陳德權，黃俊琴

(1.閩南師范大學體育學院，福建 漳州 363000；2.中國人民解放軍第一七五醫(yī)院眼科中心，福建 漳州 363000)

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番茄紅素對力竭運動后人體抗氧化能力的影響

陳德權1，黃俊琴2

(1.閩南師范大學體育學院，福建 漳州 363000；2.中國人民解放軍第一七五醫(yī)院眼科中心，福建 漳州 363000)

為了研究補充番茄紅素對人體遞增負荷力竭運動后血清及紅細胞抗氧化能力的影響。將16名體育學院大二男生隨機分為補劑組和對照組，每組8人。補劑組補充番茄紅素15mg/d，對照組補充外觀一樣的淀粉安慰劑，連續(xù)補充四周。檢測兩組受試者在服用番茄紅素及安慰劑前和連續(xù)服用4周番茄紅素及安慰劑后血清總SOD活力、GSH-PX活力、血清總抗氧化能力(T-AOC)、血清MDA含量、和紅細胞內(nèi)SOD活力。然后所有受試者均在電動跑臺進行一次遞增負荷的力竭運動。力竭運動后即刻測試血清與紅細胞指標與運動前相同。結果表明：1)補劑組補充番茄紅素后安靜狀態(tài)下，血清總SOD、T-AOC相對補充前有顯著性升高(P<0.05)，而相對于對照組則有非常顯著性升高(P<0.01)。2)一次遞增負荷力竭性運動后，對照組血清T-AOC及MDA均出現(xiàn)非常顯著性升高(P<0.01)，而GSH-PX則出現(xiàn)顯著性下降(P<0.05)；補劑組血清總SOD和紅細胞內(nèi)SOD均出現(xiàn)非常顯著性升高(P<0.01)，血清T-AOC出現(xiàn)顯著性升高(P<0.05)，而GSH-PX出現(xiàn)非常顯著性下降(P<0.01)。3)補劑組運動后與對照組比較發(fā)現(xiàn)，血清總SOD和GSH-PX分別出現(xiàn)非常顯著性(P<0.01)和顯著性升高(P<0.05)，而血清MDA則出現(xiàn)非常顯著性下降(P<0.01)。結論：1)一次遞增負荷力竭性運動會引起體育專業(yè)大學生血清和紅細胞脂質(zhì)過氧化程度進一步加劇。2)通過預先補充番茄紅素四周能增強大學生血清和紅細胞的抗氧化能力，有效抵抗力竭運動中產(chǎn)生的氧自由基攻擊，減少脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生。

番茄紅素；力竭運動；抗氧化能力

機體在進行劇烈運動時會產(chǎn)生大量氧自由基，這些氧自由基會攻擊細胞膜造成細胞功能障礙。對于紅細胞而言，則會造成其脆性增加， 變形性下降，運輸氧氣的功能下降，造成機體供氧不足，引起運動性疲勞。番茄紅素作為近年來發(fā)現(xiàn)的一種強力抗氧化類胡蘿卜素，具有其他抗氧化劑不能比擬的抗氧化能力，并且已廣泛應用于預防和治療心血管疾病和癌癥、抗毒性、抗高血脂、改善生殖細胞形態(tài)等醫(yī)學領域的研究中[1-4]。關于運動與番茄紅素的研究中，大量的動物研究發(fā)現(xiàn)，番茄紅素能提高運動后抗氧化酶的活性，提高動物的運動能力[5-6]。在人體研究中，劉秀萍的研究發(fā)現(xiàn)，大學生在進行一次4 000米跑運動前、運動中補充番茄紅素能增強人體在運動后的抗氧化能力[7]。同時吳麗君也發(fā)現(xiàn)大學生預先補充番茄紅素2周能提高人體的抗氧化能力并降低急性大強度運動后血清脂質(zhì)過氧化物MDA增高的幅度，減少一次力竭運動中抗氧化酶的消耗[8]。在其他人的研究中也有類似的發(fā)現(xiàn)[9]，但是，尚無預先補充番茄紅素對運動后紅細胞抗氧化能力的報道。因此，本研究將探究預先補充番茄紅素對人體一次力竭運動后血清及紅細胞抗氧化能力的影響。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗對象及分組

