白藜蘆醇的生物作用及其對運動性疲勞的影響研究進展

王 蘭,王 梅,李 勇

(1]3]遵義醫學院 體育工作部 563003;2]貴陽第三人民醫院 神經科,貴陽 550001)

白藜蘆醇的生物作用及其對運動性疲勞的影響研究進展

王 蘭1],王 梅2],李 勇3]

(1]3]遵義醫學院 體育工作部 563003;2]貴陽第三人民醫院 神經科,貴陽 550001)

運動性疲勞的發生是制約運動訓練水平的重要因素,如何延緩、減輕和消除運動性疲勞已成為提高運動能力的關鍵。白藜蘆醇具有清除自由基、強抗氧化等生物學作用,被廣泛運用于藥物學、臨床醫學、營養學中的研究,但在運動醫學領域,特別是抗疲勞作用方面研究較少。對白藜蘆醇的生物作用及其對運動性疲勞的影響研究進展進行了綜述。

白藜蘆醇;生物作用;抗氧化;運動性疲勞

白藜蘆醇的化學性質、來源

1.1 白藜蘆醇的化學性質

白藜蘆醇(Resveratrol,Res)別名虎杖甙元,化學名稱為芪三酚,屬于非黃酮類多酚化合物。白藜蘆醇是無色針狀結晶,較難溶于水,易溶于有機溶劑。在366nm的紫外線照射下產生紫色熒光,遇氨水等堿性溶液顯紅色,遇醋酸鎂的甲醇溶液顯粉紅色,并能和三氯化鐵、一鐵氰化鉀起顯色反應[1]。在低溫、避光條件下較為穩定,堿性環境中不穩定。

1.2 白藜蘆醇的來源

白藜蘆醇廣泛存在于種子植物中,已經在21個科,31個屬的72種植物中發現了白藜蘆醇。如:葡萄科的葡萄屬、蛇葡萄屬,豆科的落花生屬、決明屬、槐屬等等[2],有許多是藥用植物,如決明、藜蘆、虎杖等,有的甚至就是食物,如葡萄、花生、桑葚、鳳梨等。白藜蘆醇在未經釀酒的葡萄籽、葡萄皮中含量相當高,分別為l2.45 mg/s和3.44 mg/s,花生種子中白藜蘆醇的含量為0.02～1.79 g/g。此外,中藥虎杖也是白藜蘆醇重要的天然資源,含量高達0.1%,高于葡萄和花生中白藜蘆醇的含量[3]。

白藜蘆醇( )抗氧化作用研究進展

Brito P等發現“白藜蘆醇可抑制由生理性氧化劑(如轉運肌紅蛋白、過氧化亞硝酸鹽)引起的脂質過氧化和脂蛋白修飾。由于白藜蘆醇能保護脂質和載脂蛋白免受氧化損傷從而使得LDL能通過天然的受體途徑進入CHO-K1細胞。而氧化的LDL與未受調節的清道夫受體結合則會形成泡沫細胞,導致血管平滑肌細胞和內皮細胞功能失調”[4]。田京偉等人研究表明,白藜蘆醇苷對氧自由基所致大鼠腦線粒體損傷有明顯保護作用,其機制與清除自由基、抑制脂質過氧化有關[5]。Leonard SS等的實驗證實白藜蘆醇是一個有效的羥基、超氧化物和金屬誘導基團的清除劑。白藜蘆醇還對細胞膜脂質過氧化和活性氧導致的DNA損傷顯示出保護作用[6]。梁榮能等研究報道,“白藜蘆醇苷能不同程度地降低腦組織的過氧化脂質含量,提高SOD、CAT和 GSH-Px活性,降低腦含水量,減輕自由基反應對腦組織的損害,對缺血的腦組織具有保護作用”[7]。羅莉等研究發現,“白藜蘆醇能夠抑制去卵巢大鼠心、肝、腦組織SOD活力的下降,以及MDA和脂褐質含量的升高,起到抗脂質過氧化的作用。說明白藜蘆醇能對抗內源性雌激素下降引起的抗氧化能力減弱,具有抗氧化作用。”[8]

