補糖對EAMD運動員生殖激素及能量代謝的影響

黃引毅, 王超宇, 陳千紅, 王人衛

(1.上海體育學院 運動科學學院,上海 200438; 2.上海健康醫學院 康復學院,上海 200237)

補糖對EAMD運動員生殖激素及能量代謝的影響

黃引毅1, 王超宇1, 陳千紅2, 王人衛1

(1.上海體育學院 運動科學學院,上海 200438; 2.上海健康醫學院 康復學院,上海 200237)

目的:在不干擾女運動員正常訓練的情況下,探討單純補糖對運動性月經周期紊亂(EAMD)運動員生殖激素及能量代謝的影響。方法:將受試者隨機分為補糖組與對照組,補糖組進行連續3個月經周期的補糖干預。實驗前后均測量全部受試者的身體成分、能量狀況及黃體生成素(LH)、雌二醇(E2)和孕酮(P)水平。結果:實驗后補糖組能量平衡由負轉正,對照組無明顯變化;實驗后補糖組卵泡期E2、黃體期P水平上升,與對照組有顯著性差異,且黃體期P水平與受試者能量狀況呈正相關;實驗后補糖組卵泡期和黃體期LH、黃體期E2、卵泡期P與對照組無顯著性差異;補糖組、對照組在實驗前后的相關生殖激素經組內比較均無顯著性變化。結論:單純補糖干預對EAMD運動員能量負平衡狀況和相關生殖激素均有一定改善。

女運動員; 補糖; 運動性月經周期紊亂; 生殖激素; 能量平衡

Author’s address 1. School of Kinesiology, Shanghai University of Sport，Shanghai 200438, China; 2. School of Rehabilitation, Shanghai University of Medicine & Health Sciences, Shanghai 200237, China

女運動員作為競技體育中不可或缺的一部分,長期的高負荷訓練與緊張的比賽會影響其身體健康[1]。其中,最常見的醫學問題為運動性月經周期紊亂(EAMD)。研究結果顯示,從事不同體育項目的女運動員發生EAMD的概率為0%～60%不等[2]。EAMD是由運動導致的月經周期失調,閉經、月經稀疏、無排卵月經周期和黃體期短缺等是其常見的臨床表現。目前認為,EAMD的發生與能量平衡(EB)關系密切,而可利用能量(EA)更是直接影響下丘腦-垂體-卵巢軸(HPO)的正常功能[3-4]?？衫媚芰渴侵笝C體能量攝入與運動能量消耗之間的差值,其與大負荷運動訓練下的進食狀況有關,是造成EAMD的關鍵因素[5-6]。當機體長期能量攝入不足時,可利用能量缺乏,在致使EAMD的同時,還引起內分泌失調進而使機體骨組織的代謝失衡并可能增加動脈粥樣硬化[7-8]。因此,采取適當的方法減少EAMD對女運動員健康的危害有重要意義。

現今藥物治療為EAMD的主要治療方法,但其不利于女運動員的身體健康。并且,由于女運動員這一職業的特殊性,在選擇藥物治療方法時應考慮運動訓練、受試者意愿等因素?；诖?在可利用能量假說指導下,飲食干預EAMD的研究開始被關注,但至今國內外相關研究尚少,尤其人體實驗相關研究更少。因此,本文立足可利用能量假說,在不干擾女子運動員正常訓練的情況下,采用補糖干預EAMD的方法,擬探討補糖對改善EAMD的效果,為EAMD的防治提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象 16名受試者均為專業女運動員,來自上海體育學院附屬競技體育學校(散打隊8名，中長跑隊8名)，年齡為17～21歲,運動等級一級水平以上,運動訓練年限3年及以上,專項訓練年限2年及以上,并有3年及以上行經史。

1.2 研究方法

1.2.1 篩選受試者 對上海體育學院附屬競技體育學校中長跑與散打隊女運動員發放月經周期調查問卷[9](n=52)。篩選出自述月經周期紊亂的運動員,并對初選者進行1個月經周期的尿檢(檢測尿中黃體生成素)和血檢(檢測雌、孕激素)以確定月經周期情況,最終確定受試者16名,并隨機分為補糖組和對照組。

受試者納入標準:①患有EAMD的女運動員；②行經史≥3年；③運動等級均在一級運動員以上;④無高泌乳素血癥、甲狀腺功能紊亂等疾病;⑤近1個月未服用激素類藥物。脫落標準:受試者在實驗期間依從性差、連續2周外出比賽或訓練脫落干預實驗等。所有受試者均對本實驗相關內容及流程了解,并自愿簽署知情同意書。本實驗設計通過上海市營養學會醫學倫理委員會的鑒定并接受其監督(上海市營養學會醫學倫理委員會[倫審]2013-002)。

