鐵營養(yǎng)與運動能力

林文弢, 楊 玲

(1.珠海科技學(xué)院,廣東 珠海 519041; 2.韶關(guān)學(xué)院,廣東 韶關(guān) 510500)

組成人體的元素很多,被分為常量元素和微量元素兩大類。鐵是人體必需的微量元素之一,直接影響運動員的訓(xùn)練與比賽能力[1]。人體鐵元素的含量對維持正常生理功能尤其重要,過度運動訓(xùn)練會引起鐵缺乏甚至貧血,從而影響運動員的身體機(jī)能和運動耐力,過多攝入鐵元素又會導(dǎo)致多個器官和組織受損[2]。因此,了解人體鐵的生理功能,探討鐵營養(yǎng)對機(jī)體運動能力的影響,及時準(zhǔn)確測定出運動員體內(nèi)的鐵含量,對運動員保證正常身體機(jī)能,提高運動能力有重要作用。

1 鐵元素含量與特點

鐵是地球礦物質(zhì)中含量居第4位的元素,是人體內(nèi)含量最豐富的必需微量金屬元素。成人體內(nèi)鐵的正常含量為3～5 g,其中,正常男性每公斤體重含50 mg,正常女性每公斤體重含35 mg,新生兒每公斤體重含鐵元素達(dá)60～70 mg[3]。人體內(nèi)鐵的化合物可分為功能性鐵和存儲鐵兩大類。功能性鐵主要存在于體內(nèi)酶類,儲存鐵則存在于骨骼肌肌紅蛋白和血液中的血紅蛋白。其中:血液血紅蛋白中的鐵約占60%～70%,其作為氧的運輸載體在體內(nèi)參與氧的轉(zhuǎn)運和利用;3%的鐵以肌紅蛋白的形式貯存于肌細(xì)胞中;26%～36%的鐵以鐵蛋白或含鐵血黃素的形式儲存于肝、脾、骨髓等組織中;還有一些鐵存在于電子傳遞鏈的細(xì)胞色素酶中,參與ATP的形成[4]。在固體狀態(tài)下,鐵以金屬或含鐵化合物的形式存在;在水溶液中,則以三價鐵離子的高鐵(Fe3+)和二價鐵離子亞鐵(Fe2+)2種氧化狀態(tài)形式存在。食物中多為三價鐵離子的高鐵,人體內(nèi)鐵主要以二價鐵離子的形式被吸收。人體血液中血紅蛋白(Hb)和骨骼肌肌紅蛋白(Mb)鐵卟啉環(huán)分子的鐵為二價鐵離子的亞鐵,可以結(jié)合2個氧[5]。當(dāng)人體消化吸收不良或出現(xiàn)胃病時,食物中的三價鐵離子不能轉(zhuǎn)化為二價鐵離子。當(dāng)運動員大運動量訓(xùn)練或營養(yǎng)不良時,由于缺乏維生素C和維生素A,高鐵不能轉(zhuǎn)化為亞鐵,從而引起缺鐵性貧血,嚴(yán)重影響運動員的身體機(jī)能和運動能力。

2 鐵的生物學(xué)功能

2.1 構(gòu)成某些結(jié)合蛋白和酶,參與氧氣轉(zhuǎn)運與貯存

在人體內(nèi),鐵是許多結(jié)合蛋白和酶的重要組成成分,包括含鐵蛋白類(轉(zhuǎn)鐵蛋白、鐵蛋白、乳鐵蛋白等)、血紅素蛋白類(血紅蛋白與肌紅蛋白等)、含鐵酶類(無硫、非血紅素酶類)、鐵-硫酶類(脫氫酶類、烏頭酸酶等)等。這些結(jié)合蛋白、酶蛋白的生物學(xué)作用如表1所示。

表1 哺乳類動物含鐵蛋白及其生物學(xué)作用[2]

鐵是血紅蛋白和肌紅蛋白的重要組成成分,參與氧氣的運輸,直接影響人體內(nèi)的物質(zhì)代謝和能量代謝。血紅蛋白和肌紅蛋白的含鐵卟啉環(huán)分子可以結(jié)合2個氧,血紅蛋白從肺部結(jié)合氧氣經(jīng)血液循環(huán)到機(jī)體各個部分,鐵缺失會影響血紅蛋白的合成及氧氣的運輸。肌紅蛋白可以從血紅蛋白中接受并貯存氧,供肌肉運動所需[6]。

