解析补充儿茶素对运动能力的影响

马　莉

(郑州大学 西亚斯国际学院 体育学院，河南 郑州 451150 )



解析补充儿茶素对运动能力的影响

马莉

(郑州大学 西亚斯国际学院 体育学院，河南 郑州 451150 )

对补充儿茶素对运动能力影响方面的国内外研究进行综述性解析，发现儿茶素在运动能力方面的研究还需要进一步深入推进.

儿茶素;自由基;运动能力；运动代谢；氧化应激

0　引言

近年来，儿茶素抗氧化性能、抗糖尿病、抗菌、抗炎、抗肥胖活性已有报道.其对健康的益处，主要归因于它的抗氧化特性，包括儿茶素清除活性氧或螯合金属离子的能力，除了抗氧化作用，儿茶素已成为影响有关的几种分子目标的信号转导通路以及牵涉到细胞的死亡和生存.然而，目前还不清楚是否这些影响在细胞中分子的目标信号传导通路调节的亲氧化/抗氧化的平衡，或者是儿茶素分子目标直接行动的结果而成为独立的抗氧化性能.本文侧重于儿茶素对体重疗效的作用机制，就脂肪代谢和氧化应激参数以及它对体力恢复和运动能力训练方面的国内外研究做一综合性解析.

1　儿茶素对运动代谢影响的研究

众所周知，总能量消耗是由三个因素组成的：静息代谢率、摄食产热效应(热效应)和身体活动的热效应.在1999年DULLOO等在一项研究中发现[1].绿茶摄食过程中由于在白天餐后产热作用积累增加而增加日常能量的消耗.然而，最近的研究发现单独摄入EGCG(epigallocatechin gallate)无明显的效果(总共7粒，EGCG每粒为135 mg，在48小时内被摄入;3粒/天，并且最后一粒在测量两小时前摄入).对于静息代谢率和热量的影响对具有正常BMI (body mass index,平均24.6±1.2 kg/m2)的健康年轻人观察其服用效果.这已被证明GTE能够在可能更大的情况下提高交感神经的状态和去甲肾上腺素释放较高的活性水平，即COMT(cathechol-o-methyl transferase)较高的活性水平.事实上，让健康的体重正常的参与活动的男性(平均BMI 23.9±0.8 kg/m2)在一个30 m以最大摄氧量为60%的自行车训练之前的24小时时间段内摄入GTE(总多酚为890 mg，其中EGCG为366 mg，无咖啡因)引起全身的脂肪氧化，与安慰剂组相比较使脂肪氧化提供的总能量消耗提高17%.2011年ICHINOSE等人进行了一项假设补充GTE结合耐力训练与单独训练组相比将更能加快全身脂肪利用的研究[2].对它进行了测试，健康人进行为期10 w的耐力训练(60%最大摄氧量的自行车运动60 min/d，3 d/w).在当时他们摄入GTE(每日提供儿茶素总量为572.8 mg，其中EGCG为100.5 mg，以及咖啡因为76.7 mg)或安慰剂+咖啡因(77.6 mg/d).在训练过程中观察到，以55%最大吸氧量在90 min的训练前后测量呼吸交换的气体.由于训练结合补充GTE,呼吸交换律明显减小(训练过程：训练之前为0.816∶0.844)，表明在训练过程中全身脂肪利用率提高.尽管中等强度训练和补充GTE之间的作用是相互的，单独的训练在研究中没有观察到粗面内质网发生变化.此外，这项研究发现仅仅在摄入GTE组内在训练中脂肪氧化有增加，而安慰剂组与咖啡因组相比没有任何变化，表明儿茶素对提高脂肪利用率起主要作用.

有人提出在有氧运动过程中增加脂肪氧化可以节约糖原的利用，从而达到改进运动耐力性能的效果.MURASE等人通过动物研究的结果也证实了这一假设[3].通过喂食GTE为期10 w的小鼠进行游泳运动至力竭时(通过间接法测定热量)与对照组相比，观察到RQ更低和较高的脂肪氧化率.此外通过喂食GTE增加骨骼肌内的氧化能力和血浆内游离脂肪酸浓度的氧化活性，同时可以降低血浆乳酸的浓度.由于摄入GTE的效果而增加脂质的利用才改善了耐力性能的提高，通过观察发现动物喂食GTE比对照组游泳至力竭的时间要延长8%～24%.

