補充維生素C對劇烈運動后人體血清炎癥因子水平的影響及ROS/NF—κB信號通路在其中的作用

劉紹東++張彥秋

摘 要：目的：探討補充維生素C對劇烈運動后人體血清炎癥因子水平的影響及ROS/NF-κB信號通路在其中的作用。方法：隨機選取20名健康男性在校大學生，分為實驗組和對照組。運動開始前分別給予兩組大學生維生素C片3.0 g和安慰劑口服。兩組大學生分別按照75%VO2max進行跑臺運動，持續時間為1 h，并于運動干預開始前10 min、結束后0 h和2 h分別采集靜脈血，分離血清和血細胞，并利用ELISA法檢測外周血IL-1、IL-6、IL-8含量；由血細胞中分離白細胞后，分別測定白細胞中活性氧（ROS）水平和IKKα激酶活性。結果：劇烈運動后，兩組大學生外周血白細胞均明顯升高，組間無明顯差異；對照組外周血IL-1、IL-6、IL-8含量均表現出逐漸升高的趨勢，而實驗組未表現出此趨勢，其中IL-1水平運動前后無明顯變化。此外，兩組大學生外周血白細胞中IKKα活性均表現出先升后降的變化趨勢，其中實驗組升高趨勢明顯低于對照組。而白細胞中ROS水平卻表現出逐漸升高的趨勢，其中以對照組升高趨勢更明顯，組間差異有統計學意義。結論：劇烈運動可以引起白細胞中ROS/NF-κB信號通路活化和血清炎癥因子水平升高，而運動前補充維生素C可以有效抑制白細胞中ROS/NF-κB信號通路活化介導的血清炎癥因子水平升高。

關鍵詞：劇烈運動；ROS/NF-κB信號通路；炎癥因子；維生素C

中圖分類號：G804.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-2076（2015）03-0062-05

Abstract：Objective： To illustrate the effect of Vitamin C on the serum level of inflammatory factors and the role of ROS/NF-κB signaling pathway.Methods：10 healthy male college students were randomly selected and equally divided into experiment group and control group. Vitamin C （3.0 g） and placebo were given prior to treadmill running exercise for 1 h， the strength of which was equal to 75% VO2max. Venous blood was collected at 10 min before the beginning， 0 h and 2 h after the end of the exercise， respectively. The levels of IL-1， IL-6 and IL-8 were detected using ELISA method. The level of reactive oxygen species （ROS） and the activity of IKKα in white blood cells were also measured.Results： After the strenuous exercise， the leukocyte number in peripheral blood was significantly increased in both groups， however， there was no significant differences. The levels

近年來，運動與免疫的關系已成為運動醫學領域的研究熱點。大量實驗證據表明，人體長期堅持進行適量的有氧運動可以明顯改善機體免疫機能，而長時間、大強度運動可引起人體免疫機能短期內迅速減退、免疫系統穩態失衡，并可導致機體抗病能力降低[1-3]。動物實驗發現，長時間高強度運動可引起大鼠骨髓中有核細胞產生量明顯減少以及胸腺萎縮，而胸腺萎縮可進一步誘使T淋巴細胞增殖、分化和成熟障礙[4]。與動物實驗結果相似，優秀運動員進行短時間劇烈運動后，機體外周血淋巴細胞總數明顯降低，淋巴細胞中DNA氧化損傷明顯增加，外周血中IL-6水平急劇升高，且IL-1水平也有明顯升高，并持續至運動后24 h[5-8]。由此可見，免疫失衡和炎癥介質的異常釋放是除激素、神經遞質、骨骼肌損傷和Toll樣受體表達之外，運動性免疫抑制的重要機制，但IL-1和IL-6等炎癥介質異常釋放的具體機制仍尚未闡明[9]。

維生素C是一種常見的水溶性維生素，它可以作為電子供體直接清除活性氧（reactive oxygen species，ROS），因此，維生素C常被視為細胞外液中主要的抗氧化物質[10]。為了闡明上述問題，本實驗擬選取在校大學生進行大強度長時間體育活動，并用維生素C預干預，觀察其外周血中ROS/核轉錄因子κB（nuclear factor - κB，NF-κB）信號通路的活化情況，評估其在劇烈運動和補充維生素C對人體外周血炎癥因子釋放調節中的作用。

1 材料和方法

1.1 實驗對象和主要試劑

由某高校隨機選取20名男性在校大學生參加本次研究，平均年齡為22.7±0.95歲。所有大學生入組時均進行全身體格檢查，心肺聽診和體表心電圖檢查，以進一步評估其心肺功能，盡量避免實驗過程可能出現的安全隱患，受試者均身體健康，無器質性病變。

維生素C片購自湖北華中制藥有限公司；人外周血白細胞分離液試劑盒購自天津灝洋生物制品有限公司；細胞活性氧檢測試劑盒購自美國Invitrogen公司；細胞IKKα激酶活性定量檢測試劑盒購自上海一基生物試劑有限公司；人IL-1、IL-6、IL-8 ELISA檢測試劑盒均購自北京中杉金橋生物技術公司；其余常規試劑均為國產分析純。

1.2 實驗分組和運動方案

將20名大學生隨機分為實驗組和對照組（均為n=10），在運動干預開始前2 w集中進行負荷遞增的跑臺運動，利用運動心肺測試系統（Jaeger，德國）實時測定以下指標：攝氧量（volume of oxygen uptake，VO2）、CO2呼出量（volume of expiratory CO2，VCO2）、呼吸交換率和心率。測試結束后，根據每個人的最大VO2（VO2max）分別建立VO2與跑臺速度的回歸方程，計算75%VO2max對應的速度，并作為本次實驗的運動負荷。[JP]