實驗對象為閩南師范大學體育學院大二男生，共16名，隨機分為補劑組(補充番茄紅素，8人)和對照組(補充安慰劑，8人)。所有受試者在選取時，均經(jīng)過病史詢問，排除有循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)重大疾病史者，同時也要排除最近有上呼吸道感染者，以及有吸煙、酗酒等不良嗜好者，對于選中的受試者近期內(nèi)也不得服用VC、VE等具有抗氧化、抗疲勞功效的藥物或補劑。

1.2 實驗儀器與試劑

所有受試者在進行力竭運動時采用德國產(chǎn)電動跑臺(型號：Metalyzer 3B)進行一次遞增負荷力竭性運動。運動中采用Polar表進行心率檢測。實驗中選用752分光光度計、移液器、一次性采血針及真空負壓管、離心機、恒溫水浴鍋、購自南京建成生物工程研究所的超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)試劑盒、總抗氧化能力測試(T-AOC)試劑盒以及丙二醛(MDA)試劑盒完成血清及紅細胞抗氧化能力的測試。番茄紅素和安慰劑(淀粉膠囊)均由北京康比特威創(chuàng)體育新技術發(fā)展有限公司提供。

1.3 實驗方法

所有的受試者在進行第一次抽血后，確定兩組受試者在血清和紅細胞抗氧化能力無顯著性差異后，對照組和補劑組都分別服用外形一樣的安慰劑(淀粉膠囊)和番茄紅素膠囊，劑量均為15 mg/d，連續(xù)補充4周。兩組受試者最后一次服用補劑后，于第二天下午14:30分進入實驗室進行一次遞增負荷力竭性運動，并在運動前后進行抽血。

所有受試者在實驗室里先進行安靜狀態(tài)下的抽血，在跑臺上進行適應性運動后1～2 min后采用Bruce運動方案在電動跑臺上進行一次遞增負荷的力竭性運動。運動過程中，主要測試受試者的心率、RPE數(shù)值。達到力竭的標準為：1)運動過程中心率達到并超過180 b/min；2)受試者感覺到心慌或心悸并且RPE數(shù)值達到19或20；3)受試者大汗淋漓且經(jīng)再三鼓勵，仍不能堅持該強度下的運動。運動后即刻進行運動后的抽血。

1.4 血樣處理

所有受試者在抽血時，分兩支采血管抽取血液，一支加肝素抗凝劑的負壓管，一支無任何藥物的負壓管。肝素負壓管用于紅細胞抗氧化能力的測定，另一支負壓管待血液凝固后，分離血清用于血清抗氧化酶和MDA的測試。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有實驗數(shù)據(jù)，均采用SPSS18.0進行統(tǒng)計學處理。實驗結果采用平均數(shù)±標準差表示，組間樣本均數(shù)的差異性檢驗采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)樣本均數(shù)的差異性檢驗采用配對t檢驗方法，檢驗分析中，差異顯著性水平為P值<0.05，差異非常顯著性水平為P值<0.01。圖表的繪制采用Excel進行制作。

2 實驗結果

2.1 補充番茄紅素前后血清及紅細胞抗氧化能力分析

從表1可以看出，對照組和番茄紅素補劑組在補充安慰劑和番茄紅素前各項血清和紅細胞抗氧化能力指標方面都沒有顯著性差異。

另外，對照組在補充安慰劑前后，各項抗氧化能力指標均沒有顯著性變化；而番茄紅素補劑組在補充番茄紅素后，血清總SOD出現(xiàn)了顯著性升高(P<0.05)，同時，血清總抗氧化能力(T-AOC)也出現(xiàn)顯著性升高(P<0.05)。組間比較發(fā)現(xiàn)，補充番茄紅素后，補劑組的血清總SOD也相對對照組出現(xiàn)非常顯著性升高(P<0.01)，補劑組的血清總抗氧化能力(T-AOC)也相對對照組出現(xiàn)顯著性升高(P<0.05)。

