运动对生长激素的影响*

张 颖,李 涛

(咸宁学院 体育学院体质健康测试与研究中心,湖北 咸宁 437100)

运动对生长激素的影响*

张 颖,李 涛

(咸宁学院 体育学院体质健康测试与研究中心,湖北 咸宁 437100)

生长激素的生理作用是促进物质代谢与生长发育,对机体各器官和各组织均有影响,对骨骼、肌肉及内脏器官的作用尤为显著.运动引起血液生长激素的改变与运动强度、运动时间、运动员的水平、血液取样时间、生长激素分泌的不应期及环境因素有关.运动刺激 GH水平升高的机制还有待进一步研究.

生长激素;运动;影响

1 生长激素生理

1.1 生长激素概述

人生长激素 (GH)是由 217个氨基酸的前生长素经酶解切去 26个氨基酸的前肽后转变而成.生长激素由垂体前叶的嗜酸性细胞分泌.人生长激素含有 191个氨基酸,分子量为 22000.静息状态下,成年男子血清中 GH浓度为 1--5ug/l,女子略高于男子,可达 10 ug/l.GH在血中的半衰期为 20-25min,GH分泌呈脉冲式节律,每 1-4小时出现一次脉冲峰.人在睡眠时,GH的分泌明显增加,约在入睡后60分钟左右,血中 GH浓度达高峰,以后又逐渐减少,50岁以后,睡眠时的 GH峰逐渐消失.

在人和动物的血浆和组织液中存在对 GH具有高度特异性的结合蛋白,称为生长素结合蛋白 (GHBP).根据分子大小以及与 GH结合的特性,可将 GHBP分为高亲和力GHBP和低亲和力 GHBP两种.高亲和力 GHBP分子量为61KD,是血浆 GH的主要存在形式,肝脏可能是其产生的主要场所;低亲和力 GHBP分子量为 100KD,与 GH结合的亲和力较低,而结合容量较大.GH受体有缺陷的 Laron侏儒症患者血清中很难测出高亲和力 GHBP,但仍含有较高浓度的低亲和力 GHBP.临床观察和动物实验证明,肝的GH受体数量与血浆高亲和力 GHBP的水平变化是一致的,GH受体缺陷常伴有血浆高亲和力 GHBP的缺乏.

1.2 生长激素的生理作用

生长激素的生理作用是促进物质代谢与生长发育,对机体各器官和各组织均有影响,对骨骼、肌肉及内脏器官的作用尤为显著,因此 GH也称为躯体刺激素.GH的促生长作用是由于它能促进骨、软骨、肌肉以及其他组织细胞分裂增值,蛋白质合成增加.GH能诱导靶细胞产生一种具有促生长作用的肽类物质,称为生长素介质 (S M),因其化学结构与胰岛素近似并具有其活性,故又称胰岛素样生长因子(IGF).目前已经分离出两种生长素介质,即 IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ.GH的促生长作用主要是通过 IGF-Ⅰ介导的.在胚胎期主要生成 IGF-Ⅱ,对胎儿的生长起重要作用.血液中的 IGF-Ⅰ含量依赖于 GH的水平.给人注射 GH往往需要在 12-18小时后血中 IGF-Ⅰ水平才会增高,所以当血中 GH浓度有急剧变化时,在一定时间内血中 IGF-Ⅰ的浓度却维持相对稳定.在青春期,随着生长素分泌增多,血中IGF-Ⅰ浓度明显增高.给年幼动物注射生长素介质能明显地刺激动物生长,身长和体重都增加,IGF-Ⅱ比 IGF-Ⅰ的促生长作用更强.年幼动物比年老动物对生长素介质更敏感.生长素介质最主要的组织效应是促进软骨生长,它除了促进钙、磷、钠、钾、硫等元素进入软骨组织外,还能促进氨基酸进入软骨细胞,增强 DNA、RNA和蛋白质的合成,促进软骨组织增殖和骨化,使长骨加长.另外,生长素介质还能刺激多种组织细胞有丝分裂,加强细胞增殖,如成纤维细胞、肌细胞、肝细胞、脂肪细胞以及肿瘤细胞等.GH促进蛋白质合成,抑制外周组织对葡萄糖的利用,减少葡萄糖的消耗,加速脂肪的分解,使机体的能量来源由糖代谢向脂肪代谢转移,有利于生长发育和组织修复.

