不同运动状态下血中自由基和抗氧化酶变化特征
作者：刘洪珍 傅静波 孔喜良
单位：曲阜师范大学，山东 曲阜 273165
关键词：极量运动；亚极量运动；自由基；抗氧化酶
现代康复000430
摘要：目的：为了探讨人体在不同运动状态下血中自由基和有关抗氧化酶的变化。方法：采用跑台提供运动负荷，对48名少年进行安静、亚极量负荷和极量负荷下血中丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物(GSH-Px)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)、黄嘌呤氧化酶(XOD)的测定。结果：发现5项指标均有显著性变化。结论：提示运动对机体自由基代谢和抗氧化酶具有明显影响。
中图分类号：R339.4 文献标识码：A
文章编号：1007-5496(2000)04-0570-02
, http://www.100md.com
On change of free radical and anti oxigenized enzyme in blood of person's exercising in the state of different function
LIU Hong zhen，FU Jing bo，KONG Xi liang
(Department of physical Education, Qufu Normal University,Qufu,273165,China)
Abstract Objective:To probe changes of free mdical and anti oxigenized enzymes in blood of person's exercising in the state of different function.Methods:In the paper, the MDA、 GSH、 GSH- Px、 GSTand XOD of 48 adolescents'blood is determined when they are in resting、 sub- maximun quantity load and maximum load state.Results:Distinguishing changes have been observed statistically in the five aspects. Conclusion:It shows no table influence of body's free radical super session and anti- oxigenized enzymes in exercising.
, 百拇医药
Key words maximum quantity exercise;sub- maximum quantity exercise;free radical;anti- oxigenized enzymes
近年来有许多报道关于运动对自由基代谢和抗氧化酶的影响，但多数研究是以动物为实验对象，其实验方法也不尽相同。本文旨在了解人体在负荷运动状态下血中MDA、GSH-Px、GST、GSH和XOD的变化，以便更好地认识运动对人体自由基代谢和抗氧化作用的影响。
1资料与方法
1.1研究对象曲阜市职业中专的48名男生，年龄16～17岁，平均体重61.02±5.57kg，平均身高171.54±5.25cm，身体均健康。
1.2运动模式应用美加公司生产的森迪斯Vmax29C型心肺功能监测系统让受试者在跑台上以3.5min-1的速度(坡度为0)热身5min，然后每隔3min速度增加1.609Km，直到受试者不能坚持运动为止，求出每位受试者的Vo2max和最大心率HRmax。过2～3d后，受试者在实验室内先抽取安静状态下的静脉血3ml，以每人HRmax的85%(Vo2max的75%)作为亚极量负荷，再按上述方式进行运动，当HR到达本人HRmax的85%时，在此强度上持续运动3min后立即抽取3ml静脉血，让其以递增速度的方式继续运动，直到力竭，再抽取3ml静脉血。
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1.3MDA、GSH、GSH-Px、GSH-ST、XOD的测定将抽取的静脉血留少部分测GSH，其余立即分离血浆，置冰箱冷冻保存。5项指标均按南京建成生物工程研究所配制的试剂盒要求方法进行测定。
1.4统计方法所测数据经微机处理，求平均数(x)和标准差(s)，进行t检验，显著性水平为P<0.05。
2结果
2.1MDA、GSH含量的变化血浆中MDA的含量在极量和亚极量负荷运动下均比安静时显著地升高，且极量负荷下的MDA也明显地高于亚极量负荷运动时(P<0.001)；而GSH的含量却与MDA呈相反性的变化，两级负荷下的GSH均比安静时显著地下降(P<0.001)。但两级负荷间GSH无明显差异(P>0.05)，见表1。