為了避免飲食對人外周血炎癥因子含量的影響，在運動干預開始前2 w即對所有20名大學生進行合理膳食教育和指導。督促其科學合理安排三餐，保證各類營養素種類齊全、比例適宜、數量充足。除正常進餐外，不額外加餐，不吃零食，不吸煙飲酒，研究人員每日隨訪記錄其就餐情況，以保證實驗期間飲食結構的合理性。

1.3 分組干預

運動干預當日早8時，所有20名大學生統一進食早餐，實驗組10名大學生隨餐送服維生素C片3.0 g，對照組10名大學生給予安慰劑（淀粉片）。進食早餐后30 min開始準備活動，隨后以前期計算所得運動負荷進行跑臺運動，運動時間為1 h。運動干預開始前10 min、結束后0 h和2 h分別采集靜脈血5 mL，其中2 mL注入抗凝管并搖晃數次用于檢測血細胞分類計數，剩余3 mL注入普通采血管，靜置2 h后以2 500 rpm離心5 r/min，其中上清液用于測定血清中炎癥因子含量，下層血細胞用于分離白細胞。

1.4 ELISA

按照人血清ELISA檢測試劑盒操作說明，分別檢測外周血IL-1、IL-6、IL-8含量，樣本量為n=10，各組均設置3個復孔。

1.5 白細胞分離

分組干預結束后，收集所有血液標本，用于集中分離提取白細胞。按照人外周血白細胞分離液試劑盒說明書進行具體操作，裂解紅細胞，分離提取白細胞。

1.6 細胞內ROS水平測定

為測定白細胞內ROS水平，將新鮮分離所得白細胞用37℃預熱的PBS（含10 μmol/L H2DCFDA，ROS熒光探針）重懸，37℃孵育30 min，隨后800 rpm離心5 min，棄上清，用PBS洗滌2次后用500 μL重懸，立即于流式細胞儀測定488 nm激發波長處綠色熒光強度，樣本量為n=10。

1.7 白細胞IKKα激酶活性

按照細胞IKKα激酶活性定量檢測試劑盒說明書中的操作步驟分別測定各組白細胞IKKα激酶活性。

1.8 統計學分析

所有計量資料均用均數±標準差表示，多組間均數比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義，所有統計分析均在SPSS 17.0上進行。

2 結果

2.1 外周血白細胞計數

如圖1所示，劇烈運動后，實驗組和對照組人外周血白細胞計數均明顯升高（均為P<0.01），且兩組間白細胞計數升高幅度無明顯差異（P>0.05）。與運動

3 討論

本研究利用在校男大學生進行1小時高強度運動，于運動前后采集外周血，檢測血清中炎癥因子表達水平、白細胞計數、白細胞中ROS水平和IKKα活性，以闡述ROS/NF-κB信號通路在劇烈運動誘發炎癥因子釋放中的作用，同時設立維生素C干預組，評估運動前補充維生素C對上述過程的影響及其中可能的機制。研究結果證實：劇烈運動可能通過誘導外周血白細胞中ROS/NF-κB信號通路的活化進而促進IL-1、IL-6和IL-8等炎癥介質的合成和釋放，而維生素C可顯著降低白細胞中ROS水平，抑制NF-κB的活化，從而發揮減輕劇烈運動誘導炎癥介質釋放的保護作用。

長時間劇烈運動時，機體處于應激狀態，糖皮質激素和腎上腺素等應激激素將隨之升高，上述激素（尤其是糖皮質激素）可促進儲存池中白細胞釋放進入循環池[13]。本研究發現，在校大學生以相當于75%VO2max的高強度運動1 h可引起外周血中白細胞計數明顯升高，而且這一作用至少持續2 h以上，同時，血清中IL-1、IL-6、IL-8三種主要炎癥因子的含量也表現出明顯的升高趨勢。其中，單核-巨噬細胞含量升高可能是IL-1和IL-6水平升高的主要原因，而IL-6水平的過度升高則可誘發機體抵抗細菌感染的能力明顯降低[14]。本實驗發現在劇烈運動誘發機體高表達炎癥因子的同時，白細胞中ROS和IKKα活性均表現出明顯升高的趨勢，而ROS/NF-κB信號通路已被證實參與多種細胞表達炎癥因子的過程[15-16]，因此，通過本研究結果可以初步得出ROS/NF-κB信號通路參與劇烈運動誘導機體外周血炎癥因子水平升高的結論。

維生素C是一種常見的抗氧化物質，具有容易獲取、價格低和抗氧化作用明顯等特點。本研究發現運動前給予維生素C口服可以有效抑制劇烈運動上調白細胞中ROS水平的幅度明顯下降，即有效抑制劇烈運動引起的氧化爆發。IKKα是NF-κB活化的重要標志，本研究還發現，在口服維生素C抑制白細胞氧化爆發的同時，白細胞中IKKα活化程度也明顯較對照組明顯降低，這說明維生素C可能通過抑制ROS產生而下調IKKα活性，從而抑制IκB磷酸化程度，減少NF-κB向細胞核移位，抑制炎癥因子相關基因的表達活性。

綜上所述，劇烈運動前補充維生素C可能通過抑制白細胞中ROS/NF-κB信號通路的活化下調炎癥因子表達，繼而減輕劇烈運動誘發的免疫功能紊亂，而進一步研究將有助于明確維生素C在預防劇烈運動誘發免疫功能紊亂中作用，為降低運動員比賽和訓練后上呼吸道感染等事件發生率提供有效的防治策略。

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