抗運動疲勞研究的現狀和發展趨勢

摘要：疲勞成為造成亞健康的主要因子。營養方式抗疲勞因其安全、實用廣受關注，文章指出，如何快速消除疲勞，不僅是運動學的課題，也是食品和醫學關注的焦點。營養手段抗疲勞以其副作用小而倍受歡迎，文章從疲勞的發生機制、抗疲勞功能食品的研發現狀和目前的研究熱點、未來趨勢等方面進行闡述。

關鍵詞：疲勞 自由基 抗疲勞肽

中圖分類號：G804

文獻標識碼：A

文章編號：1004-5643（2015）07-0073-03

競技運動的激烈競爭促使極限化訓練引起的運動員疲勞日益普遍，現代生活的高壓力和快節奏也在不斷給普通人帶來身體的疲勞，如何快速消除疲勞，不僅是運動學的課題，也是食品和醫學關注的焦點。營養手段抗疲勞以其副作用小而倍受歡迎。以下從疲勞的發生機制、抗疲勞功能食品的研發現狀和目前的研究熱點、未來趨勢等方面進行闡述。

1運動疲勞的發生機制

運動的主體和客體各不相同，引發的疲勞也互不一樣。運用營養方式延緩疲勞的發生和促進疲勞狀態的恢復成為一種重要的方式，研發抗疲勞功能食品是其主要途徑，了解疲勞的產生、發展和癥狀對于研發是必要的。運動性肌肉疲勞是連續長時間或大負荷運動刺激引起的一種正常生理現象，具體說，疲勞的產生與運動項目、個體的生理心理狀態、運動負荷強度的大小和運動時間等有關，能源物質的過度消耗甚至衰竭、代謝有害產物的堆積以及堵塞、內環境酸堿度、滲透壓和調節因子等穩定性的失調、大量自由基的產生、保護性中樞抑制等因素都會引發疲勞。依據各種生理誘發因素的作用途徑、位點和方式將疲勞分為中樞疲勞和外周疲勞，對應的中樞機制當前研究的有電位超極化化學機制、遞質變化神經機制、肌肉能耗的智慧理論等；外周機制有PH學說、能量供應效率學說、鈣磷離子損耗學說、膜電位與興奮收縮失偶聯學說、能源物質消耗學說、肌肉結構損傷和細胞膜變異學說、自由基損傷理論等。

2健康的營養方式抗運動疲勞的研究現狀

近年來，開發功能性食品應用營養手段延緩疲勞出現和促進疲勞恢復成為運動、醫學和食品等學科的研究熱點。在西方學者看來，對運動性疲勞的預防與恢復大致可采取以下幾種途徑：補充能源物質復合多糖、不飽和脂肪酸、支鏈氨基酸或活性充分等；加快消除代謝有害產物；使用強壯劑。我國許多學者從中醫藥理論出發，以臟腑學說為核心，一方面觀察復方中藥對機體各器官功能的整體協調和控制，維持內環境的穩態；另一方面觀察單味中藥或者某種有效成分的功效和作用位點等。總之，恢復手段必須符合運動項目的物質和能量代謝特點，此點業已獲得共識。

此外，自從Harman提出自由基理論以來，人們認識到人體內自由基變化與人的疲勞、衰老和許多疾病有關。國內外的研究發現，運用自由基學說解釋運動性疲勞，并運用自由基清除劑消除疲勞取得滿意的結果。主要研究成果如下：（1）運動中或者運動后機體耗氧量的過度增加、一定反射通路的激活是活性氧產生的主要來源。其產生機制一般認為有線粒體機制和黃嘌呤氧化酶機制。（2）機體在運動過程中產生的高活性氧化性物質（ROS）會修飾改變蛋白質、脂肪、DNA等大分子的結構和功能，引發細胞毒性和機體損傷，造成功能障礙，導致疲勞產生。（3）機體自身具有酶促和非酶促兩大抗氧化防御系統，但是劇烈運動會產生大量的ROS，使抗氧化性防御系統保護功能失衡。提高機體抗氧化系統作用能力會加速ROS的清除，減少氧化性損傷，延緩疲勞產生。（4）抗疲勞活性物質的檢測和功效評價指標篩選、檢測技術逐步成熟并已應用于食品開發，尤其是體外檢測很多且已大多實現儀器化自動操作，時間短，用量少，越來越適合營養方式抗疲勞的需求。

3抗氧化和抗疲勞活性肽的研究

研究證明，補充生理活性肽能提高運動員的瘦體重、運動肌肉的力量和血清Ca²⁺含量，抑制或者減少因運動而引起的蛋白質損耗，維持或者促進體內正常蛋白質的合成，減輕或者延緩由運動引起的運動功能降低，從而達到抗疲勞的作用。抗氧化肽和抗疲勞肽是近年來一個十分活躍的研究領域，不僅成為食品開發的新熱點，也是運動飲品和保健方法的首選。

