體育運動中抗氧化補劑的研究現狀與思考

胡國鵬　王人衛

摘 要：雖然各種抗氧化補劑對運動的益處因實驗條件背景不同而很難得到一致的答案，但當前運動中抗氧化補劑已經從盲從到理性，從單一補充到復合補劑方向發展，純生物提取抗氧化補劑是當前研究的重點。而抗氧化補充與炎癥、運動能力、運動適應、線粒體生物合成之間的關系依然是研究熱點。

關鍵詞： 抗氧化；抗氧化劑；氧化應激；自由基

中圖分類號： G 804.3 文章編號：1009783X（2012）06055609 文獻標志碼： A

氧化應激（oxidative stress，OS）是指機體在遭受輻射、高溫、運動及其他刺激時，體內高活性分子如活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）和活性氮自由基（reactive nitrogen species，RNS）產生過多（后統稱ROS），機體氧化程度超出其清除能力，體內氧化與抗氧化穩態失衡，傾向于氧化，導致組織損傷、炎性細胞浸潤的生理過程。正常人體氧化還原態勢處于動態平衡，而當體內氧耗量（〖AKV·〗O2）增加，活性氧生成增多，打破氧化還原穩態，即出現氧化應激狀態。氧化應激是由自由基在體內產生的一種生理應激反應，被認為是導致衰老和疾病的重要因素之一。體育運動是引發氧化應激的重要應激源（exerciseinduced oxidative stress）。運動過程中，機體〖AKV·〗O2增10～20倍，骨骼肌細胞氧流量增加更多，高達200倍。運動中攝取的氧，2%～5%會通過不同途徑生成活性氧，其中大部分在線粒體中生成。過去20年研究表明，劇烈運動過程中，生成的自由基不斷增加并超過機體抗氧化系統的清除能力，造成氧化應激。氧化應激水平取決于機體抗氧化體系的抗氧化能力，該體系由機體自身合成的抗氧化物質及通過飲食補充獲取的抗氧化物質共同構成抗氧化防線[1]。ROS的生成可能造成組織氧化損傷，包括蛋白質裂解、DNA斷裂、細胞膜性功能改變等，影響細胞的正常功能，引發疲勞的發生和發展，最終影響運動能力甚至健康。同時，適度運動引起的自由基生成增加，以及一些相關細胞因子的表達也是一種刺激信號，并通過信號傳導系統來促進機體線粒體生物能的合成和機體抗氧化能力的提高。運動引起ROS生成的增加通過信號傳導系統提高機體的適應能力，這在運動對健康促進方面扮演著重要角色，通過不同措施減少運動中機體氧化應激水平，也可能會降低由ROS介導的運動與適應。大強度長時間的競技體育運動中，氧化應激、炎癥反應、免疫水平和運動能力之間關系緊密；因此，運動員通過科學合理補充外源性營養補劑來提高自身抗氧化能力，防止過度氧化應激造成的機體損傷和炎癥反應，減緩運動中疲勞的發生發展，提高運動能力，一直是運動科學領域研究的重要課題。

1 抗氧化劑在體育領域中的研究與應用

1.1 維生素E

VE又稱生育酚，屬于脂溶性維生素，有多種亞型結構，其中α型生育酚天然含量豐富、活性更強。VE（主要指α型生育酚）主要定位在細胞膜上，并和線粒體內膜結合，位于電子傳遞系統的位點上[1]，骨骼肌上VE的含量明顯要高，大約是肝、心和肺部的50%（約20～30 nmol/g）。VE補充在運動科學領域的研究已經有幾十年的歷史，不管是從動物實驗還是人體實驗，都有大量的研究。Medani等[2]研究發現，補充VE對骨骼肌VE含量有影響。受試者連續30 d、每天補充800 IU（800 mg）VE， 15 d后血漿α型生育酚增加3倍，γ型生育酚降低74%，并維持該水平不變，30 d后肌肉活檢發現，α型生育酚顯著增加（53%），γ型生育酚和比基礎值顯著降低，（37.6±7.0）vs（57.3±12.1）nmol/g，P<0.001。研究發現，補充前血漿γ型生育酚的含量和I型肌纖維的百分比含量呈顯著負相關，這種負相關可能暗示會使氧化應激減小且與肌纖維類型有關， I型肌纖維含量高的運動者比II型肌纖維含量高者可能需要更多的VE。

