運(yùn)動(dòng)對(duì)生長(zhǎng)激素的影響*

張 穎,李 濤

(咸寧學(xué)院 體育學(xué)院體質(zhì)健康測(cè)試與研究中心,湖北 咸寧 437100)

運(yùn)動(dòng)對(duì)生長(zhǎng)激素的影響*

張 穎,李 濤

(咸寧學(xué)院 體育學(xué)院體質(zhì)健康測(cè)試與研究中心,湖北 咸寧 437100)

生長(zhǎng)激素的生理作用是促進(jìn)物質(zhì)代謝與生長(zhǎng)發(fā)育,對(duì)機(jī)體各器官和各組織均有影響,對(duì)骨骼、肌肉及內(nèi)臟器官的作用尤為顯著.運(yùn)動(dòng)引起血液生長(zhǎng)激素的改變與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)員的水平、血液取樣時(shí)間、生長(zhǎng)激素分泌的不應(yīng)期及環(huán)境因素有關(guān).運(yùn)動(dòng)刺激 GH水平升高的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究.

生長(zhǎng)激素;運(yùn)動(dòng);影響

1 生長(zhǎng)激素生理

1.1 生長(zhǎng)激素概述

人生長(zhǎng)激素 (GH)是由 217個(gè)氨基酸的前生長(zhǎng)素經(jīng)酶解切去 26個(gè)氨基酸的前肽后轉(zhuǎn)變而成.生長(zhǎng)激素由垂體前葉的嗜酸性細(xì)胞分泌.人生長(zhǎng)激素含有 191個(gè)氨基酸,分子量為 22000.靜息狀態(tài)下,成年男子血清中 GH濃度為 1--5ug/l,女子略高于男子,可達(dá) 10 ug/l.GH在血中的半衰期為 20-25min,GH分泌呈脈沖式節(jié)律,每 1-4小時(shí)出現(xiàn)一次脈沖峰.人在睡眠時(shí),GH的分泌明顯增加,約在入睡后60分鐘左右,血中 GH濃度達(dá)高峰,以后又逐漸減少,50歲以后,睡眠時(shí)的 GH峰逐漸消失.

在人和動(dòng)物的血漿和組織液中存在對(duì) GH具有高度特異性的結(jié)合蛋白,稱為生長(zhǎng)素結(jié)合蛋白 (GHBP).根據(jù)分子大小以及與 GH結(jié)合的特性,可將 GHBP分為高親和力GHBP和低親和力 GHBP兩種.高親和力 GHBP分子量為61KD,是血漿 GH的主要存在形式,肝臟可能是其產(chǎn)生的主要場(chǎng)所;低親和力 GHBP分子量為 100KD,與 GH結(jié)合的親和力較低,而結(jié)合容量較大.GH受體有缺陷的 Laron侏儒癥患者血清中很難測(cè)出高親和力 GHBP,但仍含有較高濃度的低親和力 GHBP.臨床觀察和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,肝的GH受體數(shù)量與血漿高親和力 GHBP的水平變化是一致的,GH受體缺陷常伴有血漿高親和力 GHBP的缺乏.

