郭 瑩, 張伊杰, 林文弢

(1.廣州體育學(xué)院,廣東 廣州 510500; 2.珠海科技學(xué)院,廣東 珠海 519041)

核苷酸(Nucleotide)是組成細胞的主要成分,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,核苷酸通過參與細胞代謝和更新,改善細胞活力,提高機體組織、器官和系統(tǒng)的自身功能和自我調(diào)節(jié)能力,實現(xiàn)最佳綜合狀態(tài)的生理平衡,達到提高免疫、增強體能、延緩哀老,促進細胞和組織再生與修復(fù)。此外,核苷酸對人體運動能力也有積極影響,可以通過膳食核苷酸營養(yǎng)提高運動員的運動能力,加速運動后的體力恢復(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動能力的關(guān)系,可為優(yōu)秀運動員運動能力和運動成績的提升提供理論依據(jù)與實用方法。

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,可以提高機體抗氧化的能力,對機體增齡性形態(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,維持機體正常免疫。大量研究證明,動物或人補充外源性核苷酸,不僅可以增強機體的免疫功能,有助于維持細胞和體液免疫應(yīng)答,還能部分解除免疫抑制。

其七,調(diào)節(jié)免疫細胞。核苷酸對免疫細胞(巨噬細胞、樹突狀細胞和淋巴細胞等)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 核苷酸與運動能力

3.1 核苷酸與運動耐力

核苷酸可以增加機體運動耐力,提高血清免疫球蛋白A和 NKC細胞毒性活性,增強免疫功能。研究發(fā)現(xiàn),飲食中的核苷酸可以幫助運動員在運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動員運動耐力水平的提升和耐力運動后體力的恢復(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,補充核苷酸可以增強外周氧供給,進而增強耐力運動的能力。負重游泳時間可以反映動物運動疲勞的程度,是評價抗運動疲勞能力強有力的指標(biāo),5-核苷酸高劑量組小鼠負重游泳持續(xù)時間均明顯高于對照組,說明5-核苷酸可以增強小鼠的運動耐力,起到抗疲勞作用[5]。飲食核苷酸被推薦為一種促進能量代謝的物質(zhì),用于高強度體能活動或耐力運動后的恢復(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度運動中起重要作用,可以在某種程度上緩解人體骨骼肌對 ATP 的急需。核苷酸的補救途徑提供了由次黃嘌呤到 IMP 的轉(zhuǎn)化機制,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,運動員大強度運動后適當(dāng)補充肌苷有利于腺苷酸補救途徑的進行,腺苷酸代謝的精細調(diào)節(jié)是肌肉完成高強度運動時所必需的。外源核苷酸對運動員劇烈運動后的免疫指標(biāo)有保護作用,劇烈運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,所以補充核糖可以提高運動能力[7]。補充D-核糖能夠提高男運動員無氧運動磷酸原供能比例,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,提高機體大強度運動的能力。補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)補充劑

核苷酸補充劑是指核酸類物質(zhì)進入生物體后被消化吸收并加以利用,從而實現(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)進行研究,提出核苷酸是重要的營養(yǎng)素。雖然機體可以內(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)可通過補充核酸營養(yǎng)恢復(fù)正常,但補充蛋白質(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)消化吸收的利用機制、作用機理及如何針對具體需求開發(fā)核酸營養(yǎng)的運動飲料還需進一步探究。

5 小 結(jié)

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