花青素改善機(jī)體運(yùn)動能力的功能性研究綜述

張金豐

（山東師范大學(xué)，山東濟(jì)南 250358）

花青素是一種廣泛存在于植物的果實(shí)、葉片、花瓣中的天然色素，是一種天然的抗氧化劑，在醫(yī)學(xué)界對神經(jīng)退行性疾病以及癌癥都有一定的功效，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。隨著人們生活方式的改變和對運(yùn)動的需求增加，營養(yǎng)干預(yù)逐漸走進(jìn)大眾的視野?；ㄇ嗨卦谇宄踝杂苫⒋龠M(jìn)疲勞的恢復(fù)、抑制肥胖等方面發(fā)揮著顯著的作用，對機(jī)體的運(yùn)動能力起到了一定的促進(jìn)作用。

1 花青素的抗疲勞作用

1.1 運(yùn)動與運(yùn)動性疲勞

運(yùn)動性疲勞是在運(yùn)動過程中，不能使機(jī)能保持在某一特定的水平上，或者不能維持某一預(yù)定的運(yùn)動強(qiáng)度的生理現(xiàn)象[1]。參與運(yùn)動項(xiàng)目時(shí)，運(yùn)動強(qiáng)度或時(shí)間掌握不當(dāng)均會產(chǎn)生運(yùn)動性疲勞。盡管不同種類的運(yùn)動項(xiàng)目引起的運(yùn)動性疲勞是不相同的，但它們都屬于運(yùn)動后的正常生理現(xiàn)象。運(yùn)動性疲勞的出現(xiàn)，伴隨著運(yùn)動員注意力的分散，運(yùn)動效率低下，免疫降低，不可避免地對運(yùn)動員日常的訓(xùn)練和比賽產(chǎn)生不利的影響。因此對于運(yùn)動員來講，延緩運(yùn)動疲勞的出現(xiàn)及促進(jìn)疲勞的恢復(fù)對于運(yùn)動能力的提高將產(chǎn)生積極的影響。

1.2 花青素對運(yùn)動性疲勞的消除

①肌肉力量的降低是運(yùn)動性疲勞的直接反應(yīng)，負(fù)重實(shí)驗(yàn)是常用的測試肌肉力量的方法。通過以運(yùn)動時(shí)間的延長與否作為測試疲勞的指標(biāo)，JIANG等[2]從不同品種的桑葚中提取花青素，比較了服用花青素的實(shí)驗(yàn)組和服用紅牛飲料的對照組小鼠負(fù)重游泳的時(shí)長，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組小鼠的游泳時(shí)間明顯延長，抗疲勞能力得到明顯提高。但該實(shí)驗(yàn)只報(bào)道了負(fù)重游泳的時(shí)間參數(shù)，并未對其他生化指標(biāo)進(jìn)行檢測和對比，且未對花青素的劑量進(jìn)行區(qū)分。②生化指標(biāo)的測定能更精確地反映運(yùn)動性疲勞的程度。HU等[3]將花青素分成低、中、高不同劑量組進(jìn)行小鼠負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn)，與對照組相比，花青素組小鼠游泳時(shí)間分別延長25.84%、58.26%和88.81%，從生化指標(biāo)來看，血乳酸含量、尿素氮含量均下降，而肝糖原含量上升，這些結(jié)果證明了花青素具有抗疲勞作用且與劑量相關(guān)。以高強(qiáng)度間歇運(yùn)動為代表的是PERKINS等[4]的跑步測試，對13名受試男性進(jìn)行隨機(jī)、交叉、對照實(shí)驗(yàn)，服用花青素或安慰劑后7 d，進(jìn)行6×19 s沖刺和15 s短跑的測試，服用花青素組總跑步距離增加10.6%，短跑距離增加10.8%。因此，花青素可能會提高以高強(qiáng)度間歇運(yùn)動為特征的運(yùn)動表現(xiàn)。

2 花青素對肥胖的抑制作用

2.1 運(yùn)動能力與肥胖

隨著人們生活和飲食方式的不斷改變，久坐不動、營養(yǎng)過剩等問題導(dǎo)致肥胖率逐年上升。有研究表明兒童時(shí)期的肥胖與中年時(shí)期超重和肥胖存在很大的相關(guān)性，更易引發(fā)一系列慢性及心血管系統(tǒng)疾病[5]。以正常BMI值為參照，超重青少年發(fā)生運(yùn)動損傷的概率為正常值青少年的1.386倍，平衡性較差的學(xué)生發(fā)生運(yùn)動損傷的概率會增加2.007倍[6]。運(yùn)動能力的降低會使肥胖的概率增加，肥胖又會對心肺功能等產(chǎn)生不利影響，造成運(yùn)動損傷的增加，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)動能力的下降，長此以往形成惡性循環(huán)，因此運(yùn)動能力與肥胖是兩個(gè)互相影響或制約的因素。