作為細胞膜主要抗氧化成分的VE如果不足，增加了運動大鼠對自由基的敏感性，導致疲勞過早產生（耐力水平減低40%）和膜脆性增加[3]，VE不足可以抑制骨骼肌線粒體呼吸[4]。Jackson 等[5]對生育酚攝入不足及外源性補充對肌肉收縮功能的影響進行了研究。雄性大鼠和雌性小鼠喂養標準化飲食，VE不足的飲食含有500 μg/kg硒，補充VE的標準飲食含有240 mg/kg的α型生育酚，連續喂養42～45 d。在大鼠和小鼠中，喂養生育酚缺乏飲食的動物伴隨肌肉收縮損傷敏感性的增加，而補充生育酚明顯提高了對這種損傷的防護作用。盡管肌酸激酶（CK）和乳酸脫氫酶（LDH）的增加表明了生育酚補充對肌肉損傷的保護，但是似乎對肌肉脂質過氧化沒有影響，肌肉收縮引起的損傷似乎和自由基介導無關。Warren[6]等研究了補充VE對骨骼肌損傷和自由基對膜損失的影響，主要通過研究血漿酶的改變來反映。研究發現，補充VE后，骨骼肌對氧化應激的敏感性明顯減低，但是沒有緩解因離心運動引起的肌肉損傷。由此可知，VE補充可能對防止自由基損傷有益，而由離心運動引其肌肉損傷可能不是由ROS介導的。而Kumar等[7]發現，對力竭性耐力運動的雌性大鼠補充60 d生育酚完全阻止了自由基介導的脂質過氧化的增加。他們還報道，控制對照組大鼠心肌組織脂質過氧化增加而未增加生育酚補充的情況下，觀察到5周的生育酚補充緩解了由于運動引起的心肌脂質過氧化的增加[8]。研究認為，補充VE可以減少動物在耐力性運動中氧化應激損傷，并且這種保護并不是提高SOD的活性，而是通過直接清除自由基、抑制脂質過氧化物酶及過氧化物酶有關的過氧化物還原等途徑實現。任綺等[9]研究了VE補充對耐力運動大鼠心血管相關指標的影響，發現急性力竭運動的應激可引起大鼠心肌細胞形態結構變化，耐力運動及補充VE對大鼠血清NOS活性、TNFα（α腫瘤壞死因子）濃度的影響顯著，研究認為耐力運動和VE干預對一次性大強度運動引起的心肌損傷具有保護作用。

在有關研究[4]中，分別給大鼠喂養3種飲食：VE缺乏飲食、含有40 IU/kg VE的飲食和含有400 IU/kgVE的飲食，并且比較了肝線粒體呼吸情況。結果發現，喂養400 IU/kgVE飲食的大鼠線粒體功能最佳。另外，補充VE的群體肝細胞和線粒體脂質過氧化水平最低，尤其是NADPH（還原型輔酶Ⅱ）生成減少。宋吉銳等[10]通過大鼠動物實驗研究發現，維生素E補充可降低骨骼肌細胞線粒體MDA的含量，細胞線粒體超氧化物歧化酶（SOD）活性增加，這意味著骨骼肌細胞抗氧化能力提高，對抗ROS導致肌肉損傷的能力增加；因此，認為通過維生素E的抗氧化作用，VE完成了對運動性骨骼肌損傷的預防和保護作用。羅吉偉等[11]研究了反復力竭運動后大鼠骨骼肌線粒體超微結構改變及維生素E的保護作用。研究首先建立4周反復力竭運動模型，力竭組大鼠骨骼肌肌絲排列紊亂，線粒體腫脹和空泡變性，但補充VE組大鼠骨骼肌超微結構并未發現上述病變或者變性；因此，研究認為反復長期力竭運動影響骨骼肌正常形態結構甚至導致骨骼肌細胞壞死、線粒體形態異常等，補充VE對反復力竭運動大鼠骨骼肌線粒體具有保護作用，減少反復力竭收縮骨骼肌的壞死丟失。

從上述動物實驗研究來看，VE補充似乎對肝臟、心肌運動造成的氧化應激有良好的影響；但是對骨骼肌損傷的保護方面，還存在一些需要解決的問題：運動引起氧化應激造成的骨骼肌損傷的生理機制是否和抗氧化不足有直接關系；骨骼肌線粒體損傷和離心運動引起的損傷的關系等，這些問題都有待于進一步研究。

雖然，很多動物實驗研究已經表明，VE的補充可以減低氧化應激帶來的損傷，但是對VE補充對人體運動引起氧化應激影響的研究還十分有限，且結論不一致。有研究表明，有訓練的游泳運動員補充6個月的VE（900 IU/D）并未改變游泳成績，也沒有改變血漿乳酸含量。Goldfarb等[12]對一些訓練過和未接受訓練過的男性受試者進行研究，發現4周的VE補充（800 IU/D）沒有改變80%〖AKV·〗O2max跑步所需要的功率，而另外一些些受試者補充6周 VE（400 IU/D）對蹬車時間、游泳時間和跑步時間產生影響。另外，〖AKV·〗O2max、體適能指標等都未發生改變[13]。Volek等[14]對18名受試者進行安慰對照實驗，研究離心運動后補充VE對肌肉恢復情況的影響，其結果認為，6周的VE補充（1 200 IU/d）并不能緩解離心運動后膜損傷的標記物，對肌肉離心運動時的運動表現也無影響。Viitala等[15]分析了Pub Med和 Sport Discuss databases 2個數據庫中自1985—2003年期間人體補充維生素E的相關研究，其結果認為，VE補充并不降低人體運動引起的脂質過氧化水平，對運動能力有益影響的結論也很難統一。

人體和動物實驗的研究結果差異使研究人員對VE在運動中的補充產生了眾多疑問，認為這種差異可能是實驗設計本身造成的，也可能是人體和動物本身差異引起的。人體實驗和動物實驗之間的實驗控制和實驗設計本身并不存在可比性，所以，從實驗結果來看，并不能明確說明VE補充對抗氧化應激造成的影響。最近，Maret等[16]提出，在體內，VE主要是清除過氧基（peroxyl radical，ROO），它作為脂溶性抗氧化物質，主要是維持膜性結構中長鏈不飽和脂肪酸的完整性，并維持其正常的流動性、滲透性等生物膜活性。他們還提出，不同的抗氧化物質在正常環境中相互影響，使它們具有相當高的抗氧化效率，以至于在檢測中被氧化的脂質水平可能被抑制，所以僅從脂質過氧化水平來判斷其抗氧化效果還需要進一步考證。