氧是人體內(nèi)物質(zhì)代謝和能量代謝最重要的先決條件,人體能源物質(zhì)中除糖可以在無氧條件下氧化分解外,其余均要在有氧條件下才能分解代謝,同時釋放能量。因此,鐵是人體正常生理功能必需的微量元素。肌肉內(nèi)Mb的濃度在缺鐵時明顯降低,限制肌肉對氧的利用。鐵可直接影響機(jī)體氧氣的運輸、肌肉的有氧氧化及 ATP的形成,進(jìn)而影響運動能力。因此,鐵對運動員非常重要。

2.2 參與電子傳遞和能量代謝

在肝、脾、骨髓等組織中,鐵以鐵-硫蛋白或含鐵血黃素的形式存在于電子傳遞鏈的細(xì)胞色素酶中, 細(xì)胞色素含有血紅素的結(jié)合位點,血紅素中的鐵卟啉環(huán)起著接受電子將Fe2+氧化為Fe3+的作用。通過鐵-硫蛋白及細(xì)胞色素構(gòu)成的電子傳遞系統(tǒng)使代謝物脫出的氫離子氧化為氫質(zhì)子,經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給氧,最后生成水,同時釋放出能量用于合成ATP,參與細(xì)胞的能量代謝。鐵作為構(gòu)成呼吸鏈中電子傳遞體的重要組成成分,在機(jī)體能量代謝中起著非常重要的作用。運動員的運動能力與能量代謝密切相關(guān),鐵可以通過維持機(jī)體呼吸鏈的正常功能來影響運動員的運動能力。

2.3 鐵缺乏會影響免疫細(xì)胞分化及其功能

鐵是人體細(xì)胞分化和生長必不可少的物質(zhì),會影響免疫細(xì)胞的分化和生長,缺鐵時T淋巴細(xì)胞的數(shù)量下降。研究[7]表明:蛋白激酶-C活性、脾及純化淋巴細(xì)胞的遷移都會因缺鐵而發(fā)生變化;鐵是組成過氧化物酶和一氧化氮氧合酶的重要成分,是免疫細(xì)胞中發(fā)揮酶活性功能的關(guān)鍵物質(zhì),是決定免疫細(xì)胞機(jī)能的關(guān)鍵酶;人體缺鐵時,細(xì)胞介導(dǎo)免疫延遲,免疫機(jī)能下降。人體內(nèi)的轉(zhuǎn)鐵蛋白除了具有轉(zhuǎn)運鐵的能力外,還具有免疫調(diào)節(jié)能力,轉(zhuǎn)鐵蛋白參與淋巴細(xì)胞增殖過程,影響機(jī)體的免疫功能和吞噬功能,影響機(jī)體抗感染能力。

3 鐵營養(yǎng)對運動能力的影響

鐵作為血紅蛋白、肌紅蛋白和某些功能性酶的主要成分,參與物質(zhì)代謝與能量代謝,維持人體的正常生理機(jī)能,直接影響運動員的運動能力。

研究證明,缺鐵會導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成減少,使血紅蛋白攜氧能力下降,嚴(yán)重影響運動員的最大吸氧量,從而影響運動員的有氧代謝能力。在青年越野跑運動員中,17%的男性和15%的女性因缺鐵而導(dǎo)致運動耐力下降[8-9]。對缺鐵運動員及時補鐵的對比研究[10]證明,除100 m跑外,運動員口服硫酸亞鐵0.3 g和維生素C 0.3 g后,俯臥撐、20 s原地高抬腿跑、立定跳遠(yuǎn)和三級跳遠(yuǎn)等測試成績都比對照組有顯著提高。

鐵缺乏的運動員易疲勞,出現(xiàn)嚴(yán)重的心動過速,運動時易產(chǎn)生乳酸堆積,氧氣攝入量下降,肌肉代謝能力降低,導(dǎo)致體力和耐力下降。陳吉棣等[11]研究指出,鐵缺乏使紅細(xì)胞變形性降低,容易損傷,存在于細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白失去其運輸氧氣和二氧化碳的功能,影響機(jī)體氧氣的供應(yīng),使機(jī)體的運動能力下降。運動員貧血越嚴(yán)重,運動能力下降越明顯,若通過血液回輸增加血液的攜氧能力,其運動能力很快會得到改善,但運動耐力的恢復(fù)卻非常緩慢[12]。馮煒權(quán)等[13]研究指出,要提高運動員的體能,創(chuàng)造優(yōu)異運動成績,不僅要注意平衡膳食,更要及時補充微量元素。