表1 補充安慰劑及番茄紅素前后血清及紅細胞氧自由基指標分析

△表示與本組補充前相比P<0.05；△△表示與本組補充前相比P<0.01；#表示與對照組相比P<0.05；##表示與對照組相比P<0.01。

2.2 補充番茄紅素后運動前后血清及紅細胞抗氧化能力比較分析

從表2可以看出運動后相比運動前，對照組血清GSH-PX活性顯著性降低(P<0.05)，T-AOC非常顯著性升高(P<0.01)，血清MDA濃度出現(xiàn)非常顯著性升高(P<0.01)，血清總SOD活性和紅細胞內(nèi)SOD活力均出現(xiàn)一定程度的升高，但是均無顯著性差異；補劑組運動后相比運動前，血清總SOD和紅細胞內(nèi)SOD活性出現(xiàn)非常顯著性升高，血清T-AOC出現(xiàn)顯著性升高(P<0.05)，血清GSH-PX活力運動后出現(xiàn)顯著性下降(P<0.01)。

運動后組間對照發(fā)現(xiàn)，補劑組相比對照組，血清總SOD出現(xiàn)非常顯著性升高(P<0.01)，血清GSH-PX出現(xiàn)顯著性升高(P<0.05)，血清MDA濃度出現(xiàn)非常顯著性降低(P<0.01)，紅細胞內(nèi)SOD活性具有一定程度的升高，但是無顯著性差異。

表2 補充番茄紅素后運動前后氧自由基比較

△表示與本組運動前相比P<0.05；△△表示與本組運動前相比P<0.01；#表示與對照組相比P<0.05；##表示與對照組相比P<0.01。

3 討論

3.1 補充番茄紅素對安靜狀態(tài)下血液抗氧化能力的影響

番茄紅素作為剛被發(fā)現(xiàn)不久的一種類胡蘿卜素，具有強大的抗氧化能力，有研究發(fā)現(xiàn)，其清除單線態(tài)氧的能力是維生素E的100倍，是β-胡蘿卜素的2倍[7]。有關番茄紅素與機體抗氧化能力的研究表明，補充番茄紅素可提高大鼠血清中SOD、GSH-PX和谷胱甘肽還原酶的活性[10]，也可提高小鼠安靜狀態(tài)下心肌、肝臟、肝臟、股四頭肌和血液抗氧化酶SOD的活性，從而提高小鼠的運動能力[6]。同時，吳麗君的研究也發(fā)現(xiàn)，體育學院的大學生在預先補充番茄紅素14天后，血清中的抗氧化酶SOD、GSH-PX以及總抗氧化酶T-AOC的活力都有不同程度的顯著性升高，且血清中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA相比未服番茄紅素前出現(xiàn)顯著性下降[8]，另外，在趙廣濤的研究中也有相類似的研究發(fā)現(xiàn)[9]。這說明，通過預先補充番茄紅素能提高機體在安靜狀態(tài)下抗氧化酶的活力，減弱機體內(nèi)脂質(zhì)過氧化過程的發(fā)生。

