運(yùn)動(dòng)抗氧化作用防治腫瘤的研究進(jìn)展*

李鋒李榮娟

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運(yùn)動(dòng)抗氧化作用防治腫瘤的研究進(jìn)展*

李 鋒李榮娟

（廣西民族師范學(xué)院 體育學(xué)院，廣西 崇左 532200）

分析氧化應(yīng)激與腫瘤的關(guān)系及運(yùn)動(dòng)抗氧化作用的機(jī)制，為運(yùn)動(dòng)抗氧化作用防治腫瘤提供參考依據(jù)。

運(yùn)動(dòng)；氧化應(yīng)激；抗氧化酶；腫瘤

氧化應(yīng)激在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到一定作用，腫瘤患者表現(xiàn)出抗氧化系統(tǒng)的失衡，導(dǎo)致體內(nèi)過剩氧自由基（reactive oxygen species, ROS）[1]。運(yùn)動(dòng)抗氧化作用的目的是盡可能地消除體內(nèi)過剩的ROS，減輕腫瘤疾病中的氧化應(yīng)激損傷。本文就運(yùn)動(dòng)抗氧化作用防治腫瘤疾病進(jìn)行綜述，為腫瘤患者選擇適宜的運(yùn)動(dòng)方式提供參考依據(jù)。

1 氧化應(yīng)激與腫瘤

氧化應(yīng)激是腫瘤發(fā)生的一個(gè)重要誘因。當(dāng)機(jī)體遭受各種有害刺激，如運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過大、病原體、促炎細(xì)胞因子（IL-6、CPR、TNF-α）和重金屬等，導(dǎo)致體內(nèi)氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)失衡，產(chǎn)生了過剩的氧自由基（ROS）。ROS會(huì)造成細(xì)胞損傷，體內(nèi)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及DNA的氧化損傷[2-4]。當(dāng)細(xì)胞無法修復(fù)這些損傷，如氧化應(yīng)激導(dǎo)致的DNA鏈斷裂、位點(diǎn)突變、原癌基因與腫瘤抑制基因突變等，將會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[5]。

除了ROS外，氧化應(yīng)激的中間產(chǎn)物過氧化氫（H2O2）與腫瘤的生成、生長過程也緊密相關(guān)。有研究認(rèn)為，腫瘤細(xì)胞具有大量繁殖、抵抗凋亡、誘導(dǎo)血管新生及浸潤和轉(zhuǎn)移的能力，都與H2O2有關(guān)[6]。H2O2在低濃度時(shí)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，高濃度可引起腫瘤細(xì)胞的凋亡或壞死，對(duì)腫瘤細(xì)胞的突變、生長和浸潤都具有抑制作用，而下調(diào)H2O2濃度到達(dá)一定程度時(shí)，腫瘤細(xì)胞的生長也會(huì)受抑制[7]。圖1為H2O2與腫瘤細(xì)胞活性關(guān)系的推測(cè)圖。

機(jī)體的抗氧化系統(tǒng)分為抗氧化酶和抗氧化劑（非酶），抗氧化酶是機(jī)體自身不可通過外源攝入的，主要有超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等；常見的抗氧化劑有維生素C、維生素E等[8]。通過抗氧化酶的催化作用，可以將ROS生成水（H2O）和氧氣（O2）。其中SOD為催化ROS的第一步，將ROS生成H2O2和O2；然后通過CAT、POD、GSH等再將H2O2生成H2O2和O2[9]，如圖2所示。維生素C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(xiàn)在可以與O2-、HOO-、及OH-迅速反應(yīng)，生成半脫氫抗壞血酸，還能清除單線態(tài)氧，還原硫自由基[10]；維生素E是O2-的直接清除劑，與GSH- Px協(xié)同作用作為脂質(zhì)過氧化作用的阻斷劑[11]。

圖2 抗氧化酶催化ROS過程

當(dāng)體內(nèi)ROS過剩時(shí)，抗氧化酶活性激活開始清除ROS，在這個(gè)過程中產(chǎn)生中間產(chǎn)物H2O2，這個(gè)過程的持續(xù)時(shí)間、體內(nèi)ROS剩余含量及抗氧化酶的活性等都會(huì)影響H2O2的濃度。

氧化應(yīng)激是腫瘤發(fā)生的重要誘因之一，而腫瘤中同樣也存在著氧化應(yīng)激，尤其是在惡性腫瘤中，有著較明顯的氧化應(yīng)激[12]。在郭海潔等[13]研究中發(fā)現(xiàn)，婦科腫瘤中，子宮肌瘤、子宮頸癌和卵巢癌的腫瘤組織中的脂質(zhì)氧化損傷標(biāo)志物丙二醛（MDA）要明顯高于腫瘤旁組織，說明這些婦科腫瘤的腫瘤組織中存在氧化應(yīng)激。張焱等[14]研究中發(fā)現(xiàn)，與正常人相比，胃腸道腫瘤患者的血清DNA氧化損傷標(biāo)志物8-羥基脫氧鳥嘌呤（8-oHdG）明顯要高（P<0.05）。此外，國外的研究也發(fā)現(xiàn)，腫瘤疾病中存在氧化應(yīng)激，使機(jī)體處于氧化損傷狀態(tài)[15,16]。