白藜蘆醇與運動性疲勞

運動性疲勞是指:“在運動過程中出現了機體工作(運動)能力暫時性降低,但經過適當的休息和調整以后,可以恢復原有機能水平”的一種生理現象[9]。

3.1 白藜蘆醇(Res)對自由基的作用與運動性疲勞

自由基(free radical)是在外層電子軌道上含有單個不配對電子的原子、原子團和分子的總稱,化學性質極為活潑,特別是氧化作用極強,具有強烈的引發脂質過氧化的作用。在生理條件下,體內貯存有足夠的抗氧化劑以抵抗活性氧產生和清除自由基,使之保持一個動態的平衡,對機體不會造成損害;而大強度運動后,機體抗氧化能力降低,導致機體抗氧化防御系統不足以消除過剩的自由基,使體內產生大量的自由基。研究發現:力竭運動引起機體內自由基大量增加,從而造成自由基堆積,破壞細胞膜的脂質雙結構,引起超氧化反應,使生物大分子出現交聯或斷裂,破壞細胞膜的流動性,使膜的孔隙擴大,通透性增大,內質網膜、線粒體膜等膜系統結構和功能受損,導致細胞廣泛性損害,使細胞難以維持正常的結構和功能,進而引發運動性損傷和運動性疲勞[10-13]。

大量研究表明,白藜蘆醇(Res)具有清除自由基、抗脂質過氧化的作用[14]。長期超負荷訓練可引起機體自由基產生增加,降低機體的抗氧化能力,因而導致組織細胞膜結構損傷或機體疲勞。因此,過度訓練后,增加白藜蘆醇的攝入,可以清除運動中產生的自由基,降低自由基對細胞的損害,維持正常的結構和功能,從而延緩疲勞的發生或有助于運動后疲勞的消除,一定程度上有助于消除因過度訓練引起的不適、疲勞與免疫功能下降等問題。

3.2 白藜蘆醇(Res)對線立體的影響與運動性疲勞

線粒體不僅是細胞內氧化代謝的重要場所,而且也是細胞內鈣攝取、釋放和調節的重要器官。正常情況下,線粒體維持較高的鈣濃度,有利于肌肉的正常興奮、收縮和舒張;減少細胞漿鈣升高對骨骼肌超微結構的破壞,同時也是敏感性線粒體酶所必需的。眾多研究已證實,大強度負荷訓練后,機體由于氧消耗量過多導致線粒體呼吸爆發、組織缺血后再灌注導致氧化損傷,以及兒茶酚胺的大量分泌等原因而使自由基生成增多和脂質過氧化反應增強,引發細胞代謝和功能紊亂,肌肉工作能力下降,最終導致運動性疲勞。

動物實驗表明,Res可抑制ADP和NADPH引起的線立體脂質過氧化;王超云等研究證明,白藜蘆醇對氧自由基所致的大鼠腦線粒體有明顯的保護作用,能抑制膜磷脂降解、線粒體腫脹,增加膜流動性,改善線粒體能量代謝狀態,增加抗氧化能力[15]。

3.3 白藜蘆醇(Res)對神經系統的保護作用與運動性疲勞

大強度運動后,機體產生的活性氧自由基不僅參與脂質過氧化、斷裂、蛋白質修飾變性及影響細胞內信號轉導和基因表達,而且引起神經細胞、組織的能量代謝系統發生障礙,由于腦內中樞興奮性神經遞質和抑制性遞質的調節和協調機能失調,導致機體運動能力下降,疲勞產生。白藜蘆醇通過抑制自由基反應保護腦損傷后神經細胞的功能。體內、外實驗均發現白藜蘆醇可以有效保護細胞中遺傳物質等免受氧化反應的侵害,從而保證細胞增殖與分化及維持功能的正常。利用電子副磁共振回波技術,在大鼠中腦細胞培養中發現白藜蘆醇可以直接捕獲羥自由基。GH8H等發現白藜蘆醇通過與輔酶 I競爭抑制復合物的活性而影響腦線粒體呼吸鏈,而復合物是自由基產生的部位。因此,白藜蘆醇可能作用于上述某個環節或幾個環節而保護腦細胞免受氧化反應增殖,從而產生抗血管生成的作用。