在本研究中，對照組在補充安慰劑后，血清及紅細胞各項抗氧化能力指標均無顯著性變化，而番茄紅素補劑組在補充番茄紅素后，血清及紅細胞內(nèi)的抗氧化酶都出現(xiàn)不同程度的升高，且血清總SOD酶活力和總抗氧化能力T-AOC相比補充前出現(xiàn)顯著性升高(P<0.05)；與對照組相比，血清總SOD酶活力和血清總抗氧化能力T-AOC分別出現(xiàn)非常顯著性升高(P<0.01)和顯著性升高(P<0.05)，這一結果與前人的研究結果基本一致。這說明，通過預先連續(xù)補充番茄紅素4周，每天15mg的量，可明顯提高血液的抗氧化能力。番茄紅素增強血液抗氧化酶的活力的機制可能是由于補充番茄紅素后升高了血液中番茄紅素的濃度，血液中的番茄紅素可直接抵抗單線態(tài)氧的攻擊，從而減少了抗氧化酶如SOD、GSH-PX的消耗，保證機體的總抗氧化能力。

紅細胞作為血液中的一種重要的有形成分，其含量的多少和正常的生理功能對于運動能力的發(fā)揮至關重要，而其又是血液中自由基攻擊的主要目標，自由基攻擊紅細胞會引起紅細胞膜的破壞，造成細胞膜上Na+-K+-ATP酶、Ca2+-Mg2+-ATP酶等酶的活力下降，進而引起紅細胞畸形率增加，運輸氧氣等的功能下降，發(fā)生運動機能下降，加速運動性疲勞的產(chǎn)生[11-13]。Gitenay D等(2007)采用富含番茄紅素的紅番茄喂養(yǎng)維生素E缺乏大鼠6周后，發(fā)現(xiàn)紅番茄補充組能增加紅細胞超氧化物歧化酶(eSOD)活性和一氧化氮水平[14]。而Choi SK等(2013)研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)給沙鼠補充6周的番茄紅素能顯著降低紅細胞脂質(zhì)過氧化物濃度(P<0.05)，增加紅細胞SOD活力和GSH-PX酶活力(P<0.05)[3]。另外，Ana L. Miranda-Vilela等(2010)的研究發(fā)現(xiàn)，運動員通過膳食補充富含番茄紅素的油脂可以通過影響錳超氧化物歧化酶Val / Val基因、過氧化氫酶AA或AT基因型和GPX1 Pro等位基因而降低紅細胞分布寬度(RDW，用于缺鐵性貧血的診斷與療效觀察：缺鐵性貧血時，RDW增大)，升高平均紅細胞血紅蛋白濃度，改善運動性貧血時紅細胞破壞增多的狀況[15]。說明番茄紅素一方面能增強紅細胞的抗氧化能力，降低紅細胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物；另一方面也能改善紅細胞的形態(tài)，增強紅細胞運輸氧氣的能力。在本研究中，大學生在補充具有抗氧化作用的番茄紅素后，未發(fā)現(xiàn)大學生安靜狀態(tài)下紅細胞內(nèi)SOD酶的活力出現(xiàn)升高的趨勢，但是不具備顯著性變化，這可能是由于番茄紅素補充的時間相對前人研究中的6周時間偏短，不足以顯著升高紅細胞內(nèi)抗氧化酶的活力。

3.2 一次遞增負荷力竭性運動對血液抗氧化能力的影響

諸多研究發(fā)現(xiàn)，機體在一次劇烈運動或者力竭性運動后即刻，血清中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA含量會顯著性增加，而抗氧化酶SOD、GSH-PX等的活力會下降[16-17]，其原因可能是劇烈運動或力竭性運動中產(chǎn)生自由基的量超過了抗氧化酶能抵抗的量，從而造成MDA產(chǎn)生增多，抗氧化酶的活力下降。同時，也有研究發(fā)現(xiàn)一次力竭性運動后出現(xiàn)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA增多的同時，抗氧化酶SOD、GSH-PX等的活力也出現(xiàn)升高[18-19]。出現(xiàn)這種差異的原因，可能主要與運動方式、受試者訓練水平等因素有關。對于一次急性運動或一次力竭性運動對紅細胞抗氧化能力的影響的研究中，以動物為實驗對象的研究中大多發(fā)現(xiàn)一次力竭運動會造成紅細胞內(nèi)抗氧化酶SOD等的活力降低[12-13，20]，而以人體為實驗對象的研究中大多發(fā)現(xiàn)一次力竭運動會引起紅細胞內(nèi)抗氧化SOD等的活力升高[21-23]，但是不論是以動物還是以人體為實驗對象，均發(fā)現(xiàn)一次急性運動會引起紅細胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA含量的升高。說明人體和動物紅細胞內(nèi)抗氧化酶的活力對一次急性運動的反應存在不同。