BELL等人在2006年的研究发现，这似乎并非针对耐力训练的人，对于那些超强单独训练的人来说抗氧化的实施能够遵照增加额外的益处.有规律的有氧运动能提高β-肾上腺素受体的刺激产热反应.虽然没有关于上述研究中受试者训练情况的信息，最大摄氧量的分值平均相当于处在一个较低的水平.同年BELL等人曾报道，同样采用非选择性β-肾上腺素受体的刺激作用作为增强静脉注射抗坏血酸后的产热反应，然而，这种效果是久坐不动人员研究观察到的，而并非参加有氧运动习惯的健康成年人研究的结果[4].

EICHENBERGER等人通过一项双盲交叉研究[5].采用受过耐力训练的健康男性摄入GTE 59 mg/d，为期21d，ECG是68 mg/d，咖啡因仅仅28 mg/d或者安慰剂(淀粉).

DEAN等人于2009年又进行了一项双盲交叉研究，研究发现EGCG对脂肪氧化或自行车运动性能的益处很小，不像咖啡因能增强自行车运动性能.因此，绿茶对产热及脂肪氧化的积极影响也许归功于一种儿茶素和咖啡因对交感神经活性相互作用而胜过单独的儿茶素成分[6].

HODGSON等人于2013年进行了一项对健康的体力活动男性的研究，采用休息和中等强度的运动(采用自行车以56%最大摄氧量运动60 min)使用气液相色谱-质谱仪检测，随后摄取7 d GTE补充剂(儿茶素为1 200 mg+咖啡因240 mg，每天摄入两个剂量：早餐和晚餐前)的代谢反应.通过代谢检测结果表明只有在安静状态下，GTE能够增强脂肪分解和脂肪的氧化，与安慰剂作对比，在运动过程中未发现GTE的效果.因为在运动过程中观察到代谢的影响在很大程度上归功于绿茶的最后一剂急性摄入(运动前2 h)，研究者认为单剂量使用可能不足以刺激进一步由于运动而代谢上调[7].此外，在这两个研究中补充GTE的时间似乎太短(6～7 d)，对运动时脂肪代谢的影响产生自适应性刺激.

但是HODGSON等人在2013年的研究中发现，补充GTE后观察到血浆中去甲肾上腺素没有增加，不仅在运动过程中，尤其在休息时绿茶对脂肪代谢的刺激效果.作为一种COMT抑制GTE在活性表现方面的假设性机制的问题，人们普遍认为调节细胞对炎症或生长反应的几种重要基因表达的是NF-kB(nuclear factor kappa-lighe-chain-enhancer of activated B cells)转录因子.NF-kB一直被视为是一个典型的氧化还原调节因子,并且ROS(reactive oxidative species,氧化应激反应性氧化物)被认为在许多情况下是活化NF-kB活性活动的主调节物质.例如，在大鼠肝热缺血和再灌注后，观察到有一个自由基的形成性增加伴随着NF-kB活性和促炎性细胞因子产生的升高.然而GTE可以防止缺血性再灌注对肝脏的损伤.GTE的保护作用可以减少自由基的生成，以及抑制NF-kB的活化和反过来减弱细胞因子的产生.考虑到NF-kB的活性导致氧化刺激，多种抗氧化剂是该种信号通路的抑制剂，这是可能的儿茶素通过抑制NF-kB的活性而清除自由基.

到目前为止，只有一项人体方面的研究报道指出，摄入GTE能增加运动能力.在这项研究中，19名健康成年人分为安慰剂组和EGCG组摄入后(EGCG为7粒，135 mg/粒，共945 mg EGCG；胶囊3粒/d，在锻炼的48 h之前摄入，和在运动测试前2 h摄入最后一份胶囊)进行自行车增量训练直到第2次疲劳出现.短期摄入EGCG对最大摄氧量(19人中有14人有所增加)有明显增加.然而其他生理参数(粗面内质网、心搏量、心输出量、工作频率和心率的最大值)摄入EGCG没有受到影响.研究者试图解释摄入EGCG后增加最大摄氧量的机制.他们推测，EGCG可能增加骨骼肌内动脉-静脉氧差，由于EGCG的摄入而最大心输出量并没有增加.然而，直接的经验数据是不能起支持作用的.因此，这仍然是一个开放性问题，对于摄食GTE能否提高训练运动员的摄氧量，特别是通过以上研究机制的建议.