2.2 花青素對肥胖的抑制效果

王愛超等[7]將小鼠分為正常飲食的對照組和服用花青素的實(shí)驗(yàn)組，8周后對其體質(zhì)量變化進(jìn)行觀察。結(jié)果表明，花青素組小鼠體質(zhì)量下降6.45%。與此相比，閆家蔭等[8]、張毅等[9]對實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行高脂喂養(yǎng)，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行花青素處理對照，并且進(jìn)行了劑量區(qū)分。幾周后，高脂喂養(yǎng)組小鼠體質(zhì)量大幅度升高，花青素組小鼠體質(zhì)量上升平緩，且在高劑量組有輕微下降趨勢。綜合這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的研究，花青素對正常體重小鼠有減重效果，對超重小鼠有抑制或防止繼續(xù)增重的效果。HESTER等[10]在肥胖人群中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對受試者補(bǔ)充為期8周的花青素-益生菌混合物，對其腹痛、腹脹程度及腸道菌群變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明花青素可積極地調(diào)節(jié)輕中度肥胖人群的腸道生態(tài)平衡，為研究花青素對肥胖的抑制效果提供了另一個(gè)可能的機(jī)制。然而，該實(shí)驗(yàn)僅探究了花青素對人體腸道菌群的影響，對肥胖抑制效果呈現(xiàn)最為直觀的體質(zhì)量、生化指標(biāo)等未進(jìn)行測量，當(dāng)前對此類人體的研究較少或未取得理想的效果，可能需要對分子和基因水平進(jìn)行更深入的調(diào)查。

3 花青素對認(rèn)知的促進(jìn)作用

3.1 認(rèn)知與運(yùn)動

認(rèn)知是人們獲得或應(yīng)用知識的過程，是人最基本的心理過程。認(rèn)知運(yùn)動能力是指以肌肉收縮為特征的運(yùn)動過程中人的認(rèn)知活動的表現(xiàn)水平，包括運(yùn)動知覺、運(yùn)動表象、運(yùn)動記憶等[11]。運(yùn)動能力與認(rèn)知功能存在緊密的聯(lián)系。兒童時(shí)期是認(rèn)知功能發(fā)育的黃金時(shí)期，有較強(qiáng)的可塑性和敏感性，適當(dāng)?shù)纳眢w運(yùn)動不僅有助于兒童體質(zhì)的增強(qiáng)，對記憶力、反應(yīng)時(shí)、身體靈敏度都有較大的幫助[12]。相應(yīng)的，認(rèn)知能力的提高對于兒童在學(xué)齡期運(yùn)動技能的習(xí)得和提高也會產(chǎn)生有效的促進(jìn)作用。

3.2 花青素對認(rèn)知的促進(jìn)作用

早期的研究發(fā)現(xiàn)，花青素等多酚類化合物可通過血腦屏障，進(jìn)入到與學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)的腦區(qū)。BARROS等[13]對食用花青素的小鼠進(jìn)行空間學(xué)習(xí)和記憶測量等測試，實(shí)驗(yàn)后對受試小鼠的海馬體和大腦皮質(zhì)的DNA進(jìn)行損傷測定。研究顯示，食用花青素提取物的實(shí)驗(yàn)組小鼠在抑制性回避任務(wù)中明顯增強(qiáng)了長期記憶，并達(dá)到了抗焦慮的效果。另外，花青素可有效抑制大鼠大腦中由Fe2+和抗壞血酸引發(fā)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，并且表現(xiàn)出強(qiáng)大的自由基清除能力。這表明花青素增強(qiáng)記憶的能力可能與其抗氧化能力有關(guān)。年齡的增長伴隨運(yùn)動及認(rèn)知能力的下降。WILLIAMS等[14]對小鼠進(jìn)行空間記憶任務(wù)的觀察，年輕組任務(wù)完成平均正確率為90%，而老年組只有57%，經(jīng)過3周的花青素補(bǔ)充后，老年組的空間記憶準(zhǔn)確率上升到83%。SHUKITT-HALE等[15]增加了相關(guān)的運(yùn)動測試，如棍棒行走等測量其協(xié)調(diào)性、抗疲勞性、耐力和平衡力等，補(bǔ)充花青素后的實(shí)驗(yàn)組大鼠的協(xié)調(diào)、平衡等運(yùn)動能力得到了有效改善。此外，長期高脂飲食會導(dǎo)致與衰老相似的運(yùn)動及認(rèn)知能力的下降。李祥等[16]研究發(fā)現(xiàn)高脂小鼠的空間學(xué)習(xí)和記憶能力顯著下降，長期高脂膳食造成氧化應(yīng)激損傷，通過補(bǔ)充高劑量的花青素可顯著改善小鼠的空間學(xué)習(xí)和記憶能力，可能是通過改善大腦的氧化應(yīng)激水平以及降低炎癥因子水平實(shí)現(xiàn)的。此類動物實(shí)驗(yàn)表明，花青素對正常小鼠表現(xiàn)出提高認(rèn)知能力的作用的同時(shí)，對衰老、高脂飲食導(dǎo)致的認(rèn)知能力的下降均表現(xiàn)出明顯的改善作用。此類實(shí)驗(yàn)還指出，花青素提高認(rèn)知和運(yùn)動能力的可能機(jī)制與其抗炎、改善氧化應(yīng)激有關(guān)。