本研究中，對照組在進行一次遞增負荷至力竭性運動后，血清中抗氧化酶SOD、總抗氧化能力T-AOC均有升高。但是，僅總抗氧化能力T-AOC出現(xiàn)非常顯著性升高，而GSH-PX出現(xiàn)顯著性下降，同時，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA在運動后即刻出現(xiàn)非常顯著性升高。這說明，力竭運動后，機體內(nèi)產(chǎn)生大量的自由基，激活了機體抗氧化系統(tǒng)，造成引起抗氧化酶SOD活力與機體總抗氧化能力T-AOC的升高。GSH-PX在力竭運動后出現(xiàn)下降，可能是由于自由基的攻擊，造成GSH-PX酶消耗過多，出現(xiàn)其活力下降。而紅細胞內(nèi)SOD酶的活力僅有升高的趨勢，并無顯著性變化，這可能是由于一次力竭運動所產(chǎn)生的自由基過多，抑制了紅細胞內(nèi)SOD等抗氧化酶活力的升高。

3.3 番茄紅素對力竭運動后血液抗氧化能力的影響

番茄紅素作為一種重要的抗氧化營養(yǎng)素除了應用于與肥胖，生殖、衰老相關的抗氧化研究外[4，24-26]，也同樣應用于抗運動性疲勞的抗氧化研究。有研究發(fā)現(xiàn)，大學生在進行高強度運動前，預先補充番茄紅素能降低大強度運動后人體血清脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA增高的濃度，并減少抗氧化酶SOD、GSH-PX、T-AOC的消耗[7-8]。在類似的研究中，樊麗霞研究發(fā)現(xiàn)服用番茄紅素2周能顯著降低柔道運動員采用90 %VO2max進行一次力竭運動后血清及尿液中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物8-異前列腺素F2α和MDA含量，而升高血清中GSH-PX、SOD及T-AOC的活力[27]。同時，Ana L. Miranda-Vilela等(2010)研究發(fā)現(xiàn)，運動員補充富含番茄紅素的油脂能通過影響稀釋性假貧血(運動性貧血)者錳超氧化物歧化酶(Val/Ala)，過氧化氫酶(21A/T)和谷胱甘肽過氧化酶位點1基因多態(tài)性來改善運動員運動時紅細胞破壞增多的狀況[15]。這些研究說明，通過預先補充番茄紅素，能抵抗機體在運動過程中產(chǎn)生的大量自由基，減少抗氧化酶的消耗，減少脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生，增強紅細胞的抗氧化能力，保證紅細胞的正常形態(tài)，減少自由基對機體帶來的負面影響。

