運動營養(yǎng)自由基與健康

關于運動營養(yǎng)自由基與健康第十三章

運動?營養(yǎng)?自由基與健康第2頁,共45頁，2024年2月25日，星期天運動性疲勞是指“機體生理過程不能持續(xù)其機能在某一特定水平或各器官不能維持某一預定的運動強度”。運動性疲勞產生的機制一直是世界各國學者十分關注的研究課題。有關運動性自由基代謝與運動性損傷、運動性疲勞、運動營養(yǎng)以及抗氧化能力的適應性等方面,國內外都有較為深入的研究。第3頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)自由基的概念

一、自由基的危害對生物膜的破壞:細胞生物膜磷脂中的多不飽和脂肪酸在自由基的作用下極易發(fā)生脂質過氧化反應,從而造成線粒體膜的流動性降低,通透性增大,線粒體膨脹,溶酶體酶的釋放及酶的失活等損傷。對蛋白質和酶的損害:脂質過氧化反應中產生的自由基可使蛋白質變性。對核酸的損害:脂質過氧化可導致堿基的修飾和多核苷酸的斷裂,導致進行的復制轉錄、翻譯等過程的錯誤以及使核酸的完整性和構型受到破壞,導致細胞死亡。第4頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

二、體內自由基產生的原因運動時自由基的生成增加,經過適宜的運動訓練,機體會產生適應性變化,使自由基的生成與清除處于平衡狀態(tài),不會對機體造成損傷。但機體這種適應性變化只是相對的,遇到過強的運動強度或過長的運動時間,自由基的升高仍會對組織造成損傷,導致運動性疲勞。第5頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

三、運動過程中自由基生成的影響線粒體電子傳遞鏈:運動過程中,體內代謝水平加強,能量消耗增多,為滿足機體的代謝需要,加速ATP再合成,線粒體氧化磷酸化加強,使線粒體電子傳遞過程中產生自由基;黃嘌呤/黃嘌呤氧化酶作用:ATP氧化產物—次黃嘌呤在體內堆積,在黃嘌呤氧化酶作用下生成尿酸,同時產生自由基,使得脂質過氧化反應加強;第6頁,共45頁，2024年2月25日，星期天抗氧化酶活性相對下降:大強度運動過程中,體內缺氧,糖酵解作用加強,乳酸生成增多,使胞漿還原型輔酶NADH、還原型NDPH濃度下降,體內抗氧化酶受破壞,抗氧化系統(tǒng)能力下降。由此可見,運動后脂質過氧化反應的變化取決于氧自由基生成和抗氧化能力的綜合作用。第7頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)抗氧化系統(tǒng)對自由基的清除作用抗氧化系統(tǒng)由抗氧化酶、維生素及其前體物質(如抗壞血酸、α-生育酚、β-

胡蘿卜素)、谷胱甘肽(GSH)和其他一些小分子抗氧化劑組成。每個抗氧化成分在細胞中既有獨特的功能,又有各成分之間的互補作用。抗氧化系統(tǒng)內穩(wěn)態(tài)的紊亂與運動中或運動后發(fā)生的許多生理紊亂有關,如疲勞、肌肉酸痛、肌纖維斷裂和免疫系統(tǒng)功能受損。第8頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

一、內源性抗氧化劑超氧化物歧化酶(SOD)屬于抗氧化酶類,分為CuZn-SOD、Mn-SOD和Fe-SOD三種。其三種分布不同,真核生物通常含CuZn-SOD;線粒體含Mn-SOD。三者都可以催化O2-.歧化為H2O2和O2,清除O2-.自由基。過氧化氫酶(CAT)存在于細胞的過氧化體內,可清除H2O2,催化H2O2生成水和氧氣。某些細胞器如線粒體產生的H2O2可透過細胞器膜進入胞漿,再進入過氧化體,最終被CAT清除。谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)催化H2O2生成水,或使有機氫過氧化物(ROOH)還原為羥基化合物ROH。第9頁,共45頁，2024年2月25日，星期天GSSG為氧化型谷胱甘肽,可在谷胱甘肽還原酶的作用下還原為GSH,繼續(xù)參與清除自由基的反應。抗氧化蛋白Peroxiredoxin(Prx)是新發(fā)現的抗氧化酶,廣泛存在于各種生物體內。Prx含高度保守的具還原性的半胱氨酸,生化功能是通過硫氧還蛋白還原過氧化物或超氧化物,可以將H2O2