1.2 生長(zhǎng)激素的生理作用

生長(zhǎng)激素的生理作用是促進(jìn)物質(zhì)代謝與生長(zhǎng)發(fā)育,對(duì)機(jī)體各器官和各組織均有影響,對(duì)骨骼、肌肉及內(nèi)臟器官的作用尤為顯著,因此 GH也稱為軀體刺激素.GH的促生長(zhǎng)作用是由于它能促進(jìn)骨、軟骨、肌肉以及其他組織細(xì)胞分裂增值,蛋白質(zhì)合成增加.GH能誘導(dǎo)靶細(xì)胞產(chǎn)生一種具有促生長(zhǎng)作用的肽類物質(zhì),稱為生長(zhǎng)素介質(zhì) (S M),因其化學(xué)結(jié)構(gòu)與胰島素近似并具有其活性,故又稱胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF).目前已經(jīng)分離出兩種生長(zhǎng)素介質(zhì),即 IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ.GH的促生長(zhǎng)作用主要是通過(guò) IGF-Ⅰ介導(dǎo)的.在胚胎期主要生成 IGF-Ⅱ,對(duì)胎兒的生長(zhǎng)起重要作用.血液中的 IGF-Ⅰ含量依賴于 GH的水平.給人注射 GH往往需要在 12-18小時(shí)后血中 IGF-Ⅰ水平才會(huì)增高,所以當(dāng)血中 GH濃度有急劇變化時(shí),在一定時(shí)間內(nèi)血中 IGF-Ⅰ的濃度卻維持相對(duì)穩(wěn)定.在青春期,隨著生長(zhǎng)素分泌增多,血中IGF-Ⅰ濃度明顯增高.給年幼動(dòng)物注射生長(zhǎng)素介質(zhì)能明顯地刺激動(dòng)物生長(zhǎng),身長(zhǎng)和體重都增加,IGF-Ⅱ比 IGF-Ⅰ的促生長(zhǎng)作用更強(qiáng).年幼動(dòng)物比年老動(dòng)物對(duì)生長(zhǎng)素介質(zhì)更敏感.生長(zhǎng)素介質(zhì)最主要的組織效應(yīng)是促進(jìn)軟骨生長(zhǎng),它除了促進(jìn)鈣、磷、鈉、鉀、硫等元素進(jìn)入軟骨組織外,還能促進(jìn)氨基酸進(jìn)入軟骨細(xì)胞,增強(qiáng) DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成,促進(jìn)軟骨組織增殖和骨化,使長(zhǎng)骨加長(zhǎng).另外,生長(zhǎng)素介質(zhì)還能刺激多種組織細(xì)胞有絲分裂,加強(qiáng)細(xì)胞增殖,如成纖維細(xì)胞、肌細(xì)胞、肝細(xì)胞、脂肪細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞等.GH促進(jìn)蛋白質(zhì)合成,抑制外周組織對(duì)葡萄糖的利用,減少葡萄糖的消耗,加速脂肪的分解,使機(jī)體的能量來(lái)源由糖代謝向脂肪代謝轉(zhuǎn)移,有利于生長(zhǎng)發(fā)育和組織修復(fù).

1.3 生長(zhǎng)激素的調(diào)控

生長(zhǎng)激素受下丘腦生長(zhǎng)素釋放激素 (GHRH)和生長(zhǎng)抑素 (GHR IH)的雙重調(diào)節(jié).GHRH促進(jìn) GH分泌,而 GHR IH則抑制其分泌.GH對(duì)下丘腦和腺垂體產(chǎn)生負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用.此外,睡眠、運(yùn)動(dòng)、應(yīng)激刺激、甲狀腺素,雌激素與睪酮均能促進(jìn) GH分泌.

2 生長(zhǎng)激素與運(yùn)動(dòng)

2.1 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)生長(zhǎng)激素的影響

運(yùn)動(dòng)引起血液生長(zhǎng)激素的改變與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)員的水平、血液取樣時(shí)間、生長(zhǎng)激素分泌的不應(yīng)期及環(huán)境因素有關(guān).人體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在 0.75、1.00和 1.25乳酸閾強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)的血 GH水平明顯高于對(duì)照組,但三種訓(xùn)練強(qiáng)度的 GH值沒(méi)有顯著性差異,而 1.25乳酸閾強(qiáng)度下的 GH值明顯高于其他對(duì)照組,推測(cè) GH釋放與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān),超過(guò)乳酸閾強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)將引起青年男子 GH釋放的明顯增加[1].一般認(rèn)為,短時(shí)間中等強(qiáng)度以上的運(yùn)動(dòng)可引起血清GH水平升高.有人研究,8名男性運(yùn)動(dòng)員在跑臺(tái)上以 64%VO2max強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)至力竭,運(yùn)動(dòng)后 GH水平高達(dá) 200%[2].有人認(rèn)為,50-60%VO2max的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度范圍為 GH釋放的臨界閾值.Hartley研究發(fā)現(xiàn),以 75%VO2max強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),血清 GH水平升高[3-4].但以 98%VO2max強(qiáng)度運(yùn)動(dòng) 8分鐘后,GH已開(kāi)始下降,表明 GH的增加與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度并非是直線關(guān)系[5].有文獻(xiàn)報(bào)道,在長(zhǎng)時(shí)間 (30分鐘以上)中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)中,血漿 GH經(jīng)潛伏期后逐漸增加,達(dá)到峰值后逐漸下降[6].GH的變化與受試者的體能狀況有關(guān).在進(jìn)行同一強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),有訓(xùn)練者 GH增長(zhǎng)水平較無(wú)訓(xùn)練者低,且較快恢復(fù)到正常安靜水平.讓青年男子在活動(dòng)跑臺(tái)上以 85%VO2max強(qiáng)度運(yùn)動(dòng) 20分鐘,血漿 GH含量明顯低于機(jī)能不適應(yīng)者[7].