在本研究結果中，番茄紅素補劑組在一次力竭性運動后，血清抗氧化酶總SOD、GSH-PX及血清總抗氧化能力均較運動前或?qū)φ战M運動后出現(xiàn)顯著性或非常顯著性升高，而脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA也較對照組運動后出現(xiàn)顯著性下降。說明，番茄紅素能明顯增強血清抗氧化酶的活力，減少其消耗，清除自由基。番茄紅素抗氧化作用的機制，可能主要與它能高效猝滅單線態(tài)氧及清除具有過氧化作用的自由基有關。番茄紅素猝滅單線態(tài)氧是經(jīng)由物理猝滅過程完成，在此過程中，番茄紅素具有類似催化劑的作用，其接受單線態(tài)氧的激發(fā)能，產(chǎn)生基態(tài)的氧和激發(fā)的三聯(lián)態(tài)番茄紅素，然后能量通過與周圍溶劑旋轉與振動的相互作用而被消耗散發(fā)，而其本身并沒有被消耗，仍保持其完整狀態(tài)，并可不斷參與下一個猝滅單線態(tài)氧的循環(huán)過程[7]。同時，本研究中還發(fā)現(xiàn)，番茄紅素補劑組在一次力竭運動后紅細胞內(nèi)抗氧化酶SOD相比運動前出現(xiàn)顯著性升高。出現(xiàn)顯著性升高的原因，一方面可能是番茄紅素能猝滅紅細胞內(nèi)的單線態(tài)氧，另一方面可能與番茄紅素能增加紅細胞內(nèi)抗氧化酶SOD基因的表達而增加紅細胞內(nèi)SOD酶的活力。

4 結論

1)一次遞增負荷力竭性運動會引起體育專業(yè)大學生血清和紅細胞脂質(zhì)過氧化程度進一步加劇。

2)通過預先補充番茄紅素四周能增強大學生血清和紅細胞的抗氧化能力，有效抵抗力竭運動中產(chǎn)生的氧自由基攻擊，減少脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的產(chǎn)生。

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[責任編輯 江國平]

The Effects of Lycopene Supplementation on Human Antioxidant Capacityafter Exhaustive Exercise

CHEN De-quan1, HUANG Jun-qin2

(1.Institute of Physical Education, Minnan Normal University, Zhangzhou 363000, China;2. Department of Ophthalmology of No.175 Hospital of PLA, Zhangzhou 363000, China)

Objective: To study the effect of lycopene supplementation on human serum and red blood cell antioxidant capacity after incremental load exhaustive exercise. Subjects and methods: 16 Sports Institute college students, were randomly divided into Supplement group and control group, each group of 8 people. Supplement group supplement lycopene 15mg/d, control group students take starch placebo as the same appearance as lycopene capsule, both of the two group students continually take the capsules for four weeks. serum total SOD activity, GSH-PX activity, serum total antioxidant capacity(T-AOC), the content of MDA in serum, and erythrocyte SOD activity of two groups of subjects were detected before and after lycopene or placebo has been taken for 4 weeks. Then all the subjects were asked to perform an incremental load exhaustive exercise on an electric treadmill. The serum and red cell indices detected immediately after exhaustive exercise were the same as before exercise. Results:(1)The serum total SOD activity and T-AOC of lycopene supplement group subjects were significantly increased(P<0.05) in the quiet state, compared without supplementation ,and they were very significantly increased(P<0.01)compared to the control group.(2)After an incremental load exhaustive exercise, serum T-AOC and MDA were significantly increased(P<0.01) and GSH-PX were significantly decreased(P<0.05) of the control group subjects; Total SOD activity both in serum and erythrocyte were very significantly increased(P< 0.01), serum T-AOC increased significantly(P<0.05), and GSH-PX very significantly decreased(P<0.01) in supplement group subjects after exercise.(3)After exercise, serum total SOD activity and GSH-PX activity were respectively very significant increased(P<0.01) and significantly increased(P<0.05),but the serum MDA was significantly decreased(P<0.01)in supplement group subjects, compared with the control group subjects. Conclusions:(1)an incremental load exhaustive exercise can aggravate serum and erythrocyte lipid peroxidation in college students of sports major.(2)Continually supplement lycopene for 4 weeks before exercise can enhance the serum and red blood cells antioxidant capacity, resist oxygen free radical attacks effectively and reduce the lipid peroxidation products that were generated during the exhaustive exercise of college students.

lycopene; exhaustive exercise; antioxidant capacity

2014-09-18

：閩南師范大學青年杰出人才項目(SJ1014)

陳德權(1981—)，男，湖北荊門人，講師，博士。研究方向：運動生理生化。

G804.7

A

1007-7413(2015)03-0053-06