1.2.2 測量身體成分 實驗前后測量受試者身高、體重(身高體重測量儀,日本TANITA公司產)及體脂率(雙能X線骨密度儀,美國GE公司產),以觀察分析受試者身體成分的變化。

1.2.3 能量平衡狀況測定

1.2.3.1 能量消耗 通過佩戴能量監控表(Sensewear Armband,美國Bodymedia公司產)記錄受試者連續5 d的每日能量消耗(監控的日期包含1個休息日和4個訓練日),并將采集的信息輸入SenseWear Professional 8.0軟件,分析受試者能量消耗情況。

1.2.3.2 膳食調查 在能量消耗監控期間,受試者每日3餐飲食攝入情況采用稱重法測量,3餐外所食零食采用記賬法記錄。利用自動配餐王7.0軟件對已進行食物生熟比轉換后的數據分析受試者的飲食情況。

1.2.4 補糖干預的方法 根據補糖組受試者個體能量平衡狀況,對其進行連續3個月經周期的個體化補糖干預(能量負平衡的數值即為補糖量)。干預在第1次月經周期的第3 d(卵泡早期)開始進行,至第3次月經周期的黃體中期,連續補糖3個月經周期。受試者飲用糖飲料的時間為周一～周六的每次訓練期間。所選用的干預物質為低聚糖固體飲料(產品執行標準:GB 7101-2003,食品生產許可證編號:QS311406010048,上海利統生化制品有限公司產)。研究者將飲料(75 g/袋)按說明及每人需要的補充量(表1)沖調后送至運動員訓練地,督促運動員飲用。

表1 補糖組補糖量(n=7)

1.2.5 樣本采集與檢測

1.2.5.1 尿檢 補糖干預實驗前,收集受試者1個月經周期的晨尿(早上起床后第1次中段尿,3 mL),收集時間為月經周期第12 d至下次月經來潮期間。為避免批內檢測誤差,待所有受試者晨尿收集完畢后統一進行檢測,故每次收集的尿樣置-80℃保存。使用放射免疫分析法(RIA)測量尿中黃體生成素(luteinizing hormone,LH),試劑盒由第二軍醫大學神經生物學教研室提供。

1.2.5.2 血檢 在補糖實驗前1個月經周期以及補糖實驗期間的第3個月經周期的各月經周期的第(11±1)d(卵泡晚期)和第(22±1)d(黃體中期)采血。在清晨受試者空腹安靜狀態下由專業護士自前臂肘正中靜脈抽取8 mL血分別置于2支促凝管中,每管各4 mL。待血樣靜置30 min后,將其中一支促凝管常溫離心(2 500 r/min×20 min),取血清1 mL于EP管中,保存于-80℃冰箱。樣本收集完畢后,采用免疫化學發光法(CLIA)檢測雌二醇(Estradiol,E2)和孕酮(Progesterone,P),試劑盒購自Beckman Coulter 公司。另一支促凝管在低溫(4℃)離心(2 500 r/min×20 min)后,取血清600 μL于EP管中,同樣保存于-80℃冰箱,樣本收集完畢后采用RIA檢測LH,試劑盒由第二軍醫大學神經生物學教研室提供。

1.3 統計方法 使用SPSS 18.0軟件整理數據并進行分析。所有方差齊性計量數據用平均值±標準差表示。實驗前后2組間的能量平衡狀況及血液指標使用獨立樣本t檢驗。實驗前后組內血液指標及能量平衡狀況采用配對樣本t檢驗。指標間的相關性檢驗采用Pearson分析,P<0.05為差異具有統計學意義。

2 研究結果

2.1 受試者基本情況 16名受試者中有14人完成整個實驗,2名受試者(對照組1名，補糖組1名)因比賽、退隊未完成實驗。表2顯示，實驗前后補糖組與對照組之間的各項基本指標經統計均無顯著性差異。

表2 受試者基本情況

2.2 晨尿LH水平的周期變化 因14名受試者中有1名運動員閉經,故未收集其晨尿。由圖1可知,5名受試者有排卵期LH峰值,但其中4名(A、H、J、K)為黃體期短缺(Lacteal Phase Defects,LPD),1名(M)黃體期血清孕酮值低落。其余8名(B、C、D、E、F、G、I、L)無LH峰值為無排卵月經周期。

