 支气管扩张有关 去甲肾上腺素主要作用于 受体 肾上腺素对两种受体均有作用 22 儿茶酚胺的主要功能是动员能量贮备和身体机能 日本学者猪饲等人发现用0 1 肾上腺素皮下注射O 5ml后 肌肉工作能力大大增加 运动中儿茶酚胺含量适当增多时 运动员可以获得好的成绩 但含量过多时 则会使运动员产生不良的精神反应 如恐慌 激动 缺乏自信心等 比赛时不易取得好成绩 对射箭 篮球 冰球 体操等运动员进行了研究 发现赛前这些运动员血肾上腺素含量明显增加时 比赛均遭失败 23 运动中儿茶酚胺的分泌量是增加的 运动员以65 V02max强度运动时 肾上腺素和去甲肾上腺素增加 其中后者增加最明显 弗兰茨 Franz 让十名马拉松运动员进行40分钟心率在150次 分的自行车运动 发现去甲肾上腺素和肾上腺素在40分钟时达到了峰值 运动中儿茶酚胺含量适量增高可以提高心血管系统的机能 调节血液的重新分配 促进肝糖元和脂肪的分解 有利于肌肉运动的顺利进行 24 四 研究运动与肾上腺髓质素分泌关系时应考虑的几个因素 1 运动强度在完成不同强度的运动时 儿茶酚胺的变化是不同的 哈特利 Hartley 发现 在进行不同强度的耐力训练中 儿茶酚胺的含量是随强度的增加而增加的 2 训练水平训练水平高的人儿茶酚胺的变化比未经训练或训练水平低的人小 3 情绪在情绪紧张时运动 血中儿茶酚胺含量会明显升高 赛前状态中可观察到 肾上腺素分泌的增多 25 四 运动对性腺分泌活动的影响 一 运动对雄激素分泌活动的影响雄激素是一类含有19个碳原子的类固醇激素 有睾酮 雄稀二酮 去氢异雄酮等 雄激素主要在睾丸的间隙细胞合成 除睾丸外肾上腺皮质网状带 卵巢基质细胞也可分泌一定量的雄激素 睾丸间质细胞每天分泌24mg的睾酮 雄激素的生物学作用 1 刺激雄性附性器官的发育并维持其机能 刺激雄性副性征的出现 并维持它们的正常状态 2 对中枢神经系统 代谢也有明显作用 26 雄性激素的生物效能 睾酮 双氢睾酮 雄烯二酮 去氢表雄酮 去氢表雄酮硫酸盐 1 2 3 0 2 0 03 0 03睾酮 Testosterone T 男性睾酮90 来自睾丸间质细胞 其余在肾上腺皮质和其它组织 女性 由卵巢间质细胞和门细胞与肾上腺皮质网状带合成的睾酮约各占总睾酮量的25 其余50 由雄烯二酮在肝脏 脂肪 皮肤等组织转换而来 3 为游离睾酮 40 与性激素结合球蛋白结合 40 与白蛋白结合 17 与血清蛋白质结合 27 计数器 28 半自动酶标仪RT 2100C和洗板机 29 磁酶免分析仪 30 31 一般清晨血清睾酮水平最高 夜间最低 秋末冬初较高 春季较低 男性血睾酮10 45nmol L 400 800ng dl 女性血睾酮约为男子的1 101 LH FSH IU LmIU ml3 E2 Pg ml 旧 pmol L 法定 旧 法定转换系数3 67 pg 皮克 微微克 5 T ng dl 旧 nmol L 法定 旧 法定转换系数0 0347 ng 纳克 毫微克 用不同的单位表示 其正常范围的数值可完全不同 32 较高的睾酮水平虽然不能使受试者无氧阈功率随之提高 因睾酮升降到引起合成代谢的改变 乃至表现出体能的变化需要一段时间 运动性低睾酮全治非强调在正式比赛前应将血睾酮调整到较高水平 男运动员最低20 8nmol L 女运动员最低2 08nmol L 而周东波提出 男子血睾酮低于3 47nmol L 女子0 69nmol L 均可出现典型的过度训练状态 并称之为内分泌性疲劳 早熟与发育 33 1 中等强度 短时间的运动对睾酮分泌的影响 大多数研究表明 中等强度 持续时间不长的运动可使睾酮明显升高 萨顿 Sutton 1973 测试了29名世界的游泳运动员800米游泳后的血浆总睾酮 发现水平明显增高 弗尔曼 Fellmann 让受试者以85 VO2max强度蹬功率自行车 1小时 也发现睾酮显著升高 大强度的举重训练也可促使睾酮水平的增加 Fahey 1976 34 中等强度 短时间运动使血浆睾酮升高的机制可能与儿茶酚胺的作用 及肾上腺皮质雄激素分泌量增多有关 贝蒂 Bette 1987 发现训练水平较高的男子马拉松运动员以75 V02max强度蹬功率自行车2小时后 血浆睾酮明显增加 但LH FSH没有变化 其它实验结果也与此相同 由此可见 运动后睾酮的增加 