1.2 維生素C

VC屬于水溶性維生素，是最重要的細胞外液抗氧化物質，在胞質內也可發揮其抗氧化的作用[17]。VC在ROS產生多的地方越豐富，這種現象稱為抗氧化應激適應[17]。在細胞外液，VC可清除ROS；在細胞內，VC阻止VE和GSH遇到ROS后生成它們的活性形式發揮作用[18]。VC結合Cu+后極易被氧化，具有較強的還原性。靈長類動物包括人類因不能合成VC，所以VC補充必須經膳食攝入。

運動員補充VC已經進行了很多研究，尤其在防止氧化應激損傷和對運動能力影響等方面都進行了較為深入的研究和討論。補充VC有助于維持組織內VC水平充足，而VC補充與肌肉酸痛之間的關系研究早在19世紀50年代就已經開展。早期研究認為，VC補充可以減少運動后的延遲性肌肉酸痛（DOMS）。Graeme等[19]研究了補充VC與延遲性肌肉酸痛的關系，該實驗通過下坡跑來造成DOMS，連續14 d下坡跑，跑前補充VC1g/d， 4 d后安慰對照組MDA升高，而VC組未見明顯升高，并發現VC組肌肉酸痛的恢復時間延長；因此，研究者認為，VC補充減弱了自由基的生成，但對DOMS無影響，并且認為VC補充可能延遲了肌肉功能的恢復。而Bryer等[20]研究高劑量補充VC對離心運動后骨骼肌的影響，研究采取安慰對照實驗，其結果發現，補充VC組其力量、關節活動幅度等沒有影響；但是肌肉酸痛明顯減低，推遲CK的升高，血液中谷胱甘肽氧化減少，肌肉功能影響不明顯。Thompson等[21]也研究了VC補充與肌肉恢復情況的影響，認為VC補充和自由基生成與不適宜的運動引起的恢復延遲無關，運動后補充的VC不能被足夠地運送到所需要的部位，故對恢復過程提高無影響。同樣的一項研究也認為，抗氧化補充對運動引起的肌肉損傷和恢復無影響，但存在性別差異[22]。到了20世紀，研究卻得到不同的結果，Tompson等[23]研究發現， 90 min穿梭跑前2 h一次性補充1 000 mg VC，血漿VC含量增加，但是對運動后肌肉酸痛的發展并不存在影響。由于VC補充與肌肉酸痛關系的研究較少，且實驗因素控制較難，很難總結出令人信服的結論，人們似乎從理論上更傾向于認為VC補充可以減少運動后肌肉酸痛的發生發展。

雖然VC可能防止運動引起的氧化應激，但是和一些單獨對VC影響的研究相比，研究結論似乎沒有像VE那樣的研究令人信服[24]。在研究設計實驗中，VE攝入不足的大鼠，并不改變VC不足大鼠力竭跑的時間，補充VC并不能消除VE不足帶來的危害[25]。最近也有發現，籃球運動員運動引起的血漿VC的不足，通過多種抗氧化劑聯合補充（雞尾酒式，600 mgs生育酚、1 000 mg維生素、32 mg β胡蘿卜素）可有效減低氧化應激水平[26]。而Goldfarb等[27]在另外一項研究中認為，VC補充可以減弱運動引起的蛋白質氧化，并和劑量有關，但是對脂質過氧化和谷胱甘肽氧化還原態無影響。而一項對馬拉松運動員的研究發現，補充含有VC（1 000 mg/d，21 d，含有其他成分抗氧化劑）的復合抗氧化劑，雖然減低了脂質過氧化水平，但是對運動引起的炎癥標志物無明顯影響[28]。Michael等[29]最近通過補充外源性VC的研究中認為：防御內源性ROS的生成是由運動介導的，抗氧化補給阻礙了這種影響；運動引起的氧化應激改善胰島素抵抗并引起適宜反應促進內源性防御體系的提高，抗氧化補給可能阻礙機體運動對健康的促進作用。

20世紀70年代已經有一些研究VC補充與運動能力之間的關系，但到目前為止，VC和運動之間的影響關系機制還是不甚清楚。Get等[30]發現，對于空軍戰士在訓練期間連續12周補充VC后和安慰對照組相比，并未提高跑步測試成績。而在另外一方面， Howald等[31]在一項實驗室力竭性實驗中發現，和安慰對照組相比，每天補充100 mg后，其W170實驗時的功率顯著提高。20世紀80年代，2項研究報道VC補充對無氧能力沒有益處[32]。Buzina和Suboticanec的研究似乎提供了VC補充對運動能力影響不同的解釋。他們研究證實VC和有氧能力相關，但是他們也注意到，這種關系在血漿VC水平低下的受試者中最強。這些數據似乎提示，VC補充能對運動能力的有益影響可能只發生在VC攝入不足的受試者身上。Vanderbeek等也發現，限制VC飲食7 d后雖然有氧功并未下降，但是發現在VC攝入不足情況下，血乳酸開始堆積時的心率明顯提高。這些可能提示，VC補充可能在VC攝入不足的情況下，對運動能力的影響的效果顯著，而單獨VC補充，可能因其他因素限制對運動能力影響的觀察。