還原為水。在應激條件下,如劇烈運動,基因的表達被上調,以清除細胞內多余的活性氧分子。除此之外,Prx還具有保護自由基敏感蛋白,參與細胞增殖與分化,增強自殺傷細胞(NKcell)的活性,參與血紅素代謝等功能。第10頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

二、抗氧化維生素維生素類物質在自由基介導的氧化應激中起重要作用。由于人體不能合成這些重要的抗氧化劑,它們主要依賴于飲食攝入。維生素E是最重要的脂溶性抗氧化劑,分布于細胞膜和細胞器膜,如細胞質膜、線粒體膜及內質網膜等特異部位。維生素E是通過清除氧自由基或干擾氧化物鏈反應來阻止氧化反應,保護脂質膜免遭自由基攻擊。維生素E是O2-.的直接清除劑,與GSH-Px協(xié)同作用為脂質過氧化作用的阻斷劑。大量研究證明維生素E缺乏可增加脂質過氧化,擾亂GSH/GSSG氧化狀態(tài)平衡,引起大鼠抗阻呼吸的早期隔膜肌疲勞。第11頁,共45頁，2024年2月25日，星期天維生素C(抗壞血酸)是血漿中最有效的抗氧化劑,通過還原作用消除有害氧自由基的毒性。其抗氧化作用表現在可以與O2-.、.OH迅速反應,生成半脫氫抗壞血酸,還能清除單線態(tài)氧,還原硫自由基。維生素C在清除液相如血漿中的自由基特別有效,能阻止血紅細胞膜的損傷。第12頁,共45頁，2024年2月25日，星期天β胡蘿卜素(β-carotene)是維生素A的前體物質類胡蘿卜素的主要成分,可直接有效地清除O2-.自由基,提高動物體內谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性,保護細胞內DNA和蛋白質免受自由基損傷。研究發(fā)現,β-胡蘿卜素可以明顯對抗阿霉素引起的心肌MDA水平升高,清除阿霉素誘導產生的半醌自由基,減輕大鼠的心肌損害。第13頁,共45頁，2024年2月25日，星期天輔酶Q作為電子載體,在線粒體內膜含量豐富,還原型的輔酶Q在體外起抗氧化劑的作用,而有人認為在體內也起同樣作用。高輔酶Q飼料喂養(yǎng)的大鼠組織切片表明抗過氧化氫誘導的脂質過氧化能力的提高,提示可用膳食補充輔酶Q來評價其在運動時的保護作用。最近一些研究表明,一些其他的小分子化合物,如尿酸和硫辛酸也起重要的抗氧化功能。尿素可作為.OH的清除者,還可在氧化應激時保存血漿抗壞血酸。第14頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

三、微量元素硒(selenium,Se)作為人體必需的微量元素,具有直接清除自由基的作用。Harison曾報道了鍺(乳酸-檸檬酸鍺)的抗氧化功能,低濃度鍺能提高大鼠肝細胞內還原型谷胱甘肽的水平。后者具有防止脂質過氧化物的形成,清除體內自由基的作用。第15頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2000年BeattyS.等研究表明,鋅在視網膜的代謝中起重要作用。鋅參與超氧化物酶和過氧化氫酶的合成,后兩者分別是超氧自由基和過氧化氫的清除劑。除此之外,微量元素銅、錳、鉻、鍺等都具有清除自由基的功能。除了以上微量元素具有抗氧化劑能力外,人體血漿中有一種脂溶性抗氧化劑膽紅素,也有較強的抗氧化能力。第16頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

四、天然藥物類清除氧自由基的天然藥物在體內通過清除超氧陰離子、羥自由基、過氧化氫、單線態(tài)氧,減少丙二醛的生成,抑制脂質過氧化,增加酶的活性,穩(wěn)定靶細胞膜,補充SOD、過氧化物酶及增強SOD活性而發(fā)揮作用。常用藥物主要有西洋參、黨參、白芍、丹皮、干姜、丹參、紅參、靈芝、枸杞子、生地、訶子、芫花、葛根、黃芪、麥冬、甘草、銀杏、半夏、九節(jié)菖蒲、大黃、黃芩、黃連等等。第17頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)抗氧化劑與運動性疲勞消除抗氧化物能清除自由基,有助于消除疲勞。為彌補內源性抗氧化物的不足,可以通過適當增加外源性抗氧化物的方法來清除自由基。第18頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