2.2血浆中GSH-Px、GST、XOD活力的变化GSH-Px的活力随运动负荷的加大而升高，亚极量负荷运动下的GSH-Px活力极显著高于安静状态时(P<0.001)；极量负荷下其活力又显著地高于亚极量负荷时(P<0.005)。GST、XOD的活力随运动而下降，两级运动负荷下其活力均极显著地低于安静状态时(P<0.001)，但在极量和亚极量负荷运动下相比，两者的活力均未发生显著性变化(P>0.05)，见表1。
, 百拇医药
3讨论
本文以人作为实验对象，特别是以较大样本的少年为对象，研究其在亚极量、极量负荷运动下机体自由基代谢和抗氧化系统的变化特征。血中MDA含量能客观地反映机体产生自由基的水平。当受试者运动至亚极量和极量负荷状态时，血浆中MDA非常明显地高于安静状态下的水平，极量负荷下的MDA又常显著地大于亚极量负荷时，这说明运动可刺激机体大量自由基的产生，且机体运动的时间越长，运动强度越大，产生的自由基越多。这与国内外一些学者的研究相符。例如，Kanter等1986年指出，超马拉松跑步运动员在80km的比赛后，体内MDA的产生增多；Mauphan等对16名男子研究发现，45min的跑台运动使血清MDA含量增加，并且其增加一直持续到运动停止后的72h[1]。我国的张宜龙等1999年让14名12岁的少年以相当于70%Vo2max强度连续蹬车30min，发现运动后血浆中MDA含量明显增多[2]。然而，学者们研究结果并非完全一致。例如，Lovin等证实40%Vo2max强度的运动反使血浆中的MDA水平明显下降，甚至在70%Vo2max强度时，血浆中的MDA仍低于运动前的水平。Mauph等认为人体运动后，体内脂质过氧化反应增强的强度可能与运动强度及运动时间有关。如他们发现只持续7min的亚极量功率自行车运动就未能使运动员和非运动员的血浆MDA水平发生改变。国内也有类似的报道,如倪耀华发现8名体育系男生在自行车功率计上以70%和30%Vo2max的强度踏车至力竭时，血浆中MDA含量较安静时显著增多，但90%Vo2max运动至力竭时却未发现MDA有显著变化[3]。许豪文等以体育系男生为研究对象，结果发现3000m跑组血浆脂质过氧化显著增强，而800m跑组没有明显改变。曹国华等(1991年)发现14名大学生运动员在功率自行车上进行一次急性有氧(HR170/次/min-1蹬车1h)或无氧(用Wingate法，全力蹬车30s)运动后，血浆中的MDA并未发生明显改变。由此可见，有关运动对人体自由基代谢影响的研究结果并不一致，而这种差异的出现尚无一个圆满的解释,对此问题仍有待于进一步探讨。
, 百拇医药
表1 安静(REST)、亚极量(SMQL)、极量(MQL)运动状态下五项指标的比较(
±s)
人数
(n)
MDA含量
(nmol/ml血浆)
GSH含量
(g/L全血)
GSH-Px含量
(u/0.1ml血浆)
GSH-ST含量
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(u/ml血浆)
XOD含量
(uL血浆)
REST
48
5.73±1.16☆
0.387±0.18☆
66.75±19.62☆
476.55±154.54☆
19.73±3.64☆
SMQL
48
, http://www.100md.com
6.63±0.97*
0.251±0.10△
91.80±19.66*
318.73±142.07*
15.75±3.25△
MQL
48
9.28±3.96
0.255±0.08
105.83±23.76
229.73±119.80
, http://www.100md.com 15.60±2.93
注：☆与两极负荷时相比P<0.001，*与极量负荷时相比P<0.005，△与极量负荷时相比P>0.05
还原型GSH)是体内的重要保护因子，可保护巯基酶的活性，它还能在GSH-Px的催化下使超氧阴离子自由基(O2)、过氧化氢(O2H2)和脂氢过氧化物(COOH)变成低毒性物质，故而它对保护生物膜及生物大分子免受自由基损伤起着极其重要的作用。从实验结果来看，两种负荷运动状态下，48名受试者血中GSH含量均显著地低于运动前的水平。这说明机体在极量和亚极量负荷下运动时GSH因参与清除机体产生的大量自由基而使其自身的消耗大于产生。
GSH-Px是体内广泛存在的一种重要的催化过氧化氢分解的酶，能特异地催化GSH对过氧化氢的还原反应，起到保护细胞膜结构和功能完整的作用。亚极量和极量运动后即刻，48名少年血中GSH-Px的活性极显著地高于安静状态时，并且极量运动后也显著地高于亚极量运动时，这与MDA的变化保持着高度的一致性，说明两种运动负荷状态下由于体内大量自由基的产生很强地刺激了GSH-Px的活性，使其催化GSH对H2O2的还原反应加速进行，以防对机体细胞产生更大的损害。而lew·H等1985年报道大鼠跑台跑至力竭时，血浆中GSH-Px活下降〖4]，史亚丽等认为在较短时间运动后机体GSH-Px活性升高，而较长时间亚极量运动后，尤其是力竭性运动后机体内GSH-Px活性下降[5]。这与本实验结果不符，关于运动对GSH-Px活性的影响应继续进行研究。
