維生素D與運動能力

林文弢, 賈 敏(廣州體育學院,廣東 廣州 510500)

維生素D是參與人體組成的重要物質,不僅有助于運動員骨骼的生長和維護,而且有助于電解質代謝調控、蛋白質合成、基因表達和免疫功能,在提高運動員的運動能力及運動表現方面起重要作用。

1 維生素D的定義與分類

維生素D為固醇類衍生物,又稱鈣化醇、麥角甾醇、麥角骨化醇、“陽光維生素”、抗佝僂病維生素[1]。目前認為,維生素D也是一種類固醇激素,其家族中最重要的成員是維生素D2(麥角鈣化醇)和維生素D3(膽鈣化醇)。維生素D均為不同的維生素D原經紫外線照射后的衍生物。植物不含維生素D,但維生素D原在動植物體內都存在。維生素D是一種脂溶性維生素,有5種化合物,與健康關系較密切的是維生素D2和維生素D3。它們有如下特性:存在于部分天然食物中;人體皮下儲存有從膽固醇生成的7-脫氫膽固醇,受紫外線照射后,可轉變為維生素D3[2]。

2 維生素D的生理功能

維生素D的主要作用在于維持血清鈣磷濃度穩定,調節鈣磷平衡,調控甲狀旁腺素分泌,影響骨轉換,調節骨骼細胞多種基因表達的重要內分泌激素,保持骨骼強壯。

2.1 促進小腸鈣吸收(鈣結合蛋白)

活性維生素D不僅能調節對腸道鈣吸收起重要作用的鈣結合蛋白及鈣調蛋白基因的表達,促進腸道鈣吸收,而且還作用于腎小管,促進腎臟對鈣離子的吸收,對維持鈣離子的正平衡具有重要作用。人體吸收的維生素 D2和D3都無生物活性,經肝臟、腎臟羥化酶的作用,轉變為特異的鈣結合蛋白質,鈣結合蛋白對腸道鈣的吸收發揮重要作用。研究發現,維生素D可通過調節腸道鈣吸收途徑中多種蛋白的結構或表達水平影響鈣的吸收。腸道鈣的吸收主要通過3種方式:跨細胞途徑、細胞旁途徑和囊泡運輸。不僅維生素D缺乏會影響腸道鈣的吸收,維生素D受體結構異常,調節蛋白表達水平下降,同樣可能造成鈣吸收障礙,導致鈣代謝異常。

2.2 促進骨骼與骨骼肌生長

維生素 D直接或間接參與骨細胞的增生、分化等所有過程,以及骨基質的形成、成熟與鈣化。研究認為,維生素 D缺乏可引起繼發性甲狀旁腺功能亢進,骨轉化加快,骨丟失增加,從而導致骨質疏松或骨折。科學補充維生素D,能有效防止鈣 、磷吸收障礙所導致的骨質疏松及骨折的發生,防止骨骼肌肉運動系統多種疾病。維生素D缺乏癥成人表現為軟骨病,兒童表現為佝僂病;維生素 D不足會引起中老年人繼發性骨質流失、甲狀旁腺功能亢進癥和跌倒等 。肌細胞和神經系統細胞均有特異性維生素D受體,肌肉組織維生素D受體的表達隨年齡增長而顯著降低;同時隨著年齡增長,肌肉強度和神經肌肉功能降低,與肌細胞中維生素D受體表達減少和受體周圍維生素 D缺乏直接相關。肌肉無力常是維生素 D缺乏的表現,補充活性維生素 D可促進肌肉功能,使快肌Ⅱ型肌內纖維數目與直徑顯著增加,顯著增強肌肉的力量及功能。

2.3 對骨細胞(破骨、成骨細胞)有多種作用

維生素 D 還作用于成骨細胞和骨細胞核的維生素D反應元件,調控骨鈣素、低密度脂蛋白受體相關蛋白5、成纖維生長因子23、Ⅰ型膠原蛋白等多種蛋白的表達,對骨轉換及骨骼礦化具有重要調控作用[3]。維生素D缺乏會引起骨頭和關節疼痛、肌肉萎縮、失眠、緊張等癥狀,甚至會導致少兒佝僂病和成年人的軟骨病。