2.3 月經周期的狀況 如表3所示,14名受試者中1名閉經,其余受試者均有月經來潮。受試者發生痛經的比例較高,且經期普遍堅持訓練。

表3 受試者月經周期的狀況

圖1 受試者晨尿LH水平的周期變化(n=13)

2.4 能量狀況的變化

2.4.1 實驗前后三大營養素攝入情況 從表4可見,實驗后補糖組碳水化合物攝入量增加較多,達到推薦量,但實驗前后補糖組與對照組受試者三大營養物質攝入情況經統計差異不具有統計學意義(P>0.05)。

2.4.2 實驗前后能量變化情況 表5顯示,實驗后補糖組能量平衡由負轉正,較對照組有顯著性差異(P=0.029)。補糖組實驗前后能量平衡差異有統計學意義(P=0.019)。

表4 實驗前后受試者三大營養素攝入情況

表5 實驗前后受試者能量狀況的變化

注:*表示與實驗后對照組比較,P<0.05;#表示與實驗前補糖組比較,P<0.05

2.5 LH、E2和P的變化情況 表6顯示,實驗后卵泡期LH值、黃體期LH值的組間組內差異均無統計學意義(P>0.05)。實驗后卵泡期E2補糖組和對照組有顯著差異(P=0.026),黃體期E2兩組間差異無統計學意義(P>0.05)。實驗后黃體期P兩組間有顯著差異(P=0.017),卵泡期P兩組間差異無統計學意義(P>0.05)。

表6 實驗前后LH、E2和P的變化

2.6 實驗后補糖組能量狀況與E2、P的相關性 如表7所示,補糖干預后補糖組能量狀況與E2水平無相關性(P>0.05),但與P水平呈高度正相關(P<0.05)。

表7 實驗后補糖組E2、P與能量狀況的相關性(n=7)

3 分析與討論

3.1 受試者月經周期情況 本實驗采用主觀問卷結合客觀檢測的方法,最終確定14名受試者為EAMD。月經周期不規律包括周期小于21 d或大于38 d以及閉經。本實驗中主觀問卷顯示,月經周期不規律者比例達50%。有學者在分析優秀女子摔跤運動員的月經周期后指出,這一比例可高達61.5%[10]。本研究尿檢結果顯示,14名受試者均為EAMD,由此可見規律的月經周期天數并不代表受試者有正常月經周期。一些有明顯癥狀的月經周期紊亂,如月經稀疏與閉經可因月經周期延長或月經停止等現象察覺,但無排卵月經周期和LPD由于無明顯癥狀而不易被發現,故僅使用主觀月經周期調查問卷不能準確地反映受試者月經周期紊亂的狀況。本研究在主觀問卷的基礎之上,增加了對受試者月經周期情況的客觀檢測,結果顯示受試者大多為無排卵月經周期(8/14),其次為LPD(4/14)。無排卵月經周期和LPD是EAMD中較輕的2種形式[11],在女子運動員中的發生率較高,Vescovi[12]指出兩者的發生率可分別達到29%和48%。本研究中受試者大多處于較輕形式的EAMD,可能與受試者訓練年限或暴露于能量負平衡的時間有關。

月經周期問卷調查結果顯示，2/3的受試者存在痛經情況,且50%的受試者在經期保持日常訓練負荷量。相關研究[13-14]認為，適中的體育運動能減輕痛經的癥狀,但長期運動過量尤其劇烈運動會增大子宮內壓而加重痛經。本實驗的受試者均為專業運動員,長期處于高負荷的運動訓練之下,痛經情況普遍。

3.2 補糖干預對能量平衡和身體成分的影響 在實驗前受試者三大營養素的攝入中,兩組受試者碳水化合物和脂肪的攝入均未達到運動員的膳食推薦量,可見運動員的膳食攝入量處于不足的狀態。與本研究調查結果相似,Bernad[15]通過分析近10篇相關文獻,發現70%的運動員能量攝入不足,而碳水化合物攝入不足的運動員比例達90%。林媛[16]以體操運動員為研究對象,經膳食分析也發現運動員膳食攝入不足,其中女子運動員三大營養素的攝入均低于推薦量。本研究通過補糖增加了受試者碳水化合物攝入量并達到推薦值,因此提高了其能量攝入水平,為改善能量負平衡提供了幫助。