1.3 槲皮素

槲皮素（quercetin，3，3′，4′，5，7五羥基黃酮）是一種典型的類黃酮，在水果蔬菜中，尤其是蘋果、洋蔥、大蒜中含量豐富[33]，它的生理特性來自疏水共價鍵結構，它的化學特性來自酚羥基供電子能力（還原能力）。然而，臨床資料顯示，槲皮素除了抗氧化外，還有廣泛的生物學效應，包括抗炎癥、抗癌、興奮、保護心肌和神經興奮作用[3334] 。槲皮素對體能（physical performance）有良好的作用。來自大鼠體內外的實驗研究表明，槲皮素對體能和神經機能有聯合生物效應，包括抗氧化[33]、抗炎癥活性[33]、中樞興奮性[35]，最使人振奮的是具有提高大鼠骨骼肌和大腦線粒體生物合成（mitochondrial biogenesis）的作用[36]。槲皮素強的抗氧化能力可能對運動耐力有積極意義，槲皮素的化學結構使其具有大的自由基清除能力，尤其是羥基替代物的存在和鄰苯二酚類B環（catecholtype Bring）的存在[33]。雖然某些自由基的生成可能對于正常肌肉適應是必要的；但是，大強度或者超長時間運動可能適得其反，并引起嚙齒類動物的疲勞[37]。對于抗炎癥特性，研究表明，槲皮素可以調控細胞內信號的傳導，包括通過抑制炎癥前κB細胞核轉錄因子（proinflammatory transcription factor nuclear factorkappaB ，NFκB）的激活而抑制炎癥信號級聯放大作用[33]。大強度非正常的或者離心運動易使肌肉損傷并引起炎癥反應。細胞培養研究和體內動物實驗研究對于槲皮素抗炎癥效果提供了很好的證據[33]。然而，來自人體實驗的證據還不足，如Nieman等研究了連續3 d騎車后，進行超長耐力跑后槲皮素對炎癥的影響，發現除了白細胞、IL8、IL10mRNA表達降低外，槲皮素并不能減弱肌肉損傷、炎癥的標記物水平，肌肉細胞因子mRNA和血漿細胞因子水平降低[38]。而Davis等通過大鼠實驗證明，短期槲皮素喂養提高最大耐力水平和身體活動能力[36]。每天12.5 g和25 g槲皮素連續7 d喂養提高了70%〖AKV·〗O2max強度跑臺運動的力竭時間，分別提高36%和37%，高劑量槲皮素喂養也提高輪椅志愿者的活動能力，這些對身體機能方面的益處可能與大腦和線粒體能源物質合成增加及中樞興奮作用有關。槲皮素多重的生物效應將是運動科學未來一個熱點研究物質。

1.4 蘆丁

蘆?。╮utin）又稱為維生素P，是重要的黃酮類化合物，它和槲皮素的化學結構區別是A苯環上3號位羥基被糖基取代。蘆丁被證實有較強的抗氧化性，具有較強的氧自由基清除特性，主要用作食品、化妝品的添加劑，同時也對運動引起的氧化損傷起到防御和保護作用。熊正英等[39]通過建立大鼠疲勞實驗模型，發現胃灌注蘆薈水的大鼠骨骼肌MDA生成減少，骨骼肌SOD等抗氧化酶活性增加，并且大鼠力竭運動時間明顯增加，而蘆薈水是一種蘆丁含量高的多成分抗氧化植物提取液。付俊錄[40]的研究似乎提示蘆丁補充提高運動能力的部分原因：蘆丁補充可以提高大鼠肌、肝糖原的含量，并且促進運動后力竭大鼠肌、肝糖原的恢復。

金越等[41]比較了蘆丁、槲皮素和異槲皮素的抗氧化能力，在純化學體系中，蘆丁的抗氧化能力最強，而在生物反應體系中，槲皮素抗氧化能力最強；在生物體系內，他們的抗氧化能力受它們結構影響并呈明顯的劑量依賴性和糖基結構依賴性。

1.5 白藜蘆醇

白藜蘆醇（resveratrol，Res）是一種多酚類化合物，其藥理活性極為廣泛，特別是對心血管系統的作用，尤以抗癌、抗炎、抗氧化等作用比較明顯，研究表明，該藥的作用與其抗氧化特性有關，在運動醫學領域有著廣闊的應用前景。張琳等[42]研究了大運動量訓練對紅細胞膜自由基代謝狀況發生變化的可能原因及Res對其影響。研究表明，大強度訓練后紅細胞脂質過氧化物生成增加，而Res補充在一定程度上對訓練中增加的ROS具有清除作用，訓練大鼠大強度運動后ATPase 活性提高，在一定程度上改善內皮細胞NO的分泌，有利于大運動量訓練后紅細胞膜功能的恢復。同樣，何黛等[43]研究了白藜蘆醇對力竭運動大鼠抗氧化效應的影響，補充白藜蘆醇的力竭訓練大鼠，其血清SOD、GSHPx、GSH、CAT活性增高，其中SOD、GSHPx、CAT相比運動組有顯著差異性（P<0.05），研究認為白藜蘆醇能改善實驗大鼠自由基代謝，具有較好的抗運動性疲勞作用。卓杰先[44]等研究了白藜蘆醇對小鼠免疫和抗氧化功能的影響，結果發現補充Res運動組與未補充運動組比較，補充組小鼠力竭時間明顯延長，且小鼠血清SOD 活性升高，血清MDA 含量下降。研究認為Res可提高機體抗氧化功能。最近，聞劍飛等[45]研究了補充Res對骨骼肌線粒體的影響，其結果認為，單次急性運動后，骨骼肌線粒體發生損傷性變化； Res的補充提高了骨骼肌抗氧化能力，脂質過氧化反應水平下降，線粒體Ca2+水平得以調節，提示Res補充對線粒體的結構與功能具有一定的保護作用。

