核苷酸營養(yǎng)與運(yùn)動能力

郭 瑩, 張伊杰, 林文弢

(1.廣州體育學(xué)院,廣東 廣州 510500; 2.珠?？萍紝W(xué)院,廣東 珠海 519041)

核苷酸(Nucleotide)是組成細(xì)胞的主要成分,是脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的基本結(jié)構(gòu)組成單位,在細(xì)胞結(jié)構(gòu)、物質(zhì)代謝、能量代謝和功能調(diào)節(jié)等方面起重要作用。研究表明,核苷酸通過參與細(xì)胞代謝和更新,改善細(xì)胞活力,提高機(jī)體組織、器官和系統(tǒng)的自身功能和自我調(diào)節(jié)能力,實(shí)現(xiàn)最佳綜合狀態(tài)的生理平衡,達(dá)到提高免疫、增強(qiáng)體能、延緩哀老,促進(jìn)細(xì)胞和組織再生與修復(fù)。此外,核苷酸對人體運(yùn)動能力也有積極影響,可以通過膳食核苷酸營養(yǎng)提高運(yùn)動員的運(yùn)動能力,加速運(yùn)動后的體力恢復(fù)。因此,了解核苷酸的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能,探討核苷酸營養(yǎng)功能與人體身體健康及運(yùn)動能力的關(guān)系,可為優(yōu)秀運(yùn)動員運(yùn)動能力和運(yùn)動成績的提升提供理論依據(jù)與實(shí)用方法。

1 核苷酸結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能

1.1 核苷酸結(jié)構(gòu)

核苷酸是組成核酸的基本單位,是由嘌呤堿或嘧啶堿、核糖或脫氧核糖及磷酸等3種物質(zhì)組成的化合物。核糖與有機(jī)堿合成核苷,核苷與磷酸合成核苷酸,4種核苷酸組成核酸。

1.2 核苷酸生物學(xué)功能

核苷酸類化合物具有重要的生物學(xué)功能,參與生物體內(nèi)幾乎所有的生物化學(xué)反應(yīng)過程。

其一,作為核酸合成的原料。苷酸是合成生物大分子RNA及DNA的前身物。

其二,參與代謝和生理調(diào)節(jié)。三磷酸腺苷 (ATP)在細(xì)胞能量代謝上起著極其重要的作用,物質(zhì)在氧化時產(chǎn)生的能量一部分貯存在ATP分子的高能磷酸鍵中。ATP分子分解放能的反應(yīng)可以與各種需要能量做功的生物學(xué)反應(yīng)互相配合,發(fā)揮各種生理功能,如物質(zhì)的合成代謝、肌肉的收縮、吸收及分泌、體溫維持及生物電活動等。

其三,組成輔酶。腺苷酸是幾種重要輔酶如輔酶Ⅰ(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸,NAD+)、輔酶Ⅱ(磷酸煙酰胺腺嘌呤二核苷酸,NADP+)、黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)及輔酶A(CoA)的組成成分。

其四,活化中間代謝物。在某些合成反應(yīng)中,有些核苷酸衍生物還是活化的中間代謝物。例如,UTP參與糖原合成作用以供給能量,并且 UDP還有攜帶轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的作用。

其五,抗生物氧化功能。在飲食中添加核苷酸能增加單不飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的含量,可以提高機(jī)體抗氧化的能力,對機(jī)體增齡性形態(tài)學(xué)改變有良好的改善作用,同時可顯著提高性激素分泌水平。

其六,維持機(jī)體正常免疫。大量研究證明,動物或人補(bǔ)充外源性核苷酸,不僅可以增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能,有助于維持細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答,還能部分解除免疫抑制。

其七,調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞。核苷酸對免疫細(xì)胞(巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等)具有調(diào)節(jié)作用[1]。