并非下丘脑 腺垂体 睾丸轴兴奋性加强的结果 可能是肾上腺皮质网状带分泌活动增强所致 35 2 长时间的力竭性运动对睾酮分泌的影响 长时间力竭性运动可以使血浆雄激素浓度降低 魏尔曼林 Vermelen 1973 等发现长时间力竭性的登山 马拉松跑后血浆睾酮明显降低 欧阳孝 1987 报告 举重运动员在大运动负荷训练及举重比赛后 血浆睾酮下降十分明显 36 长时间力竭性运动使血浆睾酮降低与下丘脑 腺垂体 性腺轴的分泌活动受到抑制有关 因为剧烈运动时睾酮水平增高 但长时间的增高 又可通过负反馈的调节作用使下丘脑的GnRH 促性腺激素释放激素 和垂体激素的分泌受到抑制 实验表明 马拉松运动员训练后GnRH生成量减少 LH水平下降 最后导致血浆睾酮水平的下降 绒毛膜促性腺激素 hCG 为胎盘滋养层分泌物的糖蛋白 可分解为 两亚基 与LH的 亚基相同 与其 相似 故生物活性相似 37 3 运动训练对运动员安静状态下睾酮水平的影响 周东波 1987 发现 男运动员血清睾酮值为833 18 417 17ng dl 显著高于正常普通人 523ng d1 女运动员血清睾酮值为69 19 35 74ng dl 也比普通女性高 王乃祯 1989 发现 男女少年运动员的血清睾酮值也显著高于对照组 刘长伟 1989 发现优秀足球运动员的唾液睾酮值最高 其次是业余队员 均高于普通人 全治非 1990 的报告也表明 青少年运动员的血清睾酮值显著高于一般学生 安静状态下运动员体内的睾酮值是高于正常人的 安静状态下运动员的睾酮值高于常人是遗传所致 还是由于训练造成的 这有待于进一步研究 38 二 研究运动与睾酮变化关系时建议考虑的几个可能因素 1 受试者的身体机能情况睾酮的变化与机能状态有着很大关系 可以将睾酮的变化作为检查评定运动员机能状态的指标 游泳运动员经四周大运动负荷训练后 普遍感到训练负荷过大 疲乏无力 血清睾酮显著下降 另外 在比赛中取得金牌的运动员血清睾酮水平都比较高 而未取得金牌的运动员则血清睾酮过低 芬兰学者提出游离睾酮与皮质醇的比值评定机能状态最为敏感 当此比值大于30 或小于0 035 时 则可诊断为过度疲劳 39 2 采样时间古波萨米 Woopesami 1980 让受试者进行45分钟内跑13 14公里的运动 发现运动后即刻血浆睾酮水平高于运动前 但在恢复期中睾酮逐渐减少 到第3小时低于运动前水平 3 遗传因素运动对睾酮的影响可能与遗传有一定的关系 40 三 关于唾液睾酮 唾液睾酮在体育科研中应用的意义 1 采集唾液标本无损伤 无应激影响 可以频繁多次采样 简便易行 一般10分钟可以收集3ml唾液 足够测定唾液睾酮 2 唾液睾酮反映了体内游离睾酮水平 血浆中睾酮大多数与性激素结合球蛋白结合 但仅有极少量的游离睾酮与靶细胞的相应受体结合而发挥其生物学作用 贝克森代尔 Baxendale 等人的研究结果表明 正常男性成人的血浆游离睾酮为271 63Pmol L 而唾液睾酮为274 73Pmol L 两者无显著性差异 41 3 唾液睾酮变化可反映血总睾酮的变化 王 Wang 1981 斯丘梅尹尔 Schtirmeyer 1982 等人的研究表明 唾液睾酮与血浆总睾酮之间的相关性很好 但应注意不对样品进行浓缩处理就用测定血总睾酮的试剂盒直接测定唾液样品易造成较大误差 42 四 运动对雌激素 孕酮分泌活动的影响 雌激素是含有18个碳原子的甾体化合物 由卵泡的颗粒细胞 内膜细胞和黄体的黄体细胞分泌 其主要的生物学作用维持和促进女性生殖器官与副性征的发育和维持 另外 对中枢神经系统 代谢也有明显作用 孕酮主要由黄体细胞合成并分泌 颗粒细胞也可合成少量孕酮 其主要生物学作用是作用于子宫内膜和子宫肌 维持正常的月经周期 孕卵着床和妊娠等等 此外 对代谢和中枢神经系统也有一定影响 43 长期进行大运动负荷训练可以使体内雌二醇和孕酮水平降低 伯登 Boyden 发现马拉松跑女运动员经14个月训练后 雌二醇下降了50 且下降程度与运动负荷有关 对由于大运动负荷训练造成的运动性闭经运动员一个月唾液内雌性激素的测定表明 雌二醇 孕酮显著降低 且改变了周期性规律 长期大运动负荷训练使雌二醇 孕酮水平降低的机制与运动引起下丘脑 垂体分泌活动的改变有关 44 五 运动对垂体分泌活动的影响 运动对生长素分泌的影响 生长素是垂体前叶一种嗜