補充蝦青素對運動機體的影響

王 潔 ，阮英朝 ，吳麗君

王潔(1992-)，女，山西長治人，在讀碩士研究生，研究方向：運動人體科學。

第二作者簡介：阮英朝(1993-)，男，陜西西安人，在讀碩士研究生，研究方向：運動人體科學。

第三作者簡介：吳麗君(1971-)，女，山西太原人，教授，博士，研究方向:運動人體科學與運動訓練學。

山西大學體育學院，山西 太原 030006

Sport School of Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi, China.

補充蝦青素對運動機體的影響

王 潔 ，阮英朝 ，吳麗君

蝦青素是一種存在于藻類中的天然抗氧化劑。蝦青素對一些慢性病及神經退行性疾病等方面具有良好的治療和預防作用。在體育運動領域，從多方面研究表明，蝦青素可以作為運動氧化應激的候選補劑和保健品。

蝦青素；運動；抗氧化；肌肉耐力；骨骼肌

前言

天然蝦青素，是一種天然抗氧化劑，可以由植物、細菌、一些真菌和綠藻合成。蝦青素也可以從甲殼類副產品中提取，包括蝦、螯蝦、螃蟹和龍蝦。它被瑞典健康食品委員會顧問批準為抗氧化食品補充劑，并被允許作為鮭魚飼料中的食品著色劑，由美國食品和藥物管理局用于色素沉著。在抗氧化性方面，蝦青素的抗氧化活性比維生素E高幾倍，比其他類胡蘿卜素高10倍，如：玉米黃質，葉黃素，β-胡蘿卜素和角黃素。β-胡蘿卜素的生物利用度低于蝦青素和葉黃素。蝦青素是獨特的，因為它比其他葉黃素具有更多的羥基，這可能是解釋其對人類有益的優(yōu)越的抗氧化活性和其更多樣化的生物活性的原因所在。在臨床治療方面，據大量實驗證明，蝦青素被當做營養(yǎng)劑添加劑并且醫(yī)學將其應用治療針對諸如年齡相關性黃斑變性，炎癥，癌癥，幽門螺桿菌感染的疾病。近幾年，蝦青素已經在運動領域有所研究，說明其多種生物活性的廣闊的發(fā)展前景。

1 蝦青素與運動機體體重

體重可以用來作為評定長期運動訓練大鼠機能影響的一個重要指標[1]。Saravanan Bhuvaneswari等研究提示蝦青素能限制大鼠體重的增加[2]。沈寧的研究表明，補充蝦青素可以使大鼠體重下降，這可能與蝦青素能引起機體的組成成分發(fā)生改變有關，從而減輕機體的體重；運動配合蝦青素的大鼠也有體重下降的趨勢，可能的原因是一方面與大鼠長期運動訓練使機體出現了負氮平衡有關，另一方面是兩者之間產生了協同作用[3]。田小寶等的研究也出現了相同的結果，說明蝦青素結合運動能有效的控制大鼠體重的增加，相對降低大鼠體重[4]，出現這一現象的原因可能是在骨骼肌組織內積聚了蝦青素，減弱了骨骼肌內脂質過氧化，改變了骨骼肌細胞內的氧化還原平衡狀態(tài)。當然，也有實驗出現了不一致的結果，陳東方等研究表示蝦青素對小鼠體重無明顯的影響，這可能與運動方式相關，疲勞模型的建立需要一定強度的運動，在此過程中，小鼠出現了體重增長緩慢的結果[5]。