其八,核苷酸對一切生物體的基本成分,生物的生長、發(fā)育、繁殖和遺傳都起著重要作用。

2 核苷酸的營養(yǎng)學(xué)功能

核苷酸是核酸分解代謝的產(chǎn)物,也是合成核酸的單體。許多單核苷酸具有多種重要的生物學(xué)功能,如與能量代謝有關(guān)的三磷酸腺苷(ATP)、脫氫輔酶等。臨床研究和試驗數(shù)據(jù)表明,核苷酸對肝臟生長發(fā)育和代謝、腸道功能、神經(jīng)細(xì)胞的營養(yǎng)作用、脂質(zhì)代謝和人體抗氧化能力具有積極意義(表1)。

表1 核苷酸的營養(yǎng)作用[6]

3 核苷酸與運(yùn)動能力

3.1 核苷酸與運(yùn)動耐力

核苷酸可以增加機(jī)體運(yùn)動耐力,提高血清免疫球蛋白A和 NKC細(xì)胞毒性活性,增強(qiáng)免疫功能。研究發(fā)現(xiàn),飲食中的核苷酸可以幫助運(yùn)動員在運(yùn)動后減少與壓力有關(guān)的激素和代謝物的釋放,保持較高水平的身體狀態(tài),使免疫系統(tǒng)更有效地工作[2]。膳食核苷酸有利于運(yùn)動員運(yùn)動耐力水平的提升和耐力運(yùn)動后體力的恢復(fù),如增加肝糖原、改善脂肪酸代謝、增加鐵的吸收利用和充足的外周氧傳遞[3]。在喂食中添加核苷酸配方,新生大鼠紅細(xì)胞2,3-二磷酸甘油酸濃度隨之增加,通過降低血紅蛋白的氧親和力促進(jìn)氧的釋放[4]。肌肉吸收和利用氧的能力決定了人體的耐力水平,因此,補(bǔ)充核苷酸可以增強(qiáng)外周氧供給,進(jìn)而增強(qiáng)耐力運(yùn)動的能力。負(fù)重游泳時間可以反映動物運(yùn)動疲勞的程度,是評價抗運(yùn)動疲勞能力強(qiáng)有力的指標(biāo),5-核苷酸高劑量組小鼠負(fù)重游泳持續(xù)時間均明顯高于對照組,說明5-核苷酸可以增強(qiáng)小鼠的運(yùn)動耐力,起到抗疲勞作用[5]。飲食核苷酸被推薦為一種促進(jìn)能量代謝的物質(zhì),用于高強(qiáng)度體能活動或耐力運(yùn)動后的恢復(fù)。

3.2 核苷酸與爆發(fā)力

核苷酸與人體骨骼肌嘌呤核苷酸代謝在高強(qiáng)度運(yùn)動中起重要作用,可以在某種程度上緩解人體骨骼肌對 ATP 的急需。核苷酸的補(bǔ)救途徑提供了由次黃嘌呤到 IMP 的轉(zhuǎn)化機(jī)制,IMP 又經(jīng)嘌呤核苷酸循環(huán)氨基化,最終合成 ATP。從嘌呤代謝角度上講,運(yùn)動員大強(qiáng)度運(yùn)動后適當(dāng)補(bǔ)充肌苷有利于腺苷酸補(bǔ)救途徑的進(jìn)行,腺苷酸代謝的精細(xì)調(diào)節(jié)是肌肉完成高強(qiáng)度運(yùn)動時所必需的。外源核苷酸對運(yùn)動員劇烈運(yùn)動后的免疫指標(biāo)有保護(hù)作用,劇烈運(yùn)動通常會引起免疫抑制,因此,會增加感染的風(fēng)險,尤其是呼吸道感染。膳食核苷酸有助于在緊張情況下維持免疫功能,改善劇烈運(yùn)動下的相關(guān)免疫功能。