本實驗前所有受試者均處于能量負平衡狀態,對照組能量負平衡為(-1 865.3±1 276.0)kJ,補糖組達(-1 962.8±1 536.6)kJ,這一現象可能與受試者所從事的運動項目有關。由于運動項目特征,兩隊均涉及體重因素。散打是分體重級別的運動,賽前散打運動員會嚴格控制體重以進入較輕級別的比賽,靠體重或力量優勢而提升獲勝率[17]。中長跑是速度與耐力性運動,由于項目訓練特點運動員身體形態一般較瘦,其體脂率和體內水分比例明顯低于短跑、排球等運動員[18]。根據兩運動項目特征與運動員長期的高負荷訓練可知,能量負平衡并不是個別現象。Mountjoy等[19-20]也指出,能量缺乏是女子運動員的常見狀態。

本實驗后補糖組能量平衡狀況好轉為正平衡(554.8±451.0)kJ,與實驗前差異顯著,對照組則依舊處于能量負平衡狀態。由此可見,補糖干預能較好地逆轉女子運動員能量負平衡狀態。國外相關研究也按照飲食攝入量推薦指南或運動營養飲料對受試者能量攝入進行干預,改善了受試者的能量狀況[21-22]。

此外,實驗后受試者體重、體脂率和BMI水平較干預前無差異,表明本研究受試者補充低聚糖固體飲料不會引起脂肪堆積,也不會對有體重限制運動項目的運動員產生不良影響。

3.3 補糖干預對LH值的影響LH受下丘腦GnRH調控并由垂體分泌產生,其不僅是促使成熟卵泡排卵的關鍵生殖激素,還對排卵后黃體的形成與發育產生重要影響。本實驗后,補糖組血LH值組間、組內比較均無顯著性差異,說明補糖對LH值尚未見改善效果,這與一些研究結果相似。趙璨[23]與劉曉莉[24]的動物研究中,LH值分泌水平在補糖干預下與對照組相比無明顯上升。人體實驗中Cialdella-kam等[22]同樣發現6個月的能量補充未對LH值有顯著影響。也有研究發現相反結果,Loucks等早期研究指出,能量攝入的增加能夠促進LH的正常脈沖分泌,值得注意的是該研究中的受試者處于短期的低可利用能量狀態,那么能量攝入的增加對長期處于低可利用能量狀態的受試者LH值是否有積極影響還有待探討。此外,另一研究對受試者三餐進行全面干預以達到膳食營養推薦攝入量,干預后發現受試者血LH值較干預前有顯著性差異,但該研究與本研究干預方法不同,這或許是對血LH值有不同干預效果的原因[21]。

LH除受GnRH調控,還受E2、P的負反饋影響。本研究LH水平無顯著性變化可能因卵泡期E2、黃體期P水平明顯增加而受其負反饋抑制有關。除此之外,LH水平無改變可能還與β-內啡肽(β-endorphin)相關。β-內啡肽是機體在運動過程中的產物,其對LH的分泌有抑制作用,該作用僅在卵泡晚期和黃體中期(本實驗采血就是這2個時期),通過抑制去甲腎上腺素(Norepinephrine,NE)對促黃體生成素釋放激素(luteinizing hormone-releasing hormone,LHRH)的分泌作用產生影響。那么,基于本研究受試者為運動員以及β-內啡肽與LH的關系,可推測這是引起LH水平無明顯變化的原因之一。

3.4 補糖干預對E2、P水平的影響E2是由卵巢分泌的一類類固醇激素,其分泌水平根據卵巢周期而變化,分泌高峰出現于排卵前期,對成熟卵泡排卵產生影響。P是由卵巢黃體分泌,其在月經周期的卵泡期分泌有限,在排卵后的黃體中期達到分泌高峰,對維持正常黃體功能產生重要作用。HPO軸(Hypothalamic-Pituitary-Ovarian axis,HPO)的正常運轉離不開充足的能量供應,大多數研究已指出能量負平衡對因運動抑制的生殖功能產生重要影響。葡萄糖是大腦供能的唯一物質,當機體處于能量負平衡時,可利用能量不足,會對下丘腦-垂體-卵巢軸產生負面影響,抑制雌孕激素合成,進而影響正常月經周期。本實驗后補糖組卵泡期E2和黃體期P水平上升較對照組差異顯著,且干預后P水平與受試者能量狀況存在高度正相關,表明能量攝入的增加對E2和P的分泌合成有良好恢復作用。Williams等在21世紀初就指出可利用能量不足會影響正常月經周期,其動物研究中E2在長期能量缺乏時下降,而在增加能量攝入后顯著上升。Williams等[4]近期的研究則進一步證明E2、P與能量的密切關系。其研究發現,受試者尿中雌孕激素的代謝產物E1G(Estrone-1-glucuronide)和PdG(Pregnanediolglucuronide)水平在能量缺乏期間顯著減少,并指出能量缺乏是雌激素分泌降低的強烈信號。此外,Vanheest通過對10名優秀青年游泳運動員進行12周的運動表現評估,發現E2、P水平較低的受試者能量攝入不足而處于運動表現下降的狀態。以上研究均證明了能量缺乏會對E2、P產生負面影響。