1.3 生长激素的调控

生长激素受下丘脑生长素释放激素 (GHRH)和生长抑素 (GHR IH)的双重调节.GHRH促进 GH分泌,而 GHR IH则抑制其分泌.GH对下丘脑和腺垂体产生负反馈调节作用.此外,睡眠、运动、应激刺激、甲状腺素,雌激素与睾酮均能促进 GH分泌.

2 生长激素与运动

2.1 运动强度对生长激素的影响

运动引起血液生长激素的改变与运动强度、运动时间、运动员的水平、血液取样时间、生长激素分泌的不应期及环境因素有关.人体实验发现,在 0.75、1.00和 1.25乳酸阈强度下运动的血 GH水平明显高于对照组,但三种训练强度的 GH值没有显著性差异,而 1.25乳酸阈强度下的 GH值明显高于其他对照组,推测 GH释放与运动强度有关,超过乳酸阈强度的运动将引起青年男子 GH释放的明显增加[1].一般认为,短时间中等强度以上的运动可引起血清GH水平升高.有人研究,8名男性运动员在跑台上以 64%VO2max强度运动至力竭,运动后 GH水平高达 200%[2].有人认为,50-60%VO2max的运动强度范围为 GH释放的临界阈值.Hartley研究发现,以 75%VO2max强度运动时,血清 GH水平升高[3-4].但以 98%VO2max强度运动 8分钟后,GH已开始下降,表明 GH的增加与运动强度并非是直线关系[5].有文献报道,在长时间 (30分钟以上)中等强度的运动中,血浆 GH经潜伏期后逐渐增加,达到峰值后逐渐下降[6].GH的变化与受试者的体能状况有关.在进行同一强度运动时,有训练者 GH增长水平较无训练者低,且较快恢复到正常安静水平.让青年男子在活动跑台上以 85%VO2max强度运动 20分钟,血浆 GH含量明显低于机能不适应者[7].

2.2 力量训练对于生长激素的影响

力量训练可以影响 GH的分泌和释放,Kraemer等研究发现,在 10×3RM的抗阻力量训练中,血清 GH水平明显增高,IGF-Ⅰ水平无明显变化[8].Nicklas等研究 55-70岁男性抗阻训练 16周后发现,GH含量在安静状态下,训练前后无明显差异;但在抗阻训练后即刻,GH含量在训练前后均明显增高,未见 IGF-Ⅰ水平的明显变化[9].一般报道认为,力量训练没有改变血液内 IGF-Ⅰ浓度[8].但运动可使局部组织内的 IGF-Ⅰ水平增高,从而刺激该组织增生,肥厚.力量训练可明显增加肌肉块,肌肉内 IGF-Ⅰ水平是否有变化,尚有待进一步研究.

2.3 长期运动训练对生长激素的影响

许多研究均表明,长期运动训练对 GH的日常分泌无显著影响.国外学者沙顿在对耗氧量超过 4L/min或低于 3 L/min的男子安静状态下血液中激素含量进行比较时,没有发现生长激素的浓度有显著不同[10].国内也有研究结果与其一致,有研究测得青少年足球运动员安静时的生长激素均值与一般健康青少年的生长激素水平没有显著不同[11].长期运动训练对 GH分泌的影响首先表现为随着机体对运动负荷的适应,GH的运动分泌反应减小.安静时 24 h GH释放总量可能依赖于性别、训练强度和训练时间.耐力训练是否影响 24 h安静时 GH的总释放量,目前研究甚少,结论也不统一.

2.4 人种族对于生长激素的影响

一篇来自美国临床研究中心的报告表明:黑人与白人相比,24小时 GH浓度分别为 942±174ug/L,602±104 ug/L;GH分泌率为 231±43 ug/L·day,150±28 ug/L·day,IGF-Ⅰ/IGFBP-3为 112±6,96±8,睾酮 /性激素结合球蛋白比值为 2.25±0.34,1.54±0.14.雌激素黑人亦高于白人.这些指标说明了为什么黑人体质、体能高于白人的原因[12].