一、營養(yǎng)食品中抗氧化劑補充很多食品及滋補品中含有抗氧化劑,如茶葉中的茶多酚、β-胡蘿卜素、維生素C、人參絞投藍、沙棘、軟棗、獼猴桃汁、山楂汁、青竹梅、姜、大蒜、柚柑、魚油等。維生素C能使力竭運動后小鼠的內血清MDA含量顯著下降,使SOD和GSH-Px的活性維持在一定的水平,具有對抗力竭運動后脂質過氧化水平加強的作用,從而保護細胞結構免遭破壞;另外,維生素C利于運動時能量代謝,對延緩運動性疲勞的產生、防止運動性疲勞的發(fā)生都具有一定作用。第19頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

二、中醫(yī)藥類抗氧化劑補充大量研究證明,以活血中藥為主配成的單味或復方中藥劑對清除機體自由基和提高機體活動能力更為有效。周志宏等在補腎益元方對運動小鼠抗疲勞能力影響的研究中發(fā)現,由女貞子、枸杞子、鎖陽、黃芪、仙鶴草、杜仲大伸筋草等組成的補腎益元方,經過動物實驗證明,它能增強游泳小鼠的無氧耐力,有助于改善力竭游泳小鼠骨骼肌自由基代謝,表現出較強的抗氧化作用。第20頁,共45頁，2024年2月25日，星期天另外,復方中藥還有高效強力飲、強力寶、參寶片、體復康、仙靈口服液、F3口服液、多福爾口服液等,在研究過程中發(fā)現都具有不同程度的抗氧化、保護機體、提高運動能力等作用。一些天然植物的提取液同樣有很好的抗氧化作用,如甘草次酸、葡樂安、碧蘿芷、蜂花粉、銀杏提取物、葛根提取物等。第21頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

三、適宜運動對提高抗氧化系統(tǒng)能力的作用運動訓練時,組織承受巨大的氧化應激,如果飲食攝入不能及時增加以滿足組織的需要,細胞可能會通過激活抗氧化酶而重新生成,以適應長期增高的氧化應激。實驗證明,急性運動后,肝、骨骼肌、心臟和血液中的SOD活性增加。大多數研究表明運動可導致CuZn-SOD的活性增加,而對Mn-SOD活性沒有太大影響。第22頁,共45頁，2024年2月25日，星期天Jenkins發(fā)現健康男子股四頭肌中的SOD、CAT活力與其VO2max呈顯著正相關。研究還發(fā)現,不同的抗氧化酶表現不同的運動訓練適應特征,這可能取決于每種酶的基因表達的特異性,此類研究正在受到關注。第23頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)自由基與疾病

一、自由基的廣泛分布自由基可能來自於體內，或是生活環(huán)境中。體內的自由基無所不在，例如：人體新陳代謝時就會產生無數的自由基(大鼠的肝臟線粒體每一天會產生三千萬個自由基)；人體百分之四吸進來的氧氣可能形成自由基；白血球保護細胞時會制造大量的自由基；第24頁,共45頁，2024年2月25日，星期天缺血時也會釋放大量的自由基；生活的環(huán)境也逃不掉自由基：抽一支煙可能產生10,000,000,000,000,000個自由基；其他諸如高能量的輻射線(紫外線、X光…)；環(huán)境污染、廢氣(一氧化氮、二氧化氮)、農藥、重金屬；防腐劑、色素、烤焦的肉進入人體均會產生自由基。第25頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

二、自由基對人體的傷害自由基如何傷害人體呢？首先，他可能會直接傷害我們的細胞，包括細胞中的脂質、蛋白質以及細胞內的遺傳物質---核酸(DNA)。當細胞膜的脂質受到攻擊，細胞膜的流通性不佳，養(yǎng)分無法輸送，細胞就會因此壞死；自由基攻擊DNA，可能引發(fā)突變。第26頁,共45頁，2024年2月25日，星期天更可怕的是，自由基可以當作一種細胞的傳遞物質，刺激致癌基因，或是其他致病基因，引發(fā)一連串的反應，讓細胞凋亡或壞死。醫(yī)學研究指出，與自由基有關的疾病洋洋灑灑有100多種，包括：動脈硬化、腦中風、心臟病、白內障、肺氣腫、糖尿病、及多種癌癥等。第27頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