3.4 白藜蘆醇(Res)的免疫作用與運動性疲勞

Res是植物受到病原性進攻和環境惡化時產生的植物抗毒素。研究表明,葡萄受到葡萄霜霉菌侵染后,離壞死果實較近且沒有受到侵染的部位,白藜蘆醇的含量很高,能有效地抑制壞死區的擴展。Res的含量與其抗菌能力呈正相關。

長期大強度訓練可因營養物質的耗竭、機體神經內分泌功能的改變及自由基對免疫細胞膜的攻擊使淋巴細胞調亡,最終導致機體免疫功能的下降,進一步促進運動性疲勞的發生。在運動狀態中,抗氧化劑VE、VC等都對機體有明顯的保護作用。研究還發現,運動前給機體補充抗氧化劑能夠有效的降低運動后的脂質過氧化程度,延緩疲勞出現的時間。

陳莉娜等對白藜蘆醇心血管保護作用的研究進展進行了綜述,“白藜蘆醇是一種有效抗氧化劑,它能抑制低密度脂蛋白(LDL)的類脂過氧化作用,防止氧化LDL的細胞毒性,保護細胞免遭類脂過氧化”[16]。由于它具有親脂和親水雙重性質,可以提供比其他抗氧化劑(如維生素C和維生素 E等)更為有效的保護作用。Hung等研究證實“白藜蘆醇的抗氧化作用強于維生素E及維生素C,并能清除自由基,尤其是羥自由基,使DNA免受損傷,對脂質過氧化作用和細胞死亡具有抵抗作用”[17]。

Robson等的研究觀察抗氧化維生素補充品 (18mgβ-胡蘿卜素,900mg維生素C和90mg維生素E)對持續鍛煉后免疫細胞的影響。實驗結果間接地表明,在持續服用抗氧化補充品7 d后,對增進運動員維持內在免疫系統的特殊功能是有利的。Rotondo研究認為,白黎蘆醇具有抗炎癥作用。高路等從特異性免疫和非特異性免疫兩方面進行了研究,發現“不同劑量的白藜蘆醇均能顯著提高免疫抑制模型鼠的巨噬細胞吞噬率,血清半數溶血值,機體抗體形成的細胞數量,淋巴細胞轉化率”等[18]。唐明增等研究報道,“白藜蘆醇30mg/ kg和15mg/kg劑量對環磷酰胺致小鼠細胞免疫抑制有對抗作用,能使免疫功能低下的小鼠吞噬指數和吞噬系數得到恢復”[19]。

綜上所述,在運動前補充外源性白藜蘆醇Res能有助于延緩疲勞的出現,提高運動能力。

3.5 白藜蘆醇(Res)對有氧耐力運動的影響與運動性疲勞

有氧耐力是機體在氧氣供應比較充足的情況下,堅持長時間工作的能力。耐力素質越高,機體抗疲勞的能力就越強,延緩了運動疲勞的產生。研究認為耐力訓練一方面明顯提高機體的抗氧化能力,一般認為,與其他組織相比,運動訓練引起的抗氧化能力的改變在肌肉表現最為明顯;另一方面使細胞機能節省化,耗氧量相對下降而減少了自由基的產生。

一個國際科研小組在實驗鼠身上的研究顯示,紅酒中富含的白藜蘆醇可改善能量消耗。來自法國路易·巴斯德大學、美國哈佛大學、芬蘭庫奧皮奧大學等的研究人員在研究中發現,在飲食中補充白藜蘆醇對實驗鼠的肌肉發育有相當大的影響。在白藜蘆醇作用下,在運動中和在不活動期間都能消耗更多能量。實驗鼠在運動中還表現出驚人的耐力。法國的研究員們發現,紅酒中的一種提煉物可以幫助小鼠減少體重,增加體力和耐力。因此,大強度訓練期間補充外源性白藜蘆醇有望提高有氧耐力水平,從而提高運動員的高運動能力。

結論與建議

運動性疲勞是制約運動能力高低的重要因素,也是廣大學者致力研究的問題之一,白藜蘆醇的生物學作用給了我們許多啟發。許多植物中都含白藜蘆醇,如葡萄、花生、桑葚、鳳梨等。我們可嘗試在運動員的膳食中增加含白藜蘆醇的食物,讓運動員經常食用含白藜蘆醇較多的水果,以減輕在運動訓練中運動疲勞對機體運動能力的影響;也可嘗試運用科學手段研發相關的白藜蘆醇營養制劑,改善運動員的膳食營養,積極消除運動性疲勞,減小運動疲勞對運動成績造成的影響。

[1]郭景南,劉崇懷.葡萄屬植物白藜蘆醇研究進展[J].果樹學報,2002,19(3):199-204.