2.5 运动对生长激素的影响的可能机制

关于运动刺激 GH水平升高的机制还处于争论之中.在正常未经过训练男性中,鸦片样肽拮抗剂纳洛酮可增加GH对高强度运动的反应;但在运动员中,纳洛酮表现出相反的作用,即降低 GH的反应程度.这种差异可能暗示,长期训练后体内神经内分泌系统的自稳态水平发生了改变[13].有学者提出,中枢的胆碱能通路参与 GH对运动的反应,这是因为抗胆碱酯酶药物吡啶斯的明起到增强 GH反应的效果.而阿脱品的作用则是降低 GH反应程度,这可能与其改变 GHRH的分泌状况有关[14].外周代谢信号也可影响 GH对运动的反应.脂肪吸收起到增强反应的作用,但碳水化合物的吸收则降低反应程度[13].Borer认为:运动中能量物质的消耗可刺激 GH分泌增多,血浆葡萄糖、游离脂肪酸浓度升高可抑制 GH分泌活动;耗氧量大于氧供时,可有效地刺激 GH的分泌;运动中代谢加速体内温度上升也是刺激因素.此外运动中睾酮,甲状腺激素,糖皮质激素浓度的升高亦可影响 GH的分泌活动[15].

3 生长激素在运动及医学领域中的应用

许多文献已报道了生长激素缺乏症 (GHD)的儿童除了身材矮小或伴有性腺、甲状腺、肾上腺功能减退外,常有高胆固醇或高脂血症.因此,从理论上讲,这些患儿有潜在的发生心血管疾病的危险.近几年国外一些学者发现 GHD已成为心血管疾病发生和死亡的主要原因之一.有文献报道 GHD者心功能的损害明显高于正常人群[16].GHD者临床上常出现乏力、运动耐力降低,这与心室收缩功能降低所致心室射血不足有关.心室舒张功能异常是 GHD的一个重要特征,其比收缩功能异常更早出现.GH可增加心肌收缩功能,主要通过下列几个机制:(1)促进肾素、醛固酮增加,使钠潴留及细胞外容量增加,由此增加心脏的前负荷;(2)降低外周阻力,使心脏后负荷下降;(3)直接促进心肌收缩[17].正是由于 GH可增加心肌收缩功能,目前临床上有人将 GH用于治疗扩张型心肌病[18].在血脂代谢方面,生理剂量的生长激素替代治疗可以通过生长介素促进氨基酸进入细胞,加速蛋白质合成,并促进脂肪分解,增强脂肪酸氧化,降低血清胆固醇浓度并对人体脂肪分布有积极作用.同时可以激发肝脏的低密度脂蛋白受体,降低血清低密度脂蛋白胆固醇的浓度.也可以减低过早出现冠心病的危险性[19].

曾有研究推测:GH的过量与不足均可增加动脉粥样硬化的危险性.而目前关于外源性、超生理剂量的 rhGH的应用会对机体物质代谢产生怎样的影响的实证性研究较为鲜见.曾凡星等研究显示:经过给大鼠 4周的生长激素注射后,证明使用的外源性中大剂量 GH引起了血脂代谢紊乱,使得动脉硬化的发病危险性增加[19].

Nass等应用 rhGH治疗 GH缺乏的病人,观察 rhGH对工作能力的影响.结果显示,6个月治疗后,VO2max(ml/min·Kg·BW)与对照组相比显著上升.氧脉搏、最大通气量、无氧阈值 (ml/min·Kg)、最大功率输出、运动时间均显著增加,瘦体重增加了 3.5 Kg.瘦体重增加可加强呼吸肌力量,促进了 VO2max的增加[20].一般认为,rhGH对人体的工作能力改善的主要原因是 GH-IGF轴的促肌肉蛋白质合成作用增强,肌肉块明显增加所致[6].有关正常人或运动员服用 rhGH对人体运动能力的影响尚未见直接的报道,仅有一些相关性的研究.有人观察,耐力运动员安静状态下,血清 IGF-Ⅰ浓度高于一般正常人.Snegovakaya等研究发现,优秀划船运动员运动能力及运动成绩与血清 GH呈正相关[21].

4 结语

运动引起血液生长激素的改变与运动强度、运动时间、运动员的水平、血液取样时间、生长激素分泌的不应期及环境因素有关.长期运动训练对生长激素的影响及运动刺激GH水平升高的机制还有待于进一步的研究.GH可以增强心肌收缩力而被用于 GHD和扩张型心肌病患者,但外源性的 GH对于正常人和作用还有待于进一步的研究.

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G 804.7

A

1006-5342(2011)06-0081-03

2010-12-21

湖北省教育厅科技处科研项目(B20092803)