2.2 力量訓(xùn)練對(duì)于生長(zhǎng)激素的影響

力量訓(xùn)練可以影響 GH的分泌和釋放,Kraemer等研究發(fā)現(xiàn),在 10×3RM的抗阻力量訓(xùn)練中,血清 GH水平明顯增高,IGF-Ⅰ水平無(wú)明顯變化[8].Nicklas等研究 55-70歲男性抗阻訓(xùn)練 16周后發(fā)現(xiàn),GH含量在安靜狀態(tài)下,訓(xùn)練前后無(wú)明顯差異;但在抗阻訓(xùn)練后即刻,GH含量在訓(xùn)練前后均明顯增高,未見(jiàn) IGF-Ⅰ水平的明顯變化[9].一般報(bào)道認(rèn)為,力量訓(xùn)練沒(méi)有改變血液內(nèi) IGF-Ⅰ濃度[8].但運(yùn)動(dòng)可使局部組織內(nèi)的 IGF-Ⅰ水平增高,從而刺激該組織增生,肥厚.力量訓(xùn)練可明顯增加肌肉塊,肌肉內(nèi) IGF-Ⅰ水平是否有變化,尚有待進(jìn)一步研究.

2.3 長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)生長(zhǎng)激素的影響

許多研究均表明,長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì) GH的日常分泌無(wú)顯著影響.國(guó)外學(xué)者沙頓在對(duì)耗氧量超過(guò) 4L/min或低于 3 L/min的男子安靜狀態(tài)下血液中激素含量進(jìn)行比較時(shí),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)激素的濃度有顯著不同[10].國(guó)內(nèi)也有研究結(jié)果與其一致,有研究測(cè)得青少年足球運(yùn)動(dòng)員安靜時(shí)的生長(zhǎng)激素均值與一般健康青少年的生長(zhǎng)激素水平?jīng)]有顯著不同[11].長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì) GH分泌的影響首先表現(xiàn)為隨著機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng),GH的運(yùn)動(dòng)分泌反應(yīng)減小.安靜時(shí) 24 h GH釋放總量可能依賴于性別、訓(xùn)練強(qiáng)度和訓(xùn)練時(shí)間.耐力訓(xùn)練是否影響 24 h安靜時(shí) GH的總釋放量,目前研究甚少,結(jié)論也不統(tǒng)一.

2.4 人種族對(duì)于生長(zhǎng)激素的影響

一篇來(lái)自美國(guó)臨床研究中心的報(bào)告表明:黑人與白人相比,24小時(shí) GH濃度分別為 942±174ug/L,602±104 ug/L;GH分泌率為 231±43 ug/L·day,150±28 ug/L·day,IGF-Ⅰ/IGFBP-3為 112±6,96±8,睪酮 /性激素結(jié)合球蛋白比值為 2.25±0.34,1.54±0.14.雌激素黑人亦高于白人.這些指標(biāo)說(shuō)明了為什么黑人體質(zhì)、體能高于白人的原因[12].

2.5 運(yùn)動(dòng)對(duì)生長(zhǎng)激素的影響的可能機(jī)制

關(guān)于運(yùn)動(dòng)刺激 GH水平升高的機(jī)制還處于爭(zhēng)論之中.在正常未經(jīng)過(guò)訓(xùn)練男性中,鴉片樣肽拮抗劑納洛酮可增加GH對(duì)高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的反應(yīng);但在運(yùn)動(dòng)員中,納洛酮表現(xiàn)出相反的作用,即降低 GH的反應(yīng)程度.這種差異可能暗示,長(zhǎng)期訓(xùn)練后體內(nèi)神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的自穩(wěn)態(tài)水平發(fā)生了改變[13].有學(xué)者提出,中樞的膽堿能通路參與 GH對(duì)運(yùn)動(dòng)的反應(yīng),這是因?yàn)榭鼓憠A酯酶藥物吡啶斯的明起到增強(qiáng) GH反應(yīng)的效果.而阿脫品的作用則是降低 GH反應(yīng)程度,這可能與其改變 GHRH的分泌狀況有關(guān)[14].外周代謝信號(hào)也可影響 GH對(duì)運(yùn)動(dòng)的反應(yīng).脂肪吸收起到增強(qiáng)反應(yīng)的作用,但碳水化合物的吸收則降低反應(yīng)程度[13].Borer認(rèn)為:運(yùn)動(dòng)中能量物質(zhì)的消耗可刺激 GH分泌增多,血漿葡萄糖、游離脂肪酸濃度升高可抑制 GH分泌活動(dòng);耗氧量大于氧供時(shí),可有效地刺激 GH的分泌;運(yùn)動(dòng)中代謝加速體內(nèi)溫度上升也是刺激因素.此外運(yùn)動(dòng)中睪酮,甲狀腺激素,糖皮質(zhì)激素濃度的升高亦可影響 GH的分泌活動(dòng)[15].