1.6 大豆異黃酮

大豆異黃酮（soy isoflavones）是一種有弱雌激素活性的化合物，廣泛存在于豆科植物中，由于其具有抗氧化、抗癌、提高免疫力、防止心血管疾病和調節骨代謝等生物作用而受到廣泛關注，但體育科學應用方面研究還較少。江蕓等[46]研究了人體在疲勞應激下補充大豆異黃酮對抗氧化能力的影響。26名健康受試者被分為實驗組和安慰對照組，21 d補充大豆異黃酮后進行自行車應激疲勞實驗，結果顯示，實驗組疲勞應激下CAT、 GSHPX、 SOD活性升高，且明顯比對照組要高。研究認為，大豆異黃酮能明顯增強應激機體的抗氧化能力，減少機體ROS產生，具有一定的抗氧化效應。Young等[47]研究絕經大鼠補充大豆異黃酮對運動引起的氧化應激和抗氧化保護影響，其研究發現補充大豆異黃酮聯合運動可以有效控制體重增加，增加了血漿三價鐵的還原能力（濃度），但對SOD活性和DNA損傷沒有影響。研究認為，大豆異黃酮補充結合運動可以有效控制體重和血脂水平，防止絕經后運動引起的氧化應激。雖然有一些研究表明，大豆異黃酮補充可以改善絕經后婦女體重的增加并提高體能；但是Linda Kok等[48]的研究似乎不支持這一結果，在Linda Kok對202名年齡在60～75歲絕經婦女長達1年的雙盲隨機分組對照實驗研究中發現，BMI和腰臀比都未發生變化，握力和對照組相比雖然有所下降，但未觀察到顯著性差異，所以，研究人員不認為大豆異黃酮補充對絕經婦女體成分和體能有良好的影響。

1.7 其他抗氧化補劑及抗氧化復合補劑

VC和VE常一起用來確定抗氧化對運動的影響，這種聯合抗氧化補劑被認為比單一的VC或者VE更有效，但研究結果似乎不一致。Petersen 等[49]發現， 500 mg VC和400 mg VE混合補劑在下坡跑練習前補充，連續14 d，和安慰對照組相比，并沒有發現有益的影響。2組受試者細胞因子（IL1、IL6）的增加、淋巴細胞反應及血液CK的增加都一樣，運動后24 h，CK高達900 IU/L。Kante等研究了由593 mg VE，1 000 mg VC和30 mg β胡蘿卜素組成的聯合抗氧化補劑對下坡跑的影響，運動30 min后發現，干預組和對照組對運動的反應和補充后的反應，呼出氣戊烷和血清MDA含量都一樣，補充組呼出氣體戊烷和血清MDA含量的基礎值較低。而Schroder等[26]對職業籃球運動員在賽季也進行了32 d相同成分的抗氧化補充，發現脂質過氧化物水平降低，這意味著氧化應激減低，并且他們還觀察到，服安慰劑的對照組血漿VC水平顯著低于正常水平。張慧[50]研究了大強度運動后聯合應用抗氧化劑（VE 600 mg/d、VC 500 mg/d、硒200 μg/d）機體總抗氧化能力的變化，研究認為應用聯合抗氧化劑能有效提高大強度運動后機體總抗氧化能力。楊帆等[51]研究了口服維生素復合制劑對大強度運動士兵抗氧化能力的影響，也發現抗氧化聯合劑能有效提高機體抗氧化能力，減輕大強度運動引起的氧化應激、脂質過氧化損傷，遺憾的是該研究并未對運動能力影響進行研究。Nelson等對鐵人三項運動員進行抗氧化營養干預，研究進行6周，復合抗氧化劑包含270 mg VE，600 mg VC和100 mg輔酶Q，研究中對肌肉疲勞和最大攝氧量進行評估。研究發現，以45%MVC進行重復離心收縮9 min～10 min后，聯合抗氧化劑的補充并未影響有氧能力，也未影響肌肉疲勞情況（通過核磁共振光譜測試能量耗竭和電刺激肌肉收縮情況）[32]。也有人研究單獨補充Q10（輔酶Q）對短時超大強度運動能力的影響，Faff等[52]研究發現，和補充前相比，30 d、每天100 mg Q10補充對3個全力蹬車的功率和最高功率都有顯著影響，而服用安慰劑組沒有顯著變化。Sen等[53]研究了運動中補充N乙酰半胱氨酸（NAC）對血液谷胱甘肽水平的影響，谷胱甘肽（GSH）是一種重要的抗氧化劑，而N乙酰半胱氨酸被認為能保護GSH并維持其抗氧化能力。受試者在測試前2 d和測試當天各補充800 mg的NAC。測試采取最大蹬車測試，和補充前相比，補充NAC后的最大負荷測試GSSG（氧化型谷胱甘肽）和MDA水平顯著降低，補充也引起更高的超氧陰離子清除能力。Childs等[54]按照每kg體重12.5 g和10 g的標準把VC與NAC提供給受試者，且在肘關節離心運動后補充，該運動可引起肌肉酸痛。結果顯示，補充組脂質過氧化水平和8異構前列腺素（8isoPGF2α）水平明顯增高。研究人員推測，損傷后立即給予VC和NAC補充提供了氧化應激水平。研究還指出，抗氧化補充可能對運動引起的肌肉損傷的恢復存在負面影響。然而肌肉損傷情況（CK、乳酸脫氫酶和肌紅蛋白）和安慰對照組相比，沒有差異。這和Jakeman等[55]的研究結果相反，他們也使用相似的運動應激，發現運動前VC補充引起肌肉力量更快恢復。