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GST参与肝脏的解毒功能，肝细胞中含量丰富，肝细胞受损时其GST释放入血，可作为诊断肝脏损伤的敏感指标。除肝细胞外，GST尚广泛存在于哺乳动物的各组织中，能催化GSH与化学物质的亲电子基团结合，最终形成硫醚氨酸排出体外。因此，GST具有清除体内过氧化物及解毒的双重功能。两级负荷运动后，GST的活性极显著地下降，且随运动量的增加，其活性进一步降低，这与多数学者的报道结果一致，这可能与大运动量下体内产生的许多有毒代谢产物和自由基反过来抑制GST的活性有关。黄嘌呤氧化酶(XOD)主要存在于肝脾中，属需氧脱氢酶类，是体内核酸代谢的重要酶。在机体缺氧时可催化次黄嘌呤生成黄嘌呤，同时产生超氧阴离子自由基。有关运动对XOD活性的影响尚未见有报道。两级负荷运动状态下XOD的活性极显著低于安静状态时，但在极量、亚极量负荷间其活性未有显著性变化(P>0.05)，说明XOD的活性随运动而下降到某一程度时将处于一个相对稳定的水平。
作者简介：刘洪珍(1958-)，男，山东人，副教授，实验室主任。研究方向：运动训练的生化学。
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参考文献
[1]曹国华.运动与锌、铜营养及自由基生物学的研究进展[J].中国运动医学杂志，1991,1:40～48
[2]张宜龙.牛磺酸对人体自由基代谢水平和运动能力的影响[J].中国运动医学杂志,1999,1:73～75
[3]倪耀华.运动强度对血浆脂质过氧化物和超化物酶活性的影响[J].中国医学运动杂志,1992,11(3):118
[4]Lew.H.Changes in the glutathione status of plasma,liver and muscle following exhaustive exercise in rats[J].FEBS letters,1985,185(2): 262～ 266
[5]史亚丽.耐力运动与机体抗氧化酶[J].北京体育大学学报,1999,1:34～36
(收稿：2000-01-25), 百拇医药
单位：曲阜师范大学，山东 曲阜 273165
关键词：极量运动；亚极量运动；自由基；抗氧化酶
现代康复000430
摘要：目的：为了探讨人体在不同运动状态下血中自由基和有关抗氧化酶的变化。方法：采用跑台提供运动负荷，对48名少年进行安静、亚极量负荷和极量负荷下血中丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物(GSH-Px)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)、黄嘌呤氧化酶(XOD)的测定。结果：发现5项指标均有显著性变化。结论：提示运动对机体自由基代谢和抗氧化酶具有明显影响。
中图分类号：R339.4 文献标识码：A
文章编号：1007-5496(2000)04-0570-02
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On change of free radical and anti oxigenized enzyme in blood of person's exercising in the state of different function
LIU Hong zhen，FU Jing bo，KONG Xi liang
(Department of physical Education, Qufu Normal University,Qufu,273165,China)
Abstract Objective:To probe changes of free mdical and anti oxigenized enzymes in blood of person's exercising in the state of different function.Methods:In the paper, the MDA、 GSH、 GSH- Px、 GSTand XOD of 48 adolescents'blood is determined when they are in resting、 sub- maximun quantity load and maximum load state.Results:Distinguishing changes have been observed statistically in the five aspects. Conclusion:It shows no table influence of body's free radical super session and anti- oxigenized enzymes in exercising.
