急性運動對男性血漿總抗氧化狀態和抗氧化酶活性的影響

李月紅

（巢湖學院體育學院，安徽巢湖238024）

急性運動對男性血漿總抗氧化狀態和抗氧化酶活性的影響

李月紅

（巢湖學院體育學院，安徽巢湖238024）

為了探討急性運動對總抗氧化狀態（TAS）和抗氧化酶活性的影響，對健康未經訓練的男性進行了3種不同功率的自行車測試，然后在每種運動前后隨即取靜脈血樣，采用分光光度法測定TAS和酶活性.研究結果表明：與運動前相比，受試者在持續遞增運動、劇烈運動直到力竭和亞極量運動30 min后的總抗氧化狀態（TAS）、血漿過氧化氫酶活性（CAT）、谷胱甘肽還原酶（GR）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）及超氧物歧化酶（SOD）的活性均有所提高，并且上升幅度達到顯著水平（P＜0.05）.因此，在極量及亞極量運動后總抗氧化狀態和血漿抗氧化酶活性增加.

抗氧化防御；總抗氧化狀態；未經訓練男性

1 前言

運動訓練通過全身，尤其是肌肉組織增加氧耗.高強度運動中攝氧量增加伴隨血漿中活性氧（ROS）和脂質過氧化標志物的過量產生［1，2］.另外，抗氧化酶，構成對由運動引起的ROS影響的防御機制.已有研究報道，高強度運動中抗氧化劑水平的缺乏和ROS的表達和清除自由基的生物系統能力不平衡，導致細胞氧化還原穩態受損和脂質、蛋白質的氧化損傷，從而導致細胞和組織氧化應激［3］.氧化應激，是已經確認的細胞損傷機制，在很多疾病的發生起重要作用，如糖尿病、癌癥、心血管疾病、流感等［4］.另一方面，根據相關研究，規律運動導致肌肉中抗氧化酶水平和活性增加，修復因ROS和脂質過氧化產生的損傷［5－7］.

所有有機體都具有抗氧化系統抵抗ROS/RNS產生.抗氧化劑的濃度低于可氧化物質，都能顯著推遲或阻止物質氧化［8］.分為酶類和非酶類抗氧化劑.酶類抗氧化劑是一種低分子量蛋白質，其通過催化化學反應解毒肌肉和組織中自由基而使氧化損害最小化，可以通過特異性基因氧化還原反應再合成，主要是影響DNA轉錄蛋白的結合.運動中，自由基產生能激活不同的氧化還原敏感轉錄因子，包括NF－κB，其可以誘導一些抗氧化酶表達的增加［9］.非酶類抗氧化劑一般是小分子物質能直接清除ROS，防止自由基損害脂肪、蛋白質、核酸.谷胱甘肽是細胞內的一個重要的抗氧化劑，當作為其作為清除劑時，通過谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）轉換為氧化形式（GSSG）.通過谷胱甘肽還原酶（GR）轉換為還原形式.此外，人和動物經過長期劇烈運動后更能抵抗氧化損傷［10］.Fisher等研究高強度間歇訓練后超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（CAT）和GPx的活性發現，所有這些酶的活性都增加［11］.沒有任何研究比較不同類型的運動和觀察4中抗氧化酶活性的變化以及血漿總抗氧化狀態.

因此，實驗目的是評價3種急性運動對未經訓練的健康人的氧化狀態的影響.收集血樣測定CAT、GR、GPx和SOD活性和總抗氧化狀態作為抗氧化防御的一般標志物.

2 材料與方法

2.1 受試者

34名健康男性參與實驗.人體測量特征見表1.

表1 受試者身體測量特征和功率車參數（n＝34）

在實驗前24 h所有受試者沒參與任何有規律的運動，沒有進行任何形式的劇烈運動和吃藥.受試者進行廣泛的醫學評價，包括運動史和生理檢查、心電圖、生化檢查以排除可能的病理變化.受試者簽署知情同意書.

2.2 運動方案

在電子調節功率自行車上進行運動，上午8∶00和10∶30完成.空腹一夜后，受試者以60 rpmin的速度踏車.受試者隨機進行3次功率自行車測試，每次至少間隔一周.首先通過連續遞增運動測試測定最大氧耗量（VO2max）和最大工作能力（MWC），工作負荷以10 W/min增加［12］.采用“breath by breath”氣體交換儀測定攝氧量.第二，所有受試者以VO2max強度完成一個劇烈的測試直到力竭.起始負荷為100W，低于第一次測試時測定的MWC.最后，受試者以70%個體最大工作負荷的亞極量負荷踏車30 min［13］.