經(jīng)過訓(xùn)練的機(jī)體含有更多鐵,紅細(xì)胞的體積和總血紅蛋白較高,活動量增加,使單位肌肉內(nèi)含鐵酶的數(shù)量增加、肌肉質(zhì)量增長。血紅蛋白數(shù)量的高低直接影響運動員的物質(zhì)代謝和能量代謝水平。運動員丟失鐵較多提示潛伏性缺鐵。因缺鐵而導(dǎo)致機(jī)體缺氧會出現(xiàn)各種反應(yīng):腦細(xì)胞缺氧導(dǎo)致頭暈眼花,注意力不集中;肌細(xì)胞缺氧則會全身乏力、疲勞,影響運動能力和技術(shù)水平的正常發(fā)揮。陳芒等[14]研究發(fā)現(xiàn),排球運動員大強度訓(xùn)練后引起體內(nèi)微量元素變化,若鈣、鐵、鎂缺乏,提示應(yīng)在膳食中增加補充量。強體力活動至力竭,體內(nèi)鐵元素含量有衰竭現(xiàn)象[15]。

4 鐵營養(yǎng)補充

運動員的鐵營養(yǎng)不僅與日常膳食有關(guān),也與運動訓(xùn)練強度有關(guān)。鐵的補充與膳食中鐵的含量、鐵的吸收與轉(zhuǎn)運、維生素與酶等關(guān)系密切。

4.1 鐵元素日推薦量

膳食鐵的每日推薦供給量應(yīng)大于人體平均需要量,與每日人體失鐵量有關(guān),運動員從事大負(fù)荷訓(xùn)練,特別是競爭激烈的比賽后,鐵的需要量更大。我國居民鐵元素的每日推薦供給量:0～9歲為10 mg;10～12歲為12 mg;13～16歲,男性為15 mg,女性為20 mg;成年男性為12 mg,女性為18 mg;孕婦與乳母為25～30 mg;45歲以上為12 mg[16]。運動員每天膳食中鐵的需要量應(yīng)根據(jù)實際情況適當(dāng)增加,特別是女運動員,還要根據(jù)不同生理周期進(jìn)行調(diào)整。

4.2 運動員鐵營養(yǎng)補充注意事項

4.2.1 平衡膳食

運動員要創(chuàng)造優(yōu)異運動成績,必須重視膳食平衡,不僅是量的平衡,更是質(zhì)的平衡。注意在運動員膳食中搭配含鐵食品,如肝類、蛋黃、豆類及含鐵較多的強化食品,保證鐵的補充。同時,注意補充充足的蛋白質(zhì)、維生素C及標(biāo)準(zhǔn)量葉酸等。此外,改變膳食中高脂肪和維生素不足的現(xiàn)象,糾正偏食和挑食習(xí)慣。

4.2.2 合理安排補充時間

在大運動量訓(xùn)練和比賽時,運動員的物質(zhì)代謝和能量代謝加強,需要大量的氧氣,鐵的消耗量也隨之增加。一般來說,運動員缺鐵可分為3個階段:早期稱鐵排空階段, 血清鐵蛋白低于12 μg/L, 此時鐵相關(guān)指標(biāo)如血紅蛋白、總鐵結(jié)合能力、轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度等仍正常,此階段少量缺鐵對運動能力影響不大;第2階段為潛伏缺鐵期,貯備鐵減少或耗盡,表現(xiàn)為鐵轉(zhuǎn)移減少, 血清鐵含量下降, 總鐵結(jié)合能力增加, 轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度減少,但血紅蛋白仍屬正常范圍;第3階段為缺鐵性貧血,即臨床上的貧血, 表現(xiàn)為血紅蛋白、紅細(xì)胞壓積值低下, 細(xì)胞體積均值下降。因此,運動員要根據(jù)運動訓(xùn)練的特點及時補充鐵。

4.2.3 女運動員鐵營養(yǎng)補充

正常成年男運動員每日鐵攝入量與排出量基本保持平衡。如一位男性長跑運動員每天訓(xùn)練2 h,鐵丟失量為1.75 mg,而其攝鐵量為2.29 mg,呈現(xiàn)正鐵平衡。但同樣的運動量,女運動員丟鐵量為2.3 mg,每日吸收鐵僅為1.0 mg,出現(xiàn)負(fù)鐵平衡,長期負(fù)鐵平衡易導(dǎo)致運動性貧血,因此,女運動員鐵營養(yǎng)補充尤其重要。

5 小 結(jié)

體內(nèi)鐵平衡對人體健康及運動能力至關(guān)重要。鐵缺乏會對運動員的運動能力和最大耐力產(chǎn)生負(fù)面影響。在運動訓(xùn)練過程中,根據(jù)運動員的實際情況,通過膳食等適時適量進(jìn)行鐵營養(yǎng)補充,可提高運動員的身體機(jī)能,促進(jìn)能量物質(zhì)的合成,增強機(jī)體的免疫力,為其大運動量訓(xùn)練和比賽夯實基礎(chǔ)。