由上述分析可見，傳統抗氧化補劑如VC 、VE依然是運動中抗氧補劑的主要產品及研究熱點，但是一些純生物提取物如槲皮素、大豆異黃酮等純生物化學物質已經越來越受到科研人員的關注。從目前的研究來看，雖然聯合補劑因其劑量、組合、實驗對象、實驗方法等的差別造成研究結果的差異，也增加了不同實驗結果之間比較的難度，但復合抗氧化補劑的效果似乎要優于單一的抗氧化補劑；因此，美國一些學者提出了以多種抗氧化劑組成網絡強化劑為主的 “雞尾酒” 配方，這種“雞尾酒”除了含有VE、VC等抗氧化劑外，還加入葉酸等物質。

2 當前抗氧化補充研究熱點及問題

2.1 自由基損傷、炎癥與抗氧化補充

大強度急性運動造成細胞微細結構損傷，所引起的炎癥反應可能與延遲性肌肉酸痛有關，氧化應激增加了對組織的損壞，炎癥反應中由粒細胞產生的自由基加深了組織氧化應激損傷[56]。許多慢性疾病都與ROS、NOS的過量生成和輕度炎癥有關，適量的運動對許多慢性病如冠心病、高血壓、糖尿病、肥胖及肺部疾病有良好的治療效果。在過去直至現在，研究人員也一直對外源性抗氧化補充對健康、疾病、運動能力和訓練適應的益處及自由基與炎癥反應之間的關系產生濃厚的興趣。炎癥反應是機體免于系統對抗外來入侵的病毒、細菌入侵的重要過程。活性氧與促炎癥細胞因子常常在炎癥部位同時出現，已有研究證明，活性氧不僅是殺死病原體也是損傷組織的終末效應分子，同時也是炎癥的觸發劑，活性氧可能通過NFκB等信號系統誘導炎癥因子的表達；而促炎癥細胞因子TNF、IL1等又可以誘導活性氧的生成，從而構成惡性循環。外源性抗氧化劑補充是否可以減低或者阻斷這種循環呢，離心運動往往加重骨骼肌損傷，Vassilakopoulos等[57]、Fischer等[58]的研究表明，聯合性抗氧化劑（VC+VE）的補充可以減緩炎癥反應，在這些研究中，離心運動造成骨骼肌損傷和炎癥水平最低。而Davison等[59]研究了以60%〖AKV·〗O2max運動2 h中補充VC對血漿IL6的影響，研究表明，在運動中補充VC對運動后中度訓練水平的運動員血漿IL6水平無影響，對血漿皮質醇也無影響。在他們的另一項研究中[60]，連續2周，每天1 000 mg的VC補充對訓練水平良好的自行車運動員運動后血漿IL6也無影響，VC補充也未減少了血漿皮質醇的濃度，作為氧化應激標志物的血漿MDA，運動后也無變化。上述研究似乎暗示，聯合性抗氧化劑的抗炎癥效果似乎更好，而Hagobian等[61]認為，這種陰性結果可能與受試者的體能水平有關，未訓練、體能水平較低受試者對抗氧化補充更敏感。已經有研究表明，耐力訓練可能提高內源抗氧化劑的活性和抗氧化能力[6263]。一些研究探討了抗氧化劑補充對長時間（1.5～2.5 h）中高強度跑步后炎癥反應和氧化應激情況，其結果似乎模棱兩可。在Thompson等[64]的研究中，2周時間內每次運動前補充400 mg VE，減輕了2 h運動后血清IL6水平，但是血清C反應蛋白（CRP）、皮質醇和MDA濃度沒有變化。相反的，補充VC（1 000 mg/d）1周或者3 d（400 mg/d）[21]并沒有減弱長時間運動后血清IL6、皮質醇和丙二醛的濃度[65]。還有一項研究，3 d內每天在超長時間運動前補充VE（400 mg/d），雖然血清IL6和皮質醇濃度增加，但是和對照組相比并沒有顯著差異。從上述研究可以看出，運動訓練可能增加機體的抗氧化能力，受試者的訓練水平和健康狀況可能直接影響抗氧化補充干預對自由基損傷及炎癥水平的觀察，而這些研究中并未詳述受試者信息。