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Key words maximum quantity exercise;sub- maximum quantity exercise;free radical;anti- oxigenized enzymes
近年来有许多报道关于运动对自由基代谢和抗氧化酶的影响，但多数研究是以动物为实验对象，其实验方法也不尽相同。本文旨在了解人体在负荷运动状态下血中MDA、GSH-Px、GST、GSH和XOD的变化，以便更好地认识运动对人体自由基代谢和抗氧化作用的影响。
1资料与方法
1.1研究对象曲阜市职业中专的48名男生，年龄16～17岁，平均体重61.02±5.57kg，平均身高171.54±5.25cm，身体均健康。
1.2运动模式应用美加公司生产的森迪斯Vmax29C型心肺功能监测系统让受试者在跑台上以3.5min-1的速度(坡度为0)热身5min，然后每隔3min速度增加1.609Km，直到受试者不能坚持运动为止，求出每位受试者的Vo2max和最大心率HRmax。过2～3d后，受试者在实验室内先抽取安静状态下的静脉血3ml，以每人HRmax的85%(Vo2max的75%)作为亚极量负荷，再按上述方式进行运动，当HR到达本人HRmax的85%时，在此强度上持续运动3min后立即抽取3ml静脉血，让其以递增速度的方式继续运动，直到力竭，再抽取3ml静脉血。
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1.3MDA、GSH、GSH-Px、GSH-ST、XOD的测定将抽取的静脉血留少部分测GSH，其余立即分离血浆，置冰箱冷冻保存。5项指标均按南京建成生物工程研究所配制的试剂盒要求方法进行测定。
1.4统计方法所测数据经微机处理，求平均数(x)和标准差(s)，进行t检验，显著性水平为P<0.05。
2结果
2.1MDA、GSH含量的变化血浆中MDA的含量在极量和亚极量负荷运动下均比安静时显著地升高，且极量负荷下的MDA也明显地高于亚极量负荷运动时(P<0.001)；而GSH的含量却与MDA呈相反性的变化，两级负荷下的GSH均比安静时显著地下降(P<0.001)。但两级负荷间GSH无明显差异(P>0.05)，见表1。
2.2血浆中GSH-Px、GST、XOD活力的变化GSH-Px的活力随运动负荷的加大而升高，亚极量负荷运动下的GSH-Px活力极显著高于安静状态时(P<0.001)；极量负荷下其活力又显著地高于亚极量负荷时(P<0.005)。GST、XOD的活力随运动而下降，两级运动负荷下其活力均极显著地低于安静状态时(P<0.001)，但在极量和亚极量负荷运动下相比，两者的活力均未发生显著性变化(P>0.05)，见表1。
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3讨论
本文以人作为实验对象，特别是以较大样本的少年为对象，研究其在亚极量、极量负荷运动下机体自由基代谢和抗氧化系统的变化特征。血中MDA含量能客观地反映机体产生自由基的水平。当受试者运动至亚极量和极量负荷状态时，血浆中MDA非常明显地高于安静状态下的水平，极量负荷下的MDA又常显著地大于亚极量负荷时，这说明运动可刺激机体大量自由基的产生，且机体运动的时间越长，运动强度越大，产生的自由基越多。这与国内外一些学者的研究相符。例如，Kanter等1986年指出，超马拉松跑步运动员在80km的比赛后，体内MDA的产生增多；Mauphan等对16名男子研究发现，45min的跑台运动使血清MDA含量增加，并且其增加一直持续到运动停止后的72h[1]。我国的张宜龙等1999年让14名12岁的少年以相当于70%Vo2max强度连续蹬车30min，发现运动后血浆中MDA含量明显增多[2]。然而，学者们研究结果并非完全一致。例如，Lovin等证实40%Vo2max强度的运动反使血浆中的MDA水平明显下降，甚至在70%Vo2max强度时，血浆中的MDA仍低于运动前的水平。Mauph等认为人体运动后，体内脂质过氧化反应增强的强度可能与运动强度及运动时间有关。如他们发现只持续7min的亚极量功率自行车运动就未能使运动员和非运动员的血浆MDA水平发生改变。国内也有类似的报道,如倪耀华发现8名体育系男生在自行车功率计上以70%和30%Vo2max的强度踏车至力竭时，血浆中MDA含量较安静时显著增多，但90%Vo2max运动至力竭时却未发现MDA有显著变化[3]。许豪文等以体育系男生为研究对象，结果发现3000m跑组血浆脂质过氧化显著增强，而800m跑组没有明显改变。曹国华等(1991年)发现14名大学生运动员在功率自行车上进行一次急性有氧(HR170/次/min-1蹬车1h)或无氧(用Wingate法，全力蹬车30s)运动后，血浆中的MDA并未发生明显改变。由此可见，有关运动对人体自由基代谢影响的研究结果并不一致，而这种差异的出现尚无一个圆满的解释,对此问题仍有待于进一步探讨。