2　儿茶素对运动诱导的氧化应激影响的研究

激烈的运动、有氧和无氧均可诱导氧化应激，其中氧化产生的条件(包括自由基等活性因子和氮的物质)摧垮抗氧化防御系统.越来越多的证据表明，活性氧可导致肌纤维损伤的进一步发展，而使肌肉降低收缩能力和力量的产生，因此出现肌肉性能损伤的后果.从以上观点看出，许多研究都把注意力集中在支持内源性抗氧化防御系统的抗氧化剂补充上，作为一种策略，以减少氧化应激和肌肉损伤而提高运动成绩.

PANZA等人的一项研究发现健康男子参与娱乐性重力训练，进行激烈的对抗运动两次：摄入水7 d，然后再摄入7 d绿茶(每日600 ml冲泡，总酚的浓度为771 μg/ml)[8].运动后进行控制治疗增加血浆肌酸激酶活性(作为肌肉损伤的一个指标)和黄嘌呤氧化酶的活性(作为缺血再灌注条件自由基的主要来源).然而，由于绿茶的摄入从而增加了血浆抗氧化能力(即增加还原型谷胱甘肽、总酚的浓度和血浆中的三价铁还原能力)以及降低血浆脂质过氧化物(都在休息和运动后)所观察到的.此外，绿茶摄入可以防止血浆肌酸激酶和黄嘌呤氧化酶活性在运动后的升高.在研究中，体育教育专业学生进行为期4周的力量训练(集中力量发展耐力)，结合安慰剂或GTE补充(每日多酚为640 mg，儿茶素为500 mg).

在肌肉耐力测试过程中摄取GTE可以防止血浆肌酸激酶活性诱导的增加，以及通过四周的力量训练引起血浆中羟基过氧化物的增加.这些结果表明，补充GTE可以保护免受单独的剧烈力量锻炼以及长期力量训练所引起的氧化损害.然而最近的一个研究指出，在职业足球运动员出现急性应激后摄入GTE其氧化应激指标无变化.在这项研究中，运动员进行激烈的力量训练(3组卧推、直背深蹲至疲惫，采用最大重复次数的60%)1.5 h后服用绿茶提取物按照单剂量(640 mg多酚).而总血浆多酚摄取GTE后明显有增加，急性摄取GTE的总血浆抗氧化能力的无影响.此外，摄入一个单剂量的GTE不影响血浆脂质过氧化水平和血浆肌酸激酶活性.

因此，急性摄入GTCS(green tea catechins sumpermeat)可能不足以减缓血浆中的抗氧化能力和较长时间补充GTE需要减少由于剧烈运动而诱导的氧化损伤.最近的研究指出，摄入GTC对运动员在筹备期间参与短跑训练的氧化应激的血液指标的影响.在这个安慰剂对照的交叉研究中，让运动员进行反复的冲刺测试(4×15在这个循环中，有1 min的休息间隔时间)3次：以此为基础，采用安慰剂实施一个为期4 w的安排，并且在随后的一个为期4 w的时间里采用GTE的安排.补充GTE可以提高血浆总抗氧化的潜力在休息时以及防止由于高强度的反复冲刺测试所引起的氧化应激.

最后，通过补充GTE弱化氧化承受能力而提高身体的运动能力似乎不太可能，从上述的研究发现摄取GTE后运动参数没有发生变化.相反有越来越多的证据表明，通过摄入过量的抗氧化剂来降低产生的自由基可能会对引起反应性物质的信号有抑制作用，必须有特殊的细胞来适应运动的需要.事实上，有明确的证据表明氧化敏感转录因子NF- kB对训练的活动而导致抗氧化酶基因表达活性的提高.