2.2 運動引起的氧化應激與運動適應

過去研究一直認為，運動引起的ROS生成增加對機體生理機能有不良的影響，它們可能會影響機體的運動能力（通過影響骨骼肌收縮功能、骨骼肌損傷或者疲勞、線粒體酶的破壞等），所以大多數研究都集中在如何減少運動后自由基水平和這些物質帶來的損害。雖然，無氧或者有氧運動可能引起過度的促氧化物質產生，但是目前的資料并不能證明氧化應激和疾病或者健康方面存在因果關系。相反，從內穩態平衡理論來講，低水平的氧化應激對于不同的生理機能是必要的。內穩態理論是指生物系統置于生化、毒素、放射等環境中所表現出來的動態反應，這種反應一般呈鐘形。運動能提高ROS的生成，這是任何單純的一次運動中不可避免的事實。ROS濃度的增加、引發的脂質過氧化損傷、DNA及蛋白質氧化損傷等已經有很多報道；但是并非任何運動都可以引發這種負面反應，已有研究表明，長時間有規律的適度運動，可對機體產生良好的刺激，提高機體的適應水平，這也是運動有利于健康的生理學基礎；因此，Radak等[6667]等最早提出運動引起自由生成增加所形成的內穩態變化反應。Jill在機體存在自由基的產生與對抗現象的基礎上提出氧化還原內穩態的概念。他們認為，機體內環境氧化和抗氧化處于動態平衡當中，而運動引起自由基生成增加是擾動該內穩態平衡的關鍵過程，也是運動本身對機體發揮影響的過程之一。有規律的體育運動通過自由基生成的適度增加而提高機體抗氧化能力和生物系統的自我修復能力；但是長時間劇烈運動超過機體的抗氧化能力，造成抗氧化能力的不足及自我修復能力的降低。我國學者劉乘宜提出內穩態訓練理論，并且把機體氧化還原內穩態分為不同層次的穩態水平，認為運動員的成績由內穩態的品質決定[68]。同一穩態下機體氧化能力與還原能力本身是一個相對穩定的對抗體系，表現為微觀上機體氧化能力與還原能力在不同條件下2種能力的不同變化，即自由基平穩系統在同一穩態水平的移動。潘華山等進一步研究了外源性補充抗氧化劑對自由基穩態水平的影響，其結果認為，氧化能力是自由基穩態水平移動的先導因素，外源性引發抗氧化能力提高對自由基累積無負反饋效應[69]。長期的運動訓練重復不斷地提高RNOS的生成，其結果是上調了機體抗氧化體系，伴隨著氧化還原平衡的移動，機體更能適應還原狀態下的環境[7072]。這樣，在運動中，通過RNOS，為機體提供了一種適應性保護。這種情況和運動訓練中的超負荷原則相似，為了引起機體更高的適應水平，生理刺激必須超過最低閾值，如果達到了這種負荷，機體就會不斷適應并最終提高健康和運動水平。

2.3 抗氧化補充對運動能力的影響

運動員補充抗氧化物質對運動能力影響的研究很多，但是由于研究中抗氧化補劑成分及質量不同，造成不同的研究結果，一些研究顯示單一成分的補充沒有多種組合的效果好[7375]，況且，受試者的年齡、訓練水平、營養狀況及體質等都可能影響研究結果。目前，大量的研究結果都傾向于表明，外源性抗氧化補充可以減低機體的氧化應激損傷，雖然這些研究結果因受試者健康水平、抗氧化補劑劑量、補充方式等方面的差異造成研究結果的差異，但從有限的資料來看，還不能找到外源性抗氧化劑對運動能力的促進作用的有力證據。就大部分研究來講，抗氧化補充并不能提高非營養不足受試者的運動能力或者體能。反之，抗氧化補充防止或消除因運動引起的自由基對健康的負面影響；因此，抗氧化補充幫助運動員保持適宜的健康水平，而這對達到最佳運動成績是一個關鍵的條件，這對于大強度訓練和比賽期間的運動員也尤其重要。該期間機體存在更大的抗氧化需求[76]，此種情況下，正常飲食的抗氧化往往不足，抗氧化物質的補充，可以保護運動員免于運動期間因自由基引起的肌肉損傷或者起到綜合保護效應。雖然，抗氧化補充對健康可能存在一定的益處，但是和運動能力之間似乎沒有必然聯系。對于運動員來講，身體健康是取得優異成績的基礎；但是優異的成績受到很多因素影響，很難說有益于健康的抗氧化補劑必然能提高運動能力，但是也不能說抗氧化補充對成績沒有幫助。從一定角度來講，合理的抗氧化補充可以提高機體的健康水平，從而為創造優異成績打下良好基礎；因此，可以這樣解釋：抗氧化補充通過防止抗氧化不足和自由基對組織的損傷尤其是肌肉組織來對運動員發揮有益的作用。

但是，每種抗氧劑實質上就是一個氧化還原反應，在某種環境下通過該反應來保護并防止的自由基生成，而在另外一種情況下可能促使自由基的生成，所以需要注意的是，因為抗氧化補劑有促氧化影響，尤其劑量較大時，一些研究已經證實，由于長期槲皮素干預降低了大鼠谷胱甘肽濃度和谷胱甘肽還原酶的活性[77]。進一步來說，和補充抗氧化化合物相比，食品的抗氧化物質往往是一種平衡的生化狀態。Ryan等[78]在研究了補充白藜蘆醇對老齡大鼠離心運動后腓腸肌的影響，結果發現，補充白藜蘆醇降低了老齡大鼠離心運動后脂質過氧化水平，提高了骨骼肌過氧化氫酶、Mn超氧化物歧化酶的活性，研究認為，日常飲食補充白藜蘆醇可以抑制老齡大鼠離心運動中的氧化應激水平。

2.4 抗氧化補充與線粒體生物合成

線粒體是真核細胞內一種具有遺傳半自主性的細胞器，是細胞的能量加工廠，在氧氣的參與下，通過氧化磷酸化作用產生能量，為細胞進行各種生命活動提供所需的能量；另外，線粒體與細胞中其他許多重要生命活動密切相關，如調節細胞內外氧化還原電勢處于正常水平、維持體內電解質離子平衡穩態、ROS的生成與消除，以及細胞凋亡等。耐力運動中，線粒體正常功能的維持與保護是影響耐力成績的重要因素，長期耐力訓練可使線粒體數量增多，線粒體體積增大。長時間大強度運動中，如果受到其他過度生理刺激引起骨骼肌內線粒體數量減少或功能降低將會導致運動耐力下降。研究表明，運動、電刺激、長時間的耐力訓練或者補充抗氧化補劑都會誘導線粒體生物合成 （mitochondrial biogenesis） 增加[79]。