2.3 分析過程

通過肘前靜脈采集運動前外周靜脈血樣（A），持續遞增運動測試后即刻血樣（B），劇烈運動直到力竭血樣（C）和亞極量運動30 min后血樣（D）置于肝素抗凝管中.每次采集10 mL血樣.血樣立即以560 rpm離心10 min.血漿分為250μL保存于－30°C，用于TAS和酶活性的測定.

總氧化狀態方法依靠血漿抗氧化劑抑制2，2'－連氮基－雙－（3－乙基苯并二氫噻唑啉－6－磺酸）（ABTS）氧化為自由基正離子ABTS和高鐵血紅蛋白.這個分子形成一個相對穩定的綠色物質，用分光光度計在600 nm處測定.樣本中抗氧化劑減少綠色物質形成的比例［14］.樣本中抗氧化劑的能力是阻止ABTS氧化與trolox進行比較，一種水溶性維生素E，可以定量化測定.根據H2O2濃度的降低測定CAT活性［15］.

當含有CAT樣本中加入低濃度的H2O2（0.2 M）時，這種酶催化這種物質轉化成水和氧氣.監測酶的活性，用摩爾消光系數43.6 cm－1M－1［16］在λ＝240 nm處測量30 s動態曲線，得出H2O2的消除量.

根據Goldberg等［17］的描述，由于NADPH氧化為NADP＋和GSSG的存在，3minλ＝340 nm吸光度降低來測定GR催化活性.摩爾消光系數為ε＝6.22.測定GPx活性，測定NADPH濃度持續降低，同時GSH水平保持不變，根據Flohe等的方法［18］.這種方法根據吸光度的增加，在λ＝340 nm 3 min內，因為樣本中存在GSH、t－丁酰過氧化物個GR使得NADPH氧化.摩爾消光系數為ε＝6.22.將每分鐘催化1微摩爾物質轉化的酶量作為一個單位（U）的CAT、GR、GPx.

2.4 統計分析

采用重復測量ANOVAs進行數據分析.用Bonferroni adjustments進行配對比較.P＜0.05為具有顯著意義.

3 結果

3.1 受試者運動前后的總抗氧化狀態變化

受試者在運動前（A）、持續遞增運動（B）、劇烈運動直到力竭（C）和亞極量運動30 min（D）后的總抗氧化狀態（TAS）分別為1.53±0.07、1.62±0.07、1.66±0.08和1.61±0.08 U.與運動前相比，三次不同強度的急性運動后的總抗氧化狀態（TAS）均達顯著差異水平（P＜0.05）.

3.2 受試者運動前后的過氧化氫酶活性變化

A、B、C和D組的過氧化氫酶（CAT）活性分別為18.54±1.97、24.85±2.35、42.29±2.84和29.19± 3.89 U.與運動前（A）相比，三次急性運動的血漿CAT活性都顯著增高（P＜0.05），其中C組增加幅度達極顯著水平（P＜0.01）.

3.3 受試者運動前后的谷胱甘肽還原酶活性變化

A、B、C和D組的谷胱甘肽還原酶（GR）活性分別為0.021±0.002、0.031±0.003、0.031±0.003和0.026±0.003 U.與運動前（A）相比，三次急性運動的血漿GR活性都顯著增加（P＜0.05）.

3.4 受試者運動前后的谷胱甘肽過氧化物酶活性變化

A、B、C和D組的谷胱甘肽過氧化物酶（GRx）活性分別為0.94±0.02、1.03±0.03、1.02±0.03和1.02±0.03 U.與運動前（A）相比，三次急性運動的血漿GPx活性都顯著增高（P＜0.05）.

3.5 受試者運動前后的超氧物歧化酶活性變化

A、B、C和D組的超氧物歧化酶（SOD）活性分別為0.018±0.004、0.025±0.007、0.028±0.007和0.033±0.007單位.與運動前（A）相比，三次急性運動的血漿SOD活性均顯著增高（P＜0.05）.

4 討論

氧化應激是ROS/RNS產生和抗氧化劑水平之間的平衡更傾向于前者［20］.雖然一致認為自由基過量產生是由于運動時活動的骨骼肌產生，同時也有很好的資料顯示運動引起系統性氧化損傷.根據這個觀點，Sureda［21］等發現一次劇烈運動后淋巴細胞中丙二醛增加，一個氧化應激引起脂質過氧化標志物.另外，Ajmani等［22］觀察到大強度運動后因為氧化應激紅細胞膜的剛性增加.細胞膜剛性預示著脂質過氧化的增加.