3 維生素D與運動能力

3.1 對運動員骨骼肌伸展能力的影響

低維生素D狀態會影響運動員的肌肉、免疫系統和身體能量水平,進而影響其運動成績。Zhu K等[4]將302名受試者隨機分成實驗組和對照組,實驗組每日補充1 000 IU維生素D2和1 000 mg檸檬酸鈣(對照組僅1 000 mg檸檬酸鈣),測試1年后,2組在髖外展肌力、髖內收肌力和運動能力方面,實驗組比對照組分別提高22.6%、13.5%、17.5%。另有研究報道,給年輕芭蕾舞演員每日補充維生素D (2 000 IU),4個月后其等長肌力提升、受傷風險降低[5]。研究發現,每日補充鈣1 000 mg和維生素D3 800 IU者的左股四頭肌肌力顯著優于單獨補充等量鈣劑者。Moreira-Pfrimer等研究發現,補充維生素D3 6個月后,受試者的臀屈肌和膝伸肌肌力分別提高16.4%和24.6%[6]。

3.2 對運動員骨質的影響

由于25羥維生素D的減少,導致與破骨細胞生成有關的繼發性甲狀旁腺功能亢進,以及增加的骨吸收超過成骨細胞介導的骨形成,這些都導致骨量減少和骨質疏松。對運動員來說,健康的骨質是運動能力的保證,尤其在外沖力較大的運動項目中,運動員的骨密度與骨折發生率直接相關。充足的維生素D通過維持甲狀旁腺素的生理健康水平,刺激成骨細胞活性,促進骨礦化及減少沖擊損傷風險,從而減少運動員骨質疏松及骨折的發生率。

3.3 對運動員免疫功能的影響

3.3.1 對單核—巨噬細胞的作用

單核—巨噬細胞在固有免疫應答中起重要作用,維生素D可以促進單核細胞向巨噬細胞分化。巨噬細胞在干擾素-γ刺激下可以在胞內合成1,25-二羥維生素D3,1,25-二羥維生素D3作為配體與細胞核受體結合發揮作用。維生素D在單核—巨噬細胞中通過自分泌途徑刺激 Toll類受體2/1、Toll樣受體4及干擾素-γ受體。維生素D能增加巨噬細胞的吞噬能力和趨化能力,增強單核—巨噬細胞對腫瘤細胞的趨向性和細胞毒性作用,抑制單核細胞的黏附活性,減少機體炎癥反應的發生。

3.3.2 對T、B細胞的作用

T淋巴細胞來源于胸腺,在適應性免疫應答中占核心地位。T細胞根據功能特征可分為輔助T細胞、細胞毒性T細胞、調節性T細胞。維生素D可通過間接影響DC表型或直接刺激T細胞從而調節T細胞反應,維生素D抑制細胞因子輔助T細胞1、輔助T細胞17和輔助T細胞2的分布,從而改變T細胞表型和功能。B淋巴細胞通過產生抗體發揮特異性體液免疫,是重要的抗原提成細胞。近年來發現,維生素D誘導B細胞的低反應性可直接導致細胞凋亡,抑制B細胞的分化增殖,減少免疫球蛋白的產生,增加細胞因子IL-19的分泌,表明維生素D對B細胞功能紊亂性疾病有潛在作用。

4 運動員維生素D的補充量

維生素D是形成骨骼和軟骨的原動力,抗佝僂病,能使牙齒堅固,可抑制炎癥發生。除魚肝油富含維生素D外,肝、魚肉、蛋、奶及蘑菇中也有豐富的維生素D。研究表明,維生素 D 的多方面效用直接或間接影響骨骼、關節、軟骨、肌肉等,低維生素D狀態可能增加機體應力性骨折和急性炎癥疾病的風險。對運動員來說,補充適量的維生素 D 對骨關節炎癥的緩解、骨骼狀態的優化具有積極意義。多數研究認為,應定期評估運動員的維生素 D狀態,并給予推薦攝入量(每日攝取5 μg維生素D為宜),以保持運動員的最佳競技狀態。

5 小結

維生素D是身體組成的重要物質,與運動員的運動能力及運動表現關系密切。補充維生素D應注意量的把握,我國制定的維生素D最高可耐受攝入量為20 μg,過量補充會造成厭食、嗜睡、嘔吐、腹瀉、尿頻及關節疼痛等中毒癥狀。為防止對運動員造成不必要的傷害,建議在隊醫或營養師的指導下服用維生素D。