3 生長(zhǎng)激素在運(yùn)動(dòng)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

許多文獻(xiàn)已報(bào)道了生長(zhǎng)激素缺乏癥 (GHD)的兒童除了身材矮小或伴有性腺、甲狀腺、腎上腺功能減退外,常有高膽固醇或高脂血癥.因此,從理論上講,這些患兒有潛在的發(fā)生心血管疾病的危險(xiǎn).近幾年國(guó)外一些學(xué)者發(fā)現(xiàn) GHD已成為心血管疾病發(fā)生和死亡的主要原因之一.有文獻(xiàn)報(bào)道 GHD者心功能的損害明顯高于正常人群[16].GHD者臨床上常出現(xiàn)乏力、運(yùn)動(dòng)耐力降低,這與心室收縮功能降低所致心室射血不足有關(guān).心室舒張功能異常是 GHD的一個(gè)重要特征,其比收縮功能異常更早出現(xiàn).GH可增加心肌收縮功能,主要通過(guò)下列幾個(gè)機(jī)制:(1)促進(jìn)腎素、醛固酮增加,使鈉潴留及細(xì)胞外容量增加,由此增加心臟的前負(fù)荷;(2)降低外周阻力,使心臟后負(fù)荷下降;(3)直接促進(jìn)心肌收縮[17].正是由于 GH可增加心肌收縮功能,目前臨床上有人將 GH用于治療擴(kuò)張型心肌病[18].在血脂代謝方面,生理劑量的生長(zhǎng)激素替代治療可以通過(guò)生長(zhǎng)介素促進(jìn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞,加速蛋白質(zhì)合成,并促進(jìn)脂肪分解,增強(qiáng)脂肪酸氧化,降低血清膽固醇濃度并對(duì)人體脂肪分布有積極作用.同時(shí)可以激發(fā)肝臟的低密度脂蛋白受體,降低血清低密度脂蛋白膽固醇的濃度.也可以減低過(guò)早出現(xiàn)冠心病的危險(xiǎn)性[19].

曾有研究推測(cè):GH的過(guò)量與不足均可增加動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)性.而目前關(guān)于外源性、超生理劑量的 rhGH的應(yīng)用會(huì)對(duì)機(jī)體物質(zhì)代謝產(chǎn)生怎樣的影響的實(shí)證性研究較為鮮見(jiàn).曾凡星等研究顯示:經(jīng)過(guò)給大鼠 4周的生長(zhǎng)激素注射后,證明使用的外源性中大劑量 GH引起了血脂代謝紊亂,使得動(dòng)脈硬化的發(fā)病危險(xiǎn)性增加[19].

Nass等應(yīng)用 rhGH治療 GH缺乏的病人,觀察 rhGH對(duì)工作能力的影響.結(jié)果顯示,6個(gè)月治療后,VO2max(ml/min·Kg·BW)與對(duì)照組相比顯著上升.氧脈搏、最大通氣量、無(wú)氧閾值 (ml/min·Kg)、最大功率輸出、運(yùn)動(dòng)時(shí)間均顯著增加,瘦體重增加了 3.5 Kg.瘦體重增加可加強(qiáng)呼吸肌力量,促進(jìn)了 VO2max的增加[20].一般認(rèn)為,rhGH對(duì)人體的工作能力改善的主要原因是 GH-IGF軸的促肌肉蛋白質(zhì)合成作用增強(qiáng),肌肉塊明顯增加所致[6].有關(guān)正常人或運(yùn)動(dòng)員服用 rhGH對(duì)人體運(yùn)動(dòng)能力的影響尚未見(jiàn)直接的報(bào)道,僅有一些相關(guān)性的研究.有人觀察,耐力運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)下,血清 IGF-Ⅰ濃度高于一般正常人.Snegovakaya等研究發(fā)現(xiàn),優(yōu)秀劃船運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)能力及運(yùn)動(dòng)成績(jī)與血清 GH呈正相關(guān)[21].

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)動(dòng)引起血液生長(zhǎng)激素的改變與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)員的水平、血液取樣時(shí)間、生長(zhǎng)激素分泌的不應(yīng)期及環(huán)境因素有關(guān).長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)生長(zhǎng)激素的影響及運(yùn)動(dòng)刺激GH水平升高的機(jī)制還有待于進(jìn)一步的研究.GH可以增強(qiáng)心肌收縮力而被用于 GHD和擴(kuò)張型心肌病患者,但外源性的 GH對(duì)于正常人和作用還有待于進(jìn)一步的研究.