線粒體生物合成的激活涉及到抗氧化酶的調控。研究發現，過氧化酶體增殖激活受體（PGC1α）與線粒體生物合成關系密切，是線粒體再生的一個重要調節因子，可以誘導線粒體的生物合成，提高線粒體呼吸，而PGC1α需要SOD、谷胱甘肽（GPx）和過氧化氫酶的生成。越來越多的證據表明，ROS在調控骨骼肌線粒體生物合成中扮有重要角色[80-81]。當ROS長期升高后，可能使線粒體生物合成提高這種適應性反應過渡到氧化應激的病例狀態。有研究表明，兔子骨骼肌收縮過程中，ROS生成水平增加，這種短暫的、小幅度的生理性提高可能涉及到運動后線粒體生物合成增加。8周補充VC給訓練中的大鼠，結果完全阻止了運動引起骨骼肌線粒體合成的幾種標志物的增加，阻止了抗氧化酶的活性，包括GPx1和線粒體中MnSOD[82]；因此，VC補充可能阻止了運動訓練引起的運動能力的提高[83]。同樣，有研究表明，健康的男性受試者4周運動中補充VE和VC的復合抗氧化補劑，發現阻止了線粒體生物合成的幾種標志物、抗氧化酶和胰島素敏感性的增加[29]。Natalie等[84]也發現，VE+α辛硫酸補充使安靜大鼠和產期訓練大鼠PGC1α mRNA、PGC1α、 COXⅣ及檸檬酸脫氫酶減少，這提示，不管訓練與否，VE+α辛硫酸抑制了線粒體的生物合成。雖然，Wandley等[85]研究了高劑量VC補充對急性運動引起的大鼠骨骼肌線粒體生物合成情況的影響，結果發現并未阻止線粒體生物合成和抗氧化酶的活性；但作者推測，短期（幾天）和長期（數周）補充VC對線粒體生物合成的影響可能是不同的?！糂F〗

最近一些研究表明，一些黃酮類補充可以促進線粒體生物合成，這無疑為運動抗氧化補充帶來了曙光。這些類黃酮物質主要包括白藜蘆醇、大豆異黃酮、茶多酚、表沒食子兒茶酚等。大鼠每天200～400 mg/kg體重標準補充白藜蘆醇15周，誘使PGC1а和SIRT1（沉默信號調節因子，silent information regulator 1）激活，結果顯著提高了線粒體密度和耐力跑能力[83]。茶多酚補充可以提高老齡大鼠體能和骨骼肌線粒體功能[8687]。細胞培養研究表明，大豆異黃酮誘使PGC1α、轉錄輔助因子SIRT1和線粒體生物合成激活[88]。其他研究表明，沒食子兒茶酚（EGCG）在線粒體內累積并發揮抗細胞調亡的效應[89]，類黃酮誘使線粒體氧化磷酸化解偶聯，抑制線粒體膜脂質過氧化[90-91]。最近一些研究表明：槲皮素補充對運動能力和線粒體生物合成有著更加積極和顯著的影響。動物實驗表明，不運動大鼠進行7 d的槲皮素喂養（12.5和25 mg/kg），比目魚肌PGC1α和SIRT1的mRNA表達增加2～3倍，細胞色素C的濃度增加18%～32%，跑臺力竭跑時間增加37%[36]。人體實驗也有令人驚喜的發現：11名優秀自行車運動員進行6周槲皮素補充，和安慰對照組相比，其30 km時間測試的成績提高了1.7%[92]。一項隨機安慰對照實驗研究40名有訓練自行車運動員補充槲皮素對線粒體生物合成的影響，雖然未得到陽性的結果；但是，結果顯示，2組PGC1α和SIRT1表達有差異[9394]。David等[95]研究了槲皮素補充對未訓練男性受試者骨骼肌線粒體合成的影響，結果發現，2周的槲皮素補充（1 000 mg/d）明顯提高了未訓練男性受試者12 min耐力跑成績，而與線粒體生物合成相關的4個基因的DNA和RNA的相對復制數目中度增加。雖然一項對39名有訓練自行車運動員補充槲皮素對運動能力的影響研究顯示，和服用安慰劑組相比， 1 000 mg/d槲皮素補充對線粒體生物合成的mRNA表達沒有影響[96]；但研究人員認為，槲皮素補充可能對未訓練人群的影響要比訓練人群的影響較大，這可能在于線粒體的密度。有訓練或者訓練水平較高的人，其阻止線粒體水平較高，槲皮素的補充可能對其影響較小，而對于未訓練人群，其結果相反。

3 結語

自由基的產生與清除是機體代謝的內容之一，也是機體實現眾多生命活動的觸動劑和激發器。運動中生成的自由基是聯系運動與適應及運動與健康之間的重要紐帶；但運動中過多的自由基生成所引起的氧化應激影響機體正常生理機能并可能影響運動能力。運動中外源性的抗氧化補充，有助于消除過度氧化應激帶來的不利影響，但其生理效應隨著抗氧化產品的不同有著不同的結論和爭議。同時，因研究對象、方法、干預劑量的差別，增加了對不同研究結果之間比較的難度。目前，抗氧化補充與抗炎癥之間的關系研究、抗氧化補充對運動能力的影響以及抗氧化聯合補劑的研究依舊是研究熱點。而天然黃酮類抗氧化劑不僅有抗氧化、抗炎癥等多重作用，還可能通過對線粒體生物合成的影響而影響運動能力，這將是未來運動補劑研發中非常有前景的研究內容之一。

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