2 蝦青素與運動機體抗氧化能力

Harman早在1956年就提出了自由基學說，自由基可以在正常生物體內獨立存在，并與體內多種生物分子發(fā)生一系列自由基“損傷反應”[6]。機體在急性大強度運動時耗氧增加、缺血缺氧、抗氧化酶消耗增多會導致機體內自由基的大量產生。因此，機體抗氧化能力暫時下降、血乳酸含量急劇升高、血尿酸含量略降低。吳麗君等的研究提示預先補充蝦青素，可以清除急性大強度運動后體內產生的自由基，加快恢復運動后機體的抗氧化能力，明顯降低運動后機體血乳酸上升幅度并加快恢復期乳酸的清除，還可減緩運動后機體血尿酸升高的幅度[7]。WOIF發(fā)現[8]，在氧化應激條件下蝦青素不僅能夠維持較高的線粒體膜電位和呼吸刺激，還能改善線粒體功能和氧化還原狀態(tài)。游離態(tài)的蝦青素通過與自由基發(fā)生反應消除自由基，從而提高機體的抗氧化能力。蝦青素還可以可預先降低機體在安靜狀態(tài)下的乳酸含量，抑制由急性大強度運動導致的乳酸生成，加速運動后機體內乳酸的清除。蝦青素對于急性大強度運動后機體內血尿酸值的升高具有控制作用，這一現象可能與機體補充蝦青素可有效提高人體的抗氧化能力有關。Lieke[9]對32名訓練有素的男性自行車運動員進行了隨機雙盲試驗，受試者接受20mg/天的蝦青素或安慰劑4周，隨后進行60分鐘的中等強度運動(50% Wmax)。結果顯示盡管補充蝦青素組受試者血漿蝦青素濃度大幅增加，但補充蝦青素并沒有改善訓練有素的自行車運動員的抗氧化能力。該作者前期的研究結果表明：長時間的蝦青素補充提高人體的總抗氧化能力，減弱丙二醛(MDA)和脂質過氧化。本次研究可能與受過良好訓練的受試者體內已經顯著升高的內源抗氧化能力相關，排除了通過抗氧化劑補充得到進一步改善。說明運動強度的不同會影響蝦青素的吸收和作用的發(fā)揮，這可能是由于慢性有氧訓練客服運動中缺血缺氧以及抗氧化酶消耗增多，為氧的有效利用和能量的有效利用提供代謝基礎，因此加強了機體抗自由基的能力。

3 蝦青素與運動機體肌肉耐力

氧化應激會損傷蛋白質、脂質、DNA并改變肌肉細胞的功能。增加的氧化應激通過激活促炎癥細胞因子引發(fā)炎癥，導致肌肉疼痛，僵硬和損傷。此外，氧化應激損傷線粒體膜，從而降低了能量產生的能力。機體多達95%的能量是線粒體提供的，主要是通過燃燒碳水化合物和脂肪。由于線粒體功能降低，肌肉的能量就會減少，導致肌肉疲勞；這也是肌肉老化中的主要因素。此外，紅細胞(RBC)膜的氧化，其次是較差的運動性和降低的血流量，可能會降低將氧氣輸送到肌肉的能力。已經證明運動訓練增加了RBC膜的氧化[10,11]。紅細胞氧化和線粒體功能受損可能最終導致有氧運動能力下降，增加乳酸和疲勞。另外，增加的氧化應激可能會改變肌肉收縮并損害需氧和厭氧通道中的酶，從而導致肌肉力量和疲勞下降。一項隨機雙盲研究表明，蝦青素能增加肌肉的耐力[12]。四十二名健康男性補充蝦青素4mg/d，持續(xù) 6個月。標準運動試驗表明，僅在三個月時，蝦青素處理組的平均膝蓋彎曲數增加，6個月時已觀察到顯著改善。此外，Sawaki等證實，每天補充蝦青素6mg /d持續(xù)4周，結果顯示1200米沖刺期間乳酸水平降低[13]。乳酸的形成是由于氧氣不足肌肉疲勞；因此，較低水平的乳酸將提高耐力。通過對小鼠的研究進一步支持蝦青素對肌肉耐力的影響。 Ikeuchi等發(fā)現，與安慰劑和其他抗氧化劑相比，補充有蝦青素的小鼠可以游泳相當于更長時間的耗竭[14]。表明蝦青素可能導致葡萄糖利用率下降，運動時能量來源于脂肪酸的利用增加。因此，節(jié)省的糖原可能成為運動后期的可用能源，因此糖原的使用較慢導致耐力運動性能的提高和延遲疲勞的發(fā)生。

4 蝦青素與運動機體骨骼肌

蝦青素不僅可以保護線粒體和紅細胞被氧化，還能保護骨骼肌細胞免受損傷。在小鼠研究中發(fā)現運動會增加腿部肌肉的氧化反應和炎癥，然而補充蝦青素有助于顯著防止肌肉的損傷[15]。田小寶等實驗發(fā)現灌服蝦青素可以顯著提高大鼠或游泳運動大鼠在安靜處死狀態(tài)下和力竭運動后即刻的Na+-K+ATP酶和Ca2+-Mg2+ATP的活性，提示灌服蝦青素結合運動訓練可以有效抑制力竭運動后即刻Na+-K+ATP酶和Ca2+-Mg2+ATP的活性下降，保證肌肉的正常收縮與舒張，提高大鼠的運動能力[4]。蝦青素還可以通過減少肌肉中的炎癥和氧化反應來降低肌肉蛋白酶，僵硬度和疲勞。由于蝦青素能夠保護肌肉細胞免受損傷，因此可以假設蝦青素在衰老中預防肌肉無力(肌營養(yǎng)不良)。Matthew等通過強力抗氧化劑蝦青素飼養(yǎng)老年小鼠，目標劑量為300 mg / kg /d，運動訓練8周的與未經處理的對照相比顯示出骨骼肌力量的顯著改善，以及在跑步機測試運動能力明顯提高[16]。這些結果表明，改變骨骼肌氧化應激以恢復體內氧化還原平衡是改善因衰老引起的肌肉功能下降的可行策略。