氧化應(yīng)激與腫瘤相互影響，兩者彼此刺激，使腫瘤患者的病情趨于惡化。ROS能造成細(xì)胞損傷、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、DNA損傷，是腫瘤發(fā)生的一個(gè)重要誘因；ROS的中間產(chǎn)物H2O2是腫瘤細(xì)胞繁殖的基礎(chǔ)因素之一。腫瘤疾病的發(fā)展又會(huì)加重氧化應(yīng)激，產(chǎn)生更多過剩的ROS。往復(fù)的惡性循環(huán)，加重了腫瘤的發(fā)展。

因此，清除過剩的ROS成為緩解腫瘤發(fā)展的一種防治手段，減少腫瘤組織的氧化損傷能夠抑制腫瘤細(xì)胞的繁殖。

2 運(yùn)動(dòng)抗氧化作用

運(yùn)動(dòng)可以提高機(jī)體抗氧化酶的活性，但不同的運(yùn)動(dòng)模式對(duì)機(jī)體的抗氧化酶活性影響不同[17,18]。大強(qiáng)度無氧運(yùn)動(dòng)可以引起心肌、骨骼肌和肝臟等組織中在短時(shí)間內(nèi)（0-24小時(shí)內(nèi)）SOD、CAT和GSH- Px等活性增高，在一定范圍內(nèi)，抗氧化酶活性與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度呈比例；而中小強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)也可以提高機(jī)體抗氧化酶的活性，這種效果在運(yùn)動(dòng)后48小時(shí)最為明顯，抗氧化酶的活性與有氧運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間有關(guān)，其強(qiáng)度越大或者持續(xù)時(shí)間越長，抗氧化酶活性增高越明顯[19]。此外，Ji等[20]早前提出，對(duì)于不同的組織和抗氧化酶，可能有不同的激活閾和升高幅度。

彭峰林等[21]研究中，對(duì)SD大鼠進(jìn)行間歇訓(xùn)練和一次性大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練。兩者都可以提高心肌組織抗氧化酶SOD和GSH- Px的活性，間歇訓(xùn)練提高心肌組織抗氧化酶活性的效果要優(yōu)于一次性大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練，且間歇訓(xùn)練心肌組織中MDA含量要低于一次性大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練。MDA是脂質(zhì)氧化損傷標(biāo)志物，說明大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后會(huì)引起脂質(zhì)過氧化損傷。

Radak等[22]研究中發(fā)現(xiàn)，規(guī)律的運(yùn)動(dòng)可以提高機(jī)體骨骼肌的抗氧化酶活性，抵抗氧化應(yīng)激，減輕氧化損傷。Prabhulkar等[23]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過10周中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)后。2型糖尿病患者血液生化指標(biāo)ROS、GSH- Px明顯提高（P<0.05），MDA和8-oHdG明顯下降（P<0.05）。提示長期有氧運(yùn)動(dòng)可以提高機(jī)體抗氧化酶活性，減輕脂質(zhì)和DNA的氧化損傷，有利于緩解糖尿病患者的氧化應(yīng)激水平。

也有研究發(fā)現(xiàn)，長期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，機(jī)體的抗氧化酶活性水平基本不變，CAT的活性在亞極量負(fù)荷時(shí)較運(yùn)動(dòng)前稍有下降[24]。可能是由于抗氧化酶活性產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)性適應(yīng)，并且處于較高水平。

不同運(yùn)動(dòng)模式對(duì)機(jī)體抗氧化酶活性影響不同，大強(qiáng)度無氧運(yùn)動(dòng)可以在短時(shí)間提高抗氧化酶活性，處于較高水平；中小強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間是提高抗氧化酶活性的關(guān)鍵。當(dāng)大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后，機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生較多的氧化損傷產(chǎn)物，長期有氧運(yùn)動(dòng)后，機(jī)體抗氧化酶活性也會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)性適應(yīng)。

3 運(yùn)動(dòng)抗氧化作用防治腫瘤中的問題探討

對(duì)于健康人群，運(yùn)動(dòng)可以提高抗氧化酶活性，在一定程度上能保護(hù)機(jī)體免受氧化應(yīng)激損傷。而腫瘤患者體內(nèi)存在著不同程度的氧化應(yīng)激，此時(shí)運(yùn)動(dòng)的目的即是消除或者減輕其體內(nèi)的氧化應(yīng)激狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)可以提高抗氧化酶活性，但是對(duì)于已經(jīng)存在不同程度氧化應(yīng)激的腫瘤患者，選擇合適的運(yùn)動(dòng)方式尤為重要。