目前應用的抗氧化肽包括天然和人工水解兩大類。天然產品主要從動植物體提取，由于含量太少難以大規模生產和推廣。水解抗氧化肽的蛋白質來源有植物源蛋白和動物源蛋白，前者幾乎遍及目前食用的植物源蛋白食品；動物源研究過的有魚等水產類和豬牛羊等禽畜類。我國在該方面的研究如表1所示。國外的Anusha等總結了近10年來抗氧化肽方面的62篇相關研究，依據這些研究得出以下結論：抗氧化肽分子量大多分布在1400D左右，其中玉米二肽是目前開發的最小的植物源活性肽，氨基酸順序為Tyr-Ala。最大的來自黑豆蛋白水解，該肽含有16個氨基酸殘基。對于它們的抗氧化機理，依據現有的實驗認為抗氧化肽能有效地清除體內由于運動誘發的過剩的活性自由基，保護細胞和線粒體的正常結構和功能，防止脂質過氧化引起的膜結構和功能改變。Rival等研究了抗氧化肽與抗氧化活性的關系，發現運動產生的超量自由基優先與抗氧化肽結合，導致自由基鏈式反應中斷和停止，從而能夠抑制對膜和其它大分子的過氧化。肽的氨基酸組成和序列與其抗氧化活性有著密切的對應關系，肽鏈中如果N端富含疏水氨基酸則抗氧化活性較強。C端氨基酸殘基如果為Leu或Pro有可能對抗氧化活性大小影響較大。此外，Meisel等研究發現，乳肽由于富含半胱氨酸可有效維持體內運動肌肉細胞內谷胱甘肽抗氧化體系，從而具有抗氧化的功效。

抗疲勞肽不但為人體提供組建肌肉蛋白質需要的各種氨基酸，同時支鏈氨基酸可作為能源物質通過氧化作用為人體運動提供需要的能量、還能發揮維持內環境滲透壓、酸堿度等的穩態功能。此外抗疲勞肽最大的特點是具有極強的生理活性、結構和功能多樣性，是其他營養手段抗疲勞無法比擬的。目前研究發現抗疲勞肽主要是由2到10個氨基酸形成的直鏈寡肽或小肽，也有部分是多于10個氨基酸的多肽。這些活性肽具有獨特的理化性質：（1）大多數活性肽分子量較低，體液條件下溶解度好、粘度隨濃度變化少。（2）相比蛋白質和氨基酸，活性肽更易被人體吸收和利用。（3）與大分子蛋白質相比，活性肽種類多，功效具有多樣性。（4）能代替載體蛋白發揮運輸作用。抗疲勞肽的作用機理可能包括：（1）能顯著提高紅細胞攜氧能力和機體的耐缺氧能力，增強機體氧供給和缺氧狀態下的運動耐性。（2）可有效防止運動引起的骨骼肌蛋白降解，提高做功效率。（3）在肌肉組織中作為能源物質氧化供能等達到抗疲勞的效果。（4）具有很強的抗氧化活性，清除或者阻斷自由基的鏈式反應，從而具有抗疲勞的作用。（5）能增強能源物質在肝臟或肌肉的積累，提高運動耐力；同時可有效增加ATP含量和ATP生成和轉化效率，提高供能效果，達到抗疲勞功效。（6）對于中樞遞質具有調節作用，一方面可提高中腦、海馬等腦區DA等興奮性神經遞質的含量和活性；另一方面可降低5-HT等抑制性神經遞質的含量和活性，增強中樞維持穩態的能力和興奮性，提高調節能力，達到延緩中樞疲勞發生的功效。（7）抗疲勞肽可有效提高肌體的免疫能力，減少疲勞“開窗”期病菌對個體的侵害，提高疲勞狀態的恢復能力。

4結論

雖然解釋疲勞的理論很多，每種理論也都有一定的實驗證據，但是也都不同程度存在缺陷，不能完全解釋疲勞發生原因和調節機制。

抗氧化肽的功效研究多采用體外實驗，體內研究很少，對于它們的結構、性質以及抗氧化機理缺乏系統研究，目前主要停留在假說和實驗階段，理論研究還不完善。

目前許多應用活性肽進行抗疲勞實驗的研究，一般采用耐力性運動實驗模型研究抗疲勞機制，對抗疲勞效果評價和判斷主要通過肌（肝）糖原含量變化和乳酸濃度變化；輔助指標集中在體內外抗氧化方面，通過離體和在體實驗研究對各種自由基的清除率評價其抗氧化性，并建立抗疲勞和抗氧化的關聯。這種方法操作簡便、使用儀器很少，在實踐應用可操作性強。不足之處有以下幾點：（1）動物模型運動刺激項目單一，基本采用游泳耐力性力竭實驗。但是不同運動項目導致的疲勞癥狀不一樣，能量供應和代謝產物也部相同，采用單一模式缺少普遍性。（2）這個方法用血乳酸作為代謝產物評價疲勞效果，但是耐力性運動中血乳酸在耐力運動初期有一個快速上升，進入穩定運動狀態后，很長時間維持在一個比較穩定的水平，用血乳酸作為檢測指標，靈敏性需要認真考慮。（3）通過考察供能物質肝糖元評價抗疲勞效果，但是每一種運動中能源供應物質都不是單一的，尤其是耐力運動中，隨著時間的延長，脂類供應能量的比例越來越高，到力竭時一般占總能量的35-45%，上述方法缺乏對脂類在能量供應中的研究。（4）疲勞涉及方面眾多，上述方法重點考慮了外周疲勞，對中樞疲勞缺乏必要的指標，不能全面了解抗疲勞的效果。（5）目前很多研究主要考察抗疲勞功效，對于具體活性成分的結構和性質以及構效的關系缺少進一步研究，至于更進一步的作用機制就研究更少。（6）體外篩選多采用抗氧化活性高低作為指標，抗氧化活性檢測指標較多，同一樣品對不同指標活性不一，不同樣品之間缺乏可比性；體內抗氧化活性和體外是否一致，抗疲勞和抗氧化相關性如何等需要深入研究。以上這些缺陷嚴重限制了功能食品的開發，和歐美、日本相比處于比較低端的水平，從而使我國功能食品的市場應用難以擴展。