綜上，蝦青素超強的抗氧化性以及多種生物活性，使其具有較高的應用價值。研究人員對蝦青素的興趣日益增加，在運動醫(yī)學領域新的發(fā)現持續(xù)出現。蝦青素在人體內的作用機制還不十分清楚，這需要我們進一步的探索。

[1] 王杰龍,陳軍,吳明方等.四周有氧耐力運動對小鼠脾臟 CD4+CD25+調節(jié)性T細胞誘導表達的實驗研究[J]. 體育科學, 2012, 32(4):67-71.

[2] Saravanan Bhuvaneswari,Elumalai Arunkumar,etal.Astaxanthin restricts weight gain,promotes insulin sensitivity and curtails fatty liver disease in mice fed a obesity-promoting diet[J].Process Biochemistry,2010,(45):1406-1414.

[3] 沈寧.補充天然蝦青素對遞增負荷訓練大鼠骨骼肌自由基代謝的影響[J]. 成都體育學院學報, 2014,40(2): 75-79.

[4] 苗小寶,孟昭琴,王美樂. 補充天然蝦青素和遞增游泳對力竭運動大鼠骨骼肌自由基代謝的影響[J]. 當代體育科技, 2016,6 (35): 25-27.

[5] 陳東方,王海玉,李立. 天然蝦青素緩解體力疲勞作用的實驗研究[J]. 中國現代醫(yī)學雜志, 2010, 20(17): 2567-2569.

[6] 田野. 運動生理學高級教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2003. 9.

[7] 吳麗君,郭新明. 蝦青素及運動對人體抗氧化能力、血乳酸和血尿酸代謝的影響[J]. 體育科學,2017, 37(1): 62-67, 80.

[8] WOIF A M, ASOH S, HIRANUMA H, et al. Astaxanthin protects mitochondrial redox state and functional integrity against oxidative stress[J]. J Nutritional Biochemistry, 2010,(21):381-389.

[9] 曲洪剛,熊正英.雨生紅球藻粉對大強度耐力訓練大鼠運動能力影響的機制研究[D].陜西師范大學.2006.

[10] Berzosa C, Gomez-Trullen EM, Piedrafita E et al. Erythrocyte membrane fluidity and indices of plasmatic oxidativedamage after acute physical exercise in humans[J]. Eur J Appl Physiol .2011,111(6):1127-1133.

[11] Brzeszczynska J, Pieniazek A, Gwozdzinski L et al. Structural alterations of erythrocyte membrane components inducedby exhaustive exercise[J]. Appl Physiol Nutr Metab, 2008, 33(6) :1223-1231.

[12] Malmsten CL, Lignell ? (2008)Dietary supplementation with astaxanthin-rich algal meal improvesstrength endurance. - A double blind placebo controlled study in miceCarotenoid Sci 13 20-22.

[13] Sawaki K, Yoshigi H, Aoki K, Koikawa N et al. Sports performance benefits from taking natural astaxanthin[J].J Clin Ther Med, 2002,18(9):73-88.

[14] Ikeuchi, M., Koyama, T., Takahashi, J., Yazawa, K., Effectsof astaxanthin supplementation on exercise-induced fatigue in mice. Biol. Pharm. Bull. 2006, 29, 2106-2110.

[15] Aoi W, Naito Y, Sakuma K, Kuchide M, Tokuda H et al. Astaxanthin limits exercise-induced skeletal and cardiac muscledamage in mice. Antioxid Redox Signal, 2003,5(1): 139-144.

[16] Matthew D. Campbell, Gary Knowles, Kevin Kilroy, Ashton T. Samuleson, Matthew J. Gaffrey, Collin C. White, Terrance J. Kavanagh, Wei-Jun Qian, and David J. Marcinek.Improved Redox State Increases Aged Skeletal Muscle Performance[J].Freeradbiomed.2016,10,201.

EffectsofAstaxanthinSupplementationonExerciseBody

Wang Jie, Ruan Yingchao, Wu Lijun

Astaxanthin is a natural antioxidant presents in algae. For some chronic diseases and neurodegenerative diseases, astaxanthin has a good treatment and prevention. In the field of sports, from a number of studies have shown that astaxanthin can be used as a candidate for exercise oxidative stress supplements and health care products.

astaxanthin; exercise; antioxidant; muscle endurance; skeletal muscle

G804.2

A

1005-0256(2017)11-0168-2

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2017.11.069