（一）讓身體生銹的自由基鐵會生銹，銅會變綠，銀會變黑，人的身體也會生銹。身體處於有氧的環(huán)境，也同樣會被氧化。而致使人體氧化的就是氧化自由基。自由基是含奇數電子的一群原子。不成對的電子非常活躍，亟欲尋求其他的電子來配對，所以他會不斷掠奪身體內(細胞膜、DNA...)的電子，以便讓自己穩(wěn)定下來。但是，身體細胞卻因此受到傷害。目前已知有200多種疾病的成因和自由基有直接關連。如果不想讓身體像削過皮的蘋果一樣變黑變丑，就得嚴格防止控制自由基過多的產生。第28頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

（二）自由基導致衰老據說曾經有三百多個研究老化的學說，而現代學者則提出自由基催人衰老的觀念。1954年，內布拉斯加大學醫(yī)學院教授哈曼博士提出了自由基老化學說，他也曾在1995年被提名諾貝爾生理及醫(yī)學獎。哈曼認為是因為自由基傷害細胞核以及粒線體中的DNA，細胞損害的速度大於細胞修補的速度，當老死的細胞數目多於年輕、有功能的細胞，人因此老去、青春因此流逝….許多研究希望能抑制自由基來延長壽命，目前發(fā)現限制熱量攝取有不錯的成果。限制熱量可以讓自由基下降，壽命延長，例如降低大鼠飲食熱量40%，可延長1/3的壽命。所以想要留住青春，應節(jié)制飲食。第29頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

（三）

心臟血管疾病的元兇---自由基許多人都以為肥胖、動物性脂肪、高膽固醇的食物是心血管疾病的殺手。自由基卻是讓以上問題雪上加霜的一個致命元兇!當我們攝取過多的油膩食物，您可以想像我們的動脈血管中充滿了油脂，這些油脂形成積垢，堆積在我們的血管管壁，就像一條骯臟大水溝，如果嚴重堵塞腦部的血管，就是所謂的中風。第30頁,共45頁，2024年2月25日，星期天以往我們總認為血管中的積垢來自於膽固醇，其實更正確的說法，應該是被自由基氧化的膽固醇，尤其是低密度膽固醇(LDL)，俗稱不好的膽固醇，非常容易被自由基氧化，形成泡沫狀的粥狀物堆積在血管管壁。研究自由基、心臟病/抗氧化劑之間的作用，是目前醫(yī)學界重要的課題！第31頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

（四）自由基與癌癥癌癥就像恐怖份子，不知何時會在你的體內引爆炸彈。1989年諾貝爾醫(yī)學獎得主Bishop及Varmus博士發(fā)現，在正常細胞的DNA中，就含有致癌基因，只要碰到致癌物質，就有可能發(fā)展成癌細胞。所以人人都可能是癌癥的候選人。引發(fā)致癌基因的物罪魁禍首不是別人，正是自由基。自由基會造成細胞突變，突變的細胞發(fā)生不正常的增了生現象，不受調節(jié)控制的增生細胞就稱為癌細胞。第32頁,共45頁，2024年2月25日，星期天癌細胞沒有任何的功能，卻會在人體內四處游走，掠奪體內的養(yǎng)分，影響正常細胞的生長，最糟糕的是，癌細胞會無限制的復制生長，移轉到身體其他的部位。要杜絕癌癥這個恐怖份子，對抗自由基絕對是必要的課題之一。

第33頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

五、自由基與白內障據統(tǒng)計資料顯示，在臺灣國人白內障罹患率，五十歲以上有60%，六十歲以上有80%，七十歲以上則高達90%以上，所以白內障是臺灣老年人很普遍的疾病?？梢韵胂癜變日暇腿缰笫斓聂~眼睛內那顆白硬的核，活魚為透明的，煮熟後才變白變硬，也就是說，眼睛的水晶體原先是透明的，如果變成混濁硬化，光線穿透不良，看東西就如霧中看花一般，這就是白內障。第34頁,共45頁，2024年2月25日，星期天眼球的水晶體組織被自由基逐漸氧化，是老年性白內障的主要病因。造成水晶體氧化的自由基可能來自於：細胞代謝、陽光、與香煙…等。光線﹙尤其是紫外線﹚、與香煙的煙霧，會激發(fā)水晶體內的物質產生變化，生成有害的自由基。這些自由基具有很強的氧化功能，會造成水晶體內一連串的生化反應，引起水晶體變性；久而久之，便形成了白內障。在日照強烈的時刻，不要忘了戴太陽眼鏡，補充抗氧化食品有助於預防自由基的傷害!第35頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