当产生的ROS受到嘌呤醇阻止时这种适应性会消失，这就是有名的黄嘌呤氧化酶抑制剂.虽然摄入GTE不能影响超氧化物歧化酶的活性，也不能排除NF-kB活性的抑制作用，通过高剂量的GTCS来阻止训练诱导的适应性，提高其他抗氧化酶的活性.从以上角度来看，为了满足抗氧化剂补充的需要，运动员有一个均衡的饮食计划，对其饮食的需要应该重新做出评估.

然而，在摄入抗氧化营养素较低的情况下，实施抗氧化剂丰富的饮食似乎成为一个慎重的建议.对于那些参加训练而需要控制体重的运动员来说，这也许是一个重要的问题，由于其他原因，他们的饮食没有达到均衡.此外，似乎只有适度的有规律的运动才可以减轻氧化应激的压力通过产生微量的ROS，所诱导的毒物效应物，表现出抗氧化酶的上调，修复酶和降解酶负责降低潜在的有害破坏分子.这些适应性反应保护身体免受未来更大的压力.另外，由于过度训练而产生的ROS也许对细胞的修复有危害.基于这些数据，在运动员之间包括大运动量训练或比赛之前，抗氧化剂的补充可以只是局限于对氧化应激的效果上.MARGONIS等人的一项研究发现，重型抗阻力训练能够降低血浆中的抗氧化能力，血浆和尿中的脂质过氧化物会增加，而这些变化与运动能力下降和训练量增加有密切联系[9].虽然在有的研究中补充GTE并没有减轻运动引起的肌肉损伤，这对于在准备期的短跑运动员来说，虽然不能被排除，但这些效果可以在更剧烈的训练期被观察到.因此，长期补充GTE对运动员在比赛期间是否有益还需要进一步的研究.

3　结论

儿茶素已被证明能增加脂肪氧化和能量的消耗，特别是和咖啡因相配合.这种效果已被久坐者和训练过程中进行体力活动的个人验证.绿茶的产热性能说明似乎远超过咖啡因所含的量.其机制是儿茶素可能刺激脂肪氧化和能量消耗以及包括其他方面，除其他外还抑制COMT和通过去甲肾上腺素对交感神经系统的持续性刺激作用.

此外，儿茶素作为抗氧化剂可以阻断氧化应激敏感转录因子NF-kB的活化，并且反过来激活过氧化物酶体活化重要转运因子受体而促进脂质代谢.上述机制的作用可以解释绿茶提取的咖啡因对减肥和保持体重的积极作用，它是在一个超重和重度肥胖人群中发现的.然而，这些结果可能会受到不同调节而变化，如种族、习惯和咖啡因摄入量的影响.此外，还需要更多的研究来探讨绿茶儿茶素—咖啡因合剂的效果对体重和非肥胖者身体成分以及对运动员控制体重的潜在影响.此外，儿茶素的最佳剂量以及副作用，尤其是高剂量的儿茶素，到目前为止尚未建立.

然而，这些资料并不能证实是通过人体的研究.此外，缓慢而并非急性摄入儿茶素可在血浆中增加抗氧化能力和减轻氧化应激作用以及减轻由于力竭运动而引起的肌肉损伤.然而考虑到摄入过多的抗氧化剂可能会妨碍训练的适应性，对于GTE的补充需要进一步的研究，针对参与训练的运动员所需，尤其是在大负荷训练期间.对于回答运动员是否需要补充抗氧化剂来对抗增加的氧化应激这个问题存在一定困难.这仍然是未知的，在何等水平的氧化应激存在潜在的益处而又不超过风险.因此，有必要做更多的研究以解决这些问题并为运动员的指导提供建议.

[1]DULLOO A G，DURET C，ROHRER D，et al. Efficacy of a green tea extract rich in catechin polyphenols and caffeine in increasing 24-h energy expenditure and fat oxidation in humans[J]. Am J Clin Nutr 1999,70(6):10-40.

[2]ICHINOSE T，NOMURA S，SOMEYA Y， et al. Effect of endurance training supplemented with green tea extract on substrate metabolism during exercise in humans[J]. Scand J Med Sci Sports，2011,21(4):598-605.

[3]MURASE T，HARAMIZU S A，TOKIMITSU I