[1]田野.運(yùn)動(dòng)生理學(xué)高級(jí)教程 [M].北京:高級(jí)教育出版社,2003.217.

[2]Sutton,J,et al.Growth hor mone in exercise:comparision of physiological and pharmcological stimuli[J].J Appl Physiol,1976,(41):523.

[3]Hartley H L,et al.Multiple hormonal response to graded exercise in relation to physical training[J].J Appl Physiol,1972,(33):602.

[4]Hartley H L,et al.Growth hor mone and catecholamine re2 sponse to exercise in relation to physical training[J].Med Sci Sport,1975,(7):34.

[5]Tatar P,et al.Endocrine response to physical effects with equivalent totalwork loads but different intensities in men[J].Endocrinol Experimentals,1984,(18):233.

[6]楊錫讓,傅浩堅(jiān).運(yùn)動(dòng)生理學(xué)進(jìn)展——質(zhì)疑與思考[M].北京:北京體育大學(xué)出版社,2000.169～182.

[7]Galbo H.Hor monal and metabolic adaptation to exercise[J].Georg Thieme VerlagNew York,1983,1～116.

[8]KramerW J,et al.Response of IGF-1 to endogenous in2 creases in growth hormone after heavy-resistance exercise[J].Eur J Appl Physiol,1995,(79):1315.

[9]Nicklas B J,Ryan AJ,Treuth MM,et al.Testosterone,growth hormone and IGF-1 responses to acute and chronic resistive exercise in men aged 55-70 years[J]. Int J SportsMed,1995,16(7):445～450.

[10]阿·阿·維魯,普·克·克爾格.激素與運(yùn)動(dòng)能力[M].駱勤方,李家盈譯.北京:人民體育出版社,1990188.

[11]張穎,趙克勇,張立,等.U-15男子足球運(yùn)動(dòng)員血睪酮與生長(zhǎng)激素變化特點(diǎn)及對(duì)有氧能力的影響[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào),2008,42(9):73～77.

[12]WeightN M,et al.Greater secretion of growth hormone in black than in white men:possible factor in greater bone minearal density-aclinical research center study[J].J Clin EndocrinolMetab,1995,(80):2291.

[13]Jenkins PJ.Growth hor mone and exercise[J].Clin Endo2 crinol(Oxf),1999,50(6):683-689.

[14]NooitgedagtA,Koppeschaar HP,de VriesWR,et al.In2 fluence of endogenous cholinergic tone and growth hormone-releasing peptide-6 on exercise induced growth hor2 mone release[J].Clin Endocrinol(Oxf),1997,46(2):195～202.

[15]Borer K T,et al.The effect of exercise on growth[J].Int J SportMed,1995,(20):375.

[16]CittadiniA,Cuocolo A,Merola B,et al. Impaired cardiac perfor mance in GH deficient adults and its improvement af2 ter GH replacement[J].Am J Physiol,1994,267(2 Pt 1):E219～225.

[17]Valcavi R,Gaddi O,ZiniM,et al.Cardiac Performance and massin adult with hypopituitarism:effects of one year of growth hor mone treatment[J].J Clin EndocrinoholMe2 tabolis m,1995,(80):659～666.

[18]樊朝美,黃潔,陶萍,等.重組人生長(zhǎng)激素治療擴(kuò)張型心肌病的初步研究 [J].中華心血管病雜志,2000,28(2):111～113.

[19]曾凡星,朱晗,卜林,等.生長(zhǎng)素對(duì)運(yùn)動(dòng)大鼠主動(dòng)脈形態(tài)及血脂代謝的研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào),2003,26(1):37～39.

[20]Nass R,Huber RM,Klauss V,et al.Effect of growth hor2 mone(hGH)replacement therapy on physicalwork capaci2 ty and cardiac and pulmonary function in patientswith hGH deficiency acquired in adulthood[J].J Clin Endocrinol Metab,1995,80(2):552～557.

[21]Snegovskaya V,Viru A.Elevation of cortisol and growth hormone levels in the course of further improvement of per2 formance capaciry in trained rowers[J].Int J SportsMed,1993,14(4):202～206.

G 804.7

A

1006-5342(2011)06-0081-03

2010-12-21

湖北省教育廳科技處科研項(xiàng)目(B20092803)