六、運動與自由基運動對於我們的身體好處是眾人周知的事，除了可以讓我們放松壓力、免除心血管疾病之苦、伸展筋骨….可以說是百病良醫(yī)；但是您可能不知道，運動時會產生比平常更多的自由基，因為我們的身體在大量運用氧氣，也伴隨產生更多的自由基。尤其在劇烈運動時，人體耗氧增加，自由基比安靜時增加為好幾倍，進而引起細胞的氧化損傷，因此額外增強人體的抗氧化能力顯得十分必要（外源性補充抗氧化劑）。第36頁,共45頁，2024年2月25日，星期天美國老化醫(yī)學學會建議，40歲以上的人要避免做太過激烈的運動，以免產生的自由基的傷害，另一方面若多服用抗氧化物，如常見的維它命C,E,β-胡蘿卜素，以及各種青菜水果,來中和體內的過多自由基。所以享受運動的同時，也別忘了補充蔬菜水果及抗氧化食物。

第37頁,共45頁，2024年2月25日，星期天七、強有力的自由基清除劑抗氧化：維生素A,C,E

抗氧化劑的種類很多，其中維生素A、C、E是最被一般人所熟知的抗氧化維生素，民間流行購買這幾種維生素來防癌抗老，其實也就抗自由基的觀念使然。不同的抗氧化維生素在體內扮演這不同的角色與功能：維生素C：可以捕捉羥基自由基。還可以幫助已經與自由基作用過的維生素E，讓它恢復原本抗氧化的功能。所以有雙重抗氧化效果。維生素E：分布在細胞膜表面、血液的脂蛋白(Lipoprotein)等處，他能阻止脂質過氧化，進而保護細胞膜，維持正常功能。維生素A(β-胡蘿卜素)：擅於捕捉氧自由基。由於不同的抗氧化劑在體內各自發(fā)揮不同的功能，建議均衡且多樣的攝取，才能發(fā)揮相輔相成的作用。第38頁,共45頁，2024年2月25日，星期天八、具有抗氧化功能的礦物質維生素A、C、E被稱為抗氧化三劍客，也不可忽略某些礦物質也具有很好的抗氧化功能，期中包括銅、鋅、硒、鎂等元素。礦物質往往是體內許多抗氧化酶的重要成分，先前體內有三種酵素可以消除自由基，那就是：超氧歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(catalase)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)。礦物質銅與鋅對於體內SOD的合成，具有促進的作用；人體需要礦物質硒才能制造GSH-Px，SOD、GSHP可以將毒性高的氧自由基轉變?yōu)槎拘暂^低的雙氧水和氧，最後再由過氧化氫酶和鐵質的輔助，將雙氧水分解為水和氧。除了維生素之外，礦物質也是抗氧化的大功臣之一！第39頁,共45頁，2024年2月25日，星期天

九、喝茶與消除自由基茶是世界上最普遍的飲料之一，也是中國老祖先幾千年來遺留下來的保健良方。茶葉中含維生素Ｃ、葉綠素、胡蘿卜素、兒茶素及其他多種營養(yǎng)，研究發(fā)現，茶葉中的兒茶素(尤其是EGCG)是一個重要的抗氧化劑，其中又以綠茶含量最為豐富。美國堪薩斯大學醫(yī)藥化學系雷米契教授發(fā)現，綠茶中的EGCG可以保護細胞避免受到自由基攻擊而產生突變，他的效果是維生素C的100倍，維生素E的25倍。美國普渡大學化學分子病理學研究人員莫瑞發(fā)現：癌細胞之可怕在於可以不斷分裂，永遠不死；然而綠茶中的EGCG卻可以抑制癌細胞分裂，造成癌細胞凋亡，對正常細胞卻無影響。這也就是為什麼流行病學研究發(fā)現，每天飲用四杯綠茶的人，比較不易罹患癌癥的原因。第40頁,共45頁，2024年2月25日，星期天十、蕃茄紅素抗氧化蕃茄紅素是近年來頗受注意的一個植物性營養(yǎng)素，是一種強力的抗氧化劑，它能夠對