實驗的主要發現是單次運動，最大或亞極量運動導致人血液TAS增加.血漿TAS是眾多抗氧化防御的結合，包括酶類和非酶類系統.Child等［23］發現，力竭運動后血漿TAS水平增高，他們指出尿酸，抗氧化系統的重要成分之一，促使TAS增加三分之一.雖然尿酸可能促進抗氧化防御，TAS增加的另一種可能的解釋是其他抗氧化劑的變化，如GSH、褪黑激素或抗氧化酶［24］.實驗也證實與靜息時相比，運動后CAT、GPx、GR、SOD活性增高.

先前的研究也報道運動過程中骨骼肌GPx、GR、和CAT增加.一次力竭運動及恢復期中SOD活性也增加［25］.在這個報道中，肌肉樣本來源于運動腿的股外側肌進行活檢.

急性運動對抗氧化酶的影響表現為全身性的，涉及到多個組織.在一次力竭游泳測試后，Terblanche［26］報道，與靜息時相比，雄性和雌性大鼠的幾個組織如肝、心、腎或肺的CAT活性增高.因此，他們指出急性運動中CAT活性增高可能是保護組織抵抗過氧化氫產生的一個防御機制.同時，生長期大鼠在運動后肺組織的CAT和SOD活性顯著增加，在老年大鼠則顯著降低.這表明衰老使得抗氧化防御系統降低［27］.Hara等［28］發現游泳運動后肝臟和肌肉中GPx活性增高.

對于運動人體進行活體組織檢查受到限制，因此，大部分的研究主要集中于血液.因此，Aguiló等［29］最近發現紅細胞內CAT和GR活性增加，Cases等［30］等也發現一次自行車或游泳運動后淋巴細胞內的CAT、GPx和SOD升高.但是，一次運動后人類中性粒細胞內CAT和GPx活性降低［31］，或許因為這些細胞釋放酶進入血漿.與筆者實驗發現一致，Elosua等［32］也報道一次急性運動后細胞外SOD和GPx活性升高.雖然一小時后，恢復期抗氧化酶活性恢復到基礎水平.但是，24小時后酶活性再次增加，可能是因為這些酶的基因表達上調的結果［33］.

最近的研究主要集中于運動對抗氧化防御系統.Shin等［34］等研究6個月有氧耐力運動對急性運動應答的影響，報道運動后抗氧化酶活性比運動前測試值高.可能的解釋是運動導致抗氧化系統增強，是運動通過氧化還原敏感信號轉導通路刺激抗氧化酶基因表達上調，主要是NF－κB.根據報道核因子在大鼠骨骼肌中SOD和誘導型一氧化氮（iNOS）表達中的重要性［35］.Ji等［36］觀察給運動大鼠注射別嘌呤，競爭性抑制黃嘌呤氧化，減少ROS產生，同時運動導致NF－κB結合急劇增加，但是受到別嘌呤的抑制.因此，運動產生ROS似乎與NF－κB信號相關.

5 結論

總之，實驗數據為單次最大和亞極量急性運動增強健康受試者血漿TAS提供證據.這樣的增加可能是血漿CAT、GPx、GR和SOD活性增加的結果.根據實驗觀察和先前的研究報道，運動引起幾種抗氧化清除劑顯著增加，可能歸咎于它們與自由基過量產生的相互作用，因此，可以說運動起到有益的作用，因為其可以增加抗氧化防御機制抵抗氧化應激.

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Effect of Acute Exercise on the Total Antioxidant Status and the Antioxidant Enzyme Activity in the Plasma of the Men

LIYue-hong
（Departmentof Physical Education，Chaohu College，Chaohu，Anhui238024）

In order to investigate the effect of acute exercise on total antioxidant status（TAS）and the antioxidant enzyme activity，three different power cycling testswere conducted on the healthy untrained men and then vein blood sampleswere taken before and after each exercise to test TAS and enzyme activity by using spectrophotometry TAS and enzyme activity.The results show that，compared with these before exercises，in continuousmotion，intense exercise until burnout and themaximum dose of totalantioxidant status after 30 min（TAS），the subjects'catalase（CAT）activity，plasma glutathione reductase（GR），glutathione peroxidase（GPx）and superoxide dismutase（SOD）activity increased，and the increase reached significant level（P＜0.05）.Therefore，after the maximal and submaximal exercises the total antioxidant status and plasma antioxidant enzyme activity increased.

antioxidant defense；the total antioxidant status；untrained men

G804

A

1671－9743（2015）11－0077－04

2015－07－30

安徽省哲學社會科學規劃項目，一般項目（AHSKY2014D100）.

李月紅，1980年生，女，安徽巢湖人，講師，碩士，研究方向：體育訓練學.