本研究通過補糖干預也進一步證實能量充足對E2、P的正面影響。E2、P是類固醇激素,其分泌合成的前體為膽固醇。本研究中糖的補充為受試者增加了能量供應,緩解了能量負平衡狀態,可使脂肪動員供能減少。由于脂肪可分解為脂肪酸,而脂肪酸的β-氧化亦可產生膽固醇的原料乙酰輔酶A(acetyl coenzyme A);因此,通過補糖而節約的部分脂肪供能可為E2、P提供合成原料,這可能是本研究E2、P水平上升的原因之一。另一原因可能是補糖使原本抑制的HPO軸因能量負平衡狀況的改善而恢復功能。能量負平衡時,耗能較高的生殖系統因能量缺乏處于功能抑制狀態,通過補糖增加能量供應后改善了機體能量負平衡狀況,為HPO軸提供了更多能量,從而促使生殖系統恢復功能,使E2、P分泌水平上升。

本文補糖組黃體期E2和卵泡期P干預后與對照組相比效果不明顯,可能由于E2在黃體期分泌水平較卵泡期上升緩慢,P在卵泡期分泌水平較黃體期上升緩慢,因此黃體期E2和卵泡期P水平經檢測無明顯上升;而補糖組、對照組的相關生殖激素在實驗前后均無顯著變化,可能與本研究補糖干預的時間較短有關。

綜上所述,單純補糖干預(不干涉受試者正常運動訓練)對受試者身體能量狀況和卵泡期E2、黃體期P水平均有所改善,但使用低聚糖進行能量補充的時間還有待于探討。未來的相關研究可觀察HPO軸的關聯指標,以期為EAMD的防治提供更多的參考。

4 結束語

補糖干預能明顯提高受試者能量攝入,并改善其能量負平衡狀況。補糖干預能改善月經周期紊亂受試者卵泡期E2、黃體期P的分泌水平,且黃體期P水平與受試者能量狀況呈正相關。

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The Effect of Carbohydrate Supplementation on the Reproductive Hormone and Energy Expenditure in Female Athletes with EAMD

HUANG Yinyi1, WANG Chaoyu1, CHEN Qianhong2, WANG Renwei1

This study aims to discuss how carbohydrate supplementation affects the energy expenditure and reproductive hormone in female athletes with Exercise-Associated Menstrual Disorders(EAMD)without disturbing their regular training. Methods: Participants were randomly assigned into experimental carbohydrate group and control group. The experimental group was given carbohydrate intervention for 3 consecutive months. Body composition, energy expenditure andLH,E2,Pwere measured in both pre- and post-study for all participants.Results: The experimental group achieved positive energy balance after 3-month intervention, removing its negative energy balance in pre-intervention. No significant difference, however, was found within the control group. The release ofE2andPelevated in follicular phase and luteal phase respectively after the carbohydrate intervention, different from control group significantly; and that ofPin luteal phase is positively correlated with energy expenditure. Moreover, no significant difference was observed in the relase ofLHandPin follicular phase and that ofLHandE2in luteal phase between the two groups after the study, and the reproductive hormone in both groups stayed relatively stable before and after the study. Conclusion: Carbohydrate supplementation ameliorates the situation of negative energy balance and the release of related reproductive hormone in female athletes with EAMD, which has implications for the prevention and treatment of EAMD in female athletes.

female athlete；carbohydrate supplementation；exercise-associated menstrual disorders(EAMD)；reproductive hormone；energy balance

2016-07-28；

2016-09-23

上海市人類運動能力開發與保障重點實驗室資助項目(11DZ2261100);運動健身科技省部共建教育部重點實驗室資助項目

黃引毅(1992-),女,貴州銅仁人,上海體育學院碩士研究生;Tel.:(021)51254775,E-mail:501195624@qq.com

G804.2

A

1000-5498(2017)01-0032-06

DOI 10.16099/j.sus.2017.01.006