核糖是合成嘌呤核苷酸的重要物質(zhì),是骨骼肌和心肌通過從頭合成和補(bǔ)救途徑合成能量物質(zhì)的重要原料。核糖可以加快骨骼肌和心肌磷酸戊糖焦磷酸(PRPP)的合成速度,消除磷酸戊糖途徑中葡萄糖-6-磷酸脫氫酶活性低的限制,使嘌呤核苷酸的合成速度成倍增加,所以補(bǔ)充核糖可以提高運(yùn)動能力[7]。補(bǔ)充D-核糖能夠提高男運(yùn)動員無氧運(yùn)動磷酸原供能比例,降低糖酵解供能比例,減少乳酸生成和提高無氧運(yùn)動后乳酸清除能力。從理論上講,核糖能夠通過加快 ATP 的生成和恢復(fù)速度,提高機(jī)體大強(qiáng)度運(yùn)動的能力。補(bǔ)充核糖理論上可以加快 ATP 從頭合成,加快其他嘌呤核苷酸(ADP、AMP、IMP)轉(zhuǎn)變成 ATP 的速度[8]。

4 核苷酸營養(yǎng)補(bǔ)充劑

核苷酸補(bǔ)充劑是指核酸類物質(zhì)進(jìn)入生物體后被消化吸收并加以利用,從而實(shí)現(xiàn)為生物體提供能量和核酸合成材料并發(fā)揮調(diào)控因子的作用。20世紀(jì)60年代科學(xué)家開始對核苷酸的營養(yǎng)進(jìn)行研究,提出核苷酸是重要的營養(yǎng)素。雖然機(jī)體可以內(nèi)源合成核酸,但在快速生長或應(yīng)激反應(yīng)時,添加外源核苷酸顯得尤為重要。20世紀(jì)80年代后,西班牙和美國開始推薦向奶粉中添加核苷酸,目前許多嬰幼兒奶粉都在配方中加入了DNA和RNA成分[8]。外源核苷酸在體內(nèi)的作用機(jī)制及代謝途徑目前還不清楚,但膳食中添加核苷酸有助于降低腫瘤的發(fā)病率,對肝臟修復(fù)和調(diào)節(jié)腸道菌群也有明顯作用[6]。

在腸道損傷與手術(shù)創(chuàng)傷后、膿毒癥及快速生長的胎兒或新生兒等,一些快速周轉(zhuǎn)的組織(腸道和免疫系統(tǒng))可能會增加對飲食中外源核苷酸的利用[9]。營養(yǎng)不良和饑餓造成的免疫抑制狀態(tài)可通過補(bǔ)充核酸營養(yǎng)恢復(fù)正常,但補(bǔ)充蛋白質(zhì)無法起到這種作用。天然食物中的核苷酸主要以核酸的形式存在,動物肝臟核酸含量最豐富,豆類次之,谷物籽實(shí)含量較低。人乳中脫氧核糖核酸的質(zhì)量濃度為1～12 mg/L,核糖核酸10～60 mg/L,哺乳初期核苷和核苷酸質(zhì)量濃度最高,隨著哺乳時間延長逐漸降低。牛乳中DNA和RNA質(zhì)量濃度較低,分別為1～4 mg/L和5～19 mg/L,而且多以核苷酸前體物質(zhì)乳清酸存在于乳清中[10]。但如果服用的核酸過多,則可能導(dǎo)致血液、尿中尿酸太多,從而對身體造成傷害。

目前,核酸在功能食品和飼料添加劑等產(chǎn)業(yè)被廣泛應(yīng)用。未來關(guān)于核酸在體內(nèi)消化吸收的利用機(jī)制、作用機(jī)理及如何針對具體需求開發(fā)核酸營養(yǎng)的運(yùn)動飲料還需進(jìn)一步探究。

5 小 結(jié)

核苷酸對機(jī)體的運(yùn)動能力起重要作用。當(dāng)機(jī)體處于大運(yùn)動負(fù)荷和運(yùn)動疲勞狀態(tài)下,飲食核苷酸可以提高運(yùn)動能力和促進(jìn)身體恢復(fù)。隨著研究不斷開展,核酸的營養(yǎng)作用對運(yùn)動員的特殊意義將是運(yùn)動營養(yǎng)與運(yùn)動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個亮點(diǎn),將其開發(fā)成為運(yùn)動功能食品將是一項具有深遠(yuǎn)意義的工作。