運(yùn)動(dòng)過程中，本身存在氧化應(yīng)激。運(yùn)動(dòng)時(shí)耗氧量增加，當(dāng)供氧量無法滿足機(jī)體的需氧量時(shí)，機(jī)體產(chǎn)生ROS通過抗氧化酶催化產(chǎn)生O2，如果機(jī)體無法及時(shí)清除過多的ROS，則機(jī)體會(huì)遭受氧化應(yīng)激損傷[25]。這個(gè)過程中抗氧化酶活性也會(huì)隨之增加，但當(dāng)強(qiáng)度過大或者持續(xù)的時(shí)間過長時(shí)，抗氧化酶無法完全催化剩余的ROS[26]。因此，腫瘤患者的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度跟持續(xù)的時(shí)間必須掌控在一定范圍內(nèi)，以免運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過大或者持續(xù)時(shí)間過長而引起的抗氧化酶無法完全催化ROS，反而加重了腫瘤患者體內(nèi)的氧化應(yīng)激狀況。

此外，H2O2是ROS的中間產(chǎn)物，抗氧化酶催化ROS的過程中產(chǎn)生H2O2。H2O2與腫瘤的生成、生長過程緊密相關(guān)。運(yùn)動(dòng)過程如果使H2O2處于較適合腫瘤生成、生長的水平，也反而加重了腫瘤患者的病情。

運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間是防治腫瘤患者氧化應(yīng)激的重要因素，除此之外，作者認(rèn)為運(yùn)動(dòng)后到下次運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也十分重要。不同強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)，體內(nèi)抗氧化酶活性增加后，都需要一定時(shí)間才能清楚ROS和氧化損傷標(biāo)志物（MDA、8-oHdG）[19]。如果在還沒完全清除ROS或者氧化損傷標(biāo)志物，體內(nèi)的ROS和氧化損傷標(biāo)志物處于一個(gè)高于原含量的水平，進(jìn)行第二次運(yùn)動(dòng)后，其體內(nèi)的ROS和氧化損傷標(biāo)志物水平也會(huì)更高。如此往復(fù)，體內(nèi)的ROS和氧化損傷標(biāo)志物水平會(huì)越來越高，氧化應(yīng)激狀況更加嚴(yán)重。

注：“★”適合的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有利于清除ROS；“☆”過大的強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間則不利于清除ROS。

圖4 運(yùn)動(dòng)后ROS及氧化損傷標(biāo)志物與時(shí)間關(guān)系

目前從運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度方面，認(rèn)為中小強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)抗氧化酶的活性，提高機(jī)體抗氧化應(yīng)激能力[27,28]。中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后的抗氧化能力是持續(xù)增高，在48小時(shí)達(dá)到最大值，72小時(shí)左右恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前水平。而大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后抗氧化能力是即刻達(dá)到峰值，48小時(shí)后恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前水平，72小時(shí)后低于運(yùn)動(dòng)前水平[19]。因此，以中小強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)腫瘤患者抗氧化最為有益。

具體的運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)時(shí)間，還需根據(jù)不同類型的腫瘤患者及其腫瘤發(fā)展情況而定，對(duì)于不同的腫瘤組織和抗氧化酶，可能有不同的激活閾和升高幅度[20]。

運(yùn)動(dòng)抗氧化作用防治腫瘤疾病的研究較少，但適合的運(yùn)動(dòng)對(duì)于抗腫瘤具有一定效果，最新研究證實(shí)堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)可縮小腫瘤體積，減輕腫瘤重量[29]。這種作用是否與運(yùn)動(dòng)提高抗氧化酶活性有關(guān)，以及選擇何種模式的運(yùn)動(dòng)有利于對(duì)抗腫瘤將有待進(jìn)一步研究。

4 總結(jié)

腫瘤疾病的抗氧化治療較多的是以藥物治療為主，通過不同的藥物作為抗氧化劑來減輕體內(nèi)氧化應(yīng)激狀態(tài)[30-32]。目前，從運(yùn)動(dòng)抗氧化作用研究腫瘤治療的較少，可以作為一種較新的研究思路。

運(yùn)動(dòng)抗氧化作用防治腫瘤疾病，以中小強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)為主，運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間及運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)至二次運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，還需根據(jù)不同類型的腫瘤及腫瘤的發(fā)展程度進(jìn)行調(diào)整，具體時(shí)間還需進(jìn)一步研究。

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Research on Sports Exercise as an Antioxidant in Cancer's Prophylaxis and Treatments

LI Feng, etal.

(Guangxi Normal College for Nationalities, Chongzuo 532200, Guangxi, China)

2017年度廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目(2017JGA328);2018年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目(2018KY0643)

李鋒（1978-），博士，副教授，研究方向：運(yùn)動(dòng)生理生化。

李榮娟（1970—），碩士，教授，研究方向：運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)。