雖然人們普遍認(rèn)為飲食或營養(yǎng)補(bǔ)充會影響兒童的認(rèn)知能力及發(fā)展，但迄今為止相關(guān)的人體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的較少。WHYTE[17]對8～10歲的學(xué)齡兒童進(jìn)行聽覺-語言學(xué)習(xí)、視覺空間任務(wù)、目標(biāo)定位任務(wù)等測試，在進(jìn)行花青素干預(yù)后，對于聽覺回憶能力的效果較為明顯，在其后來的實(shí)驗(yàn)中增加了對花青素多劑量的區(qū)分，并得到了該年齡段兒童認(rèn)知能力的改善與花青素劑量的線性關(guān)系。對老年人群而言，花青素對患有輕度認(rèn)知障礙的老年人的認(rèn)知能力有一定的提高作用。KENT等[18]對患有輕到中度認(rèn)知障礙的老年人進(jìn)行了為期12周的隨機(jī)對照實(shí)驗(yàn)，在補(bǔ)充富含花青素食物后，其很大地改善了與語言流暢性、語言學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的任務(wù)能力，短期記憶、長期記憶能力同樣也得到了顯著改善。綜合此類實(shí)驗(yàn)分析可以推測，補(bǔ)充一定劑量的花青素，可大大提高學(xué)齡期兒童在類似課堂學(xué)習(xí)環(huán)境中口頭傳遞信息的接受能力及相應(yīng)的回憶能力。在學(xué)習(xí)運(yùn)動技能的初始階段，這可能會提高兒童對于教練員的口頭指導(dǎo)及示范動作的理解和模仿能力，聽覺回憶能力的提高或改善進(jìn)而可加快運(yùn)動技能的學(xué)習(xí)速度。同樣，無論是患有認(rèn)知障礙的老年人還是正常的老年人均可通過補(bǔ)充一定劑量的花青素來改善認(rèn)知能力，從而減緩身體機(jī)能的進(jìn)一步衰退，保持一定的健康狀態(tài)。

4 結(jié)語與展望

綜上所述，花青素對機(jī)體運(yùn)動能力的提高具有一定效果，隨著全民健康意識的提高及競技體育的發(fā)展，未來可進(jìn)一步拓展其在體育健康和運(yùn)動領(lǐng)域的價(jià)值。①對于競技運(yùn)動領(lǐng)域，高強(qiáng)度運(yùn)動和慢性精準(zhǔn)性運(yùn)動造成的全身或局部疲勞可通過攝入花青素作為有效營養(yǎng)性補(bǔ)劑。而已知的富含花青素的植物品種繁多，其經(jīng)濟(jì)性、可獲得的難易性及有效性等多方面尚未進(jìn)行綜合考慮。不同運(yùn)動員的訓(xùn)練狀態(tài)、環(huán)境條件、飲食習(xí)慣等不盡相同，這些因素可能會影響花青素對機(jī)體的作用，未來還需精確不同品種花青素的攝入劑量及攝入時(shí)間，為合理制定花青素?cái)z入方案提供參考。②在大眾體育領(lǐng)域，花青素可以改善不同的身體情況和不同年齡人群的認(rèn)知和運(yùn)動能力。目前相關(guān)的人體實(shí)驗(yàn)多集中于兒童和患有認(rèn)知障礙的老年人群，未來可采用合適的、敏感的認(rèn)知測試以確定花青素對各類人群認(rèn)知的顯著益處。③對于兒童群體而言，應(yīng)考慮的重要因素是補(bǔ)充花青素的最佳年齡，幫助學(xué)齡期兒童加快運(yùn)動技能的習(xí)得。綜上，花青素能夠作為一種天然的營養(yǎng)干預(yù)劑有效延緩運(yùn)動性疲勞、抑制肥胖以及提高運(yùn)動和認(rèn)知能力，對于運(yùn)動健康領(lǐng)域有著很大的潛在價(jià)值。