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表1 安静(REST)、亚极量(SMQL)、极量(MQL)运动状态下五项指标的比较(
±s)人数
(n)
MDA含量
(nmol/ml血浆)
GSH含量
(g/L全血)
GSH-Px含量
(u/0.1ml血浆)
GSH-ST含量
, http://www.100md.com
(u/ml血浆)
XOD含量
(uL血浆)
REST
48
5.73±1.16☆
0.387±0.18☆
66.75±19.62☆
476.55±154.54☆
19.73±3.64☆
SMQL
48
, http://www.100md.com
6.63±0.97*
0.251±0.10△
91.80±19.66*
318.73±142.07*
15.75±3.25△
MQL
48
9.28±3.96
0.255±0.08
105.83±23.76
229.73±119.80
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注：☆与两极负荷时相比P<0.001，*与极量负荷时相比P<0.005，△与极量负荷时相比P>0.05
还原型GSH)是体内的重要保护因子，可保护巯基酶的活性，它还能在GSH-Px的催化下使超氧阴离子自由基(O2)、过氧化氢(O2H2)和脂氢过氧化物(COOH)变成低毒性物质，故而它对保护生物膜及生物大分子免受自由基损伤起着极其重要的作用。从实验结果来看，两种负荷运动状态下，48名受试者血中GSH含量均显著地低于运动前的水平。这说明机体在极量和亚极量负荷下运动时GSH因参与清除机体产生的大量自由基而使其自身的消耗大于产生。
GSH-Px是体内广泛存在的一种重要的催化过氧化氢分解的酶，能特异地催化GSH对过氧化氢的还原反应，起到保护细胞膜结构和功能完整的作用。亚极量和极量运动后即刻，48名少年血中GSH-Px的活性极显著地高于安静状态时，并且极量运动后也显著地高于亚极量运动时，这与MDA的变化保持着高度的一致性，说明两种运动负荷状态下由于体内大量自由基的产生很强地刺激了GSH-Px的活性，使其催化GSH对H2O2的还原反应加速进行，以防对机体细胞产生更大的损害。而lew·H等1985年报道大鼠跑台跑至力竭时，血浆中GSH-Px活下降〖4]，史亚丽等认为在较短时间运动后机体GSH-Px活性升高，而较长时间亚极量运动后，尤其是力竭性运动后机体内GSH-Px活性下降[5]。这与本实验结果不符，关于运动对GSH-Px活性的影响应继续进行研究。
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GST参与肝脏的解毒功能，肝细胞中含量丰富，肝细胞受损时其GST释放入血，可作为诊断肝脏损伤的敏感指标。除肝细胞外，GST尚广泛存在于哺乳动物的各组织中，能催化GSH与化学物质的亲电子基团结合，最终形成硫醚氨酸排出体外。因此，GST具有清除体内过氧化物及解毒的双重功能。两级负荷运动后，GST的活性极显著地下降，且随运动量的增加，其活性进一步降低，这与多数学者的报道结果一致，这可能与大运动量下体内产生的许多有毒代谢产物和自由基反过来抑制GST的活性有关。黄嘌呤氧化酶(XOD)主要存在于肝脾中，属需氧脱氢酶类，是体内核酸代谢的重要酶。在机体缺氧时可催化次黄嘌呤生成黄嘌呤，同时产生超氧阴离子自由基。有关运动对XOD活性的影响尚未见有报道。两级负荷运动状态下XOD的活性极显著低于安静状态时，但在极量、亚极量负荷间其活性未有显著性变化(P>0.05)，说明XOD的活性随运动而下降到某一程度时将处于一个相对稳定的水平。
作者简介：刘洪珍(1958-)，男，山东人，副教授，实验室主任。研究方向：运动训练的生化学。
, http://www.100md.com
参考文献
[1]曹国华.运动与锌、铜营养及自由基生物学的研究进展[J].中国运动医学杂志，1991,1:40～48
[2]张宜龙.牛磺酸对人体自由基代谢水平和运动能力的影响[J].中国运动医学杂志,1999,1:73～75
[3]倪耀华.运动强度对血浆脂质过氧化物和超化物酶活性的影响[J].中国医学运动杂志,1992,11(3):118
[4]Lew.H.Changes in the glutathione status of plasma,liver and muscle following exhaustive exercise in rats[J].FEBS letters,1985,185(2): 262～ 266
[5]史亚丽.耐力运动与机体抗氧化酶[J].北京体育大学学报,1999,1:34～36
(收稿：2000-01-25), 百拇医药