[2]劉兆平,霍君生.白藜蘆醇的生物學作用[J].國外醫藥學衛生學分冊,2002,29(3):46.

[3]劉大川,劉強.一種多酚類化合物——白藜蘆醇的開發研究[J].中國油脂,2004,29(4):9.

[4]Brito P,Almeida LM,Dinis TC.The interaction of resveratrol with ferrylmyoglobin and peroxynitrite;protection against LDL oxidation[J].Cardiovasc Res,2001(6): 445-447.

[5]田京偉,楊建雄.白藜蘆醇苷的體外抗氧化活性[J].中草藥,2001,32(10):918-920.

[6]Leonard SS,Xia C,Jiang BH,et al.Resveratrol scavenges reactive oxygen species and effects radical-induced cellular responses[J].Cardiovasc Res,2005(3):661-663.

[7]梁榮能,莫志賢.白藜蘆醇苷對腦缺血損傷的抗自由基作用[J].中國藥理學通報,1996,12(2):129-129.

[8]羅莉,黃憶明,周光宇.白藜蘆醇對去卵巢大鼠組織的抗氧化作用[J].中國老年學雜志,2005,25(3):287-289.

[9]姚鴻恩主編.體育保健學高級教程[M].桂林:廣西師范大學出版社,2003:166.

[10]唐量,熊正英.蘆薈對運動訓練小鼠肝組織自由基代謝及超微結構影響的實驗研究[J].中國運動醫學雜志, 2002,21(6):607-609.

[11]董改寧,王新軍,唐量,等.二硫蘇糖醇對小鼠運動耐力、肝組織自由基代謝、肝糖原含量及血清AL T活性影響研究[J].陜西師范大學學報(自然科學版),2003,31(2): 63-66.

[12]張軍,熊正英,王家宏.槐米與維生素C對運動訓練小鼠協同抗氧化作用的研究[J].陜西師范大學學報(自然科學版),2004,32(4):87-89.

[13]姚鴻恩.體育保健學高級教程[M].桂林:廣西師范大學出版社,2003:116-118.

[14]張小鐵,朱振勤,陳季武,等.白藜蘆醇清除自由基,抗脂質過氧化及對DNA保護作用的研究[J].自由基生命科學進展,1999(7):110-115.

[15]王超云,王振華,蔣玉林,等.白藜蘆醇對羥自由基所致大鼠腦線粒體氧化損傷的保護作用[J].中國藥理學通報,2003,19(11):1287-1289.

[16]陳莉娜.白藜蘆醇保護心血管作用研究進展[J].生命科學進展,2003,34(3):272-274.

[17]Hung LM,Chen J K,Huang SS,et al.Cardioprotective effect of resvertrol:a natural antioxidant derived from grapes[J].Cardiovasc Res,2000(7):549-555.

[18]高路,袁育康,呂卓人,等.白藜蘆醇的免疫調節作用[J].西安交通大學學報,2003,24(2):121-123.

[19]唐明增,洪志哲,李向陽,等.白藜蘆醇對小鼠免疫系統調節作用的研究[J].現代中西醫結合雜志,2005,14 (18):2381-2382.

Biological function of resveratrol and its influence on sports fatigue

WANGLan,WANG Mei,LI Yong

The resveratrol has the biological functions of removing the radicals and antioxidation and the research about its influence on the sports fatigue is rare in the field of sports medicine.The paper discusses the biological function of resveratrol and its influence on the sports fatigue.

resveratrol;biological function;antioxidation;sports fatigue

’s addressSport Dept.,Zunyi Medical School,563003,China

G804.23

A

1672-268X(2010)06-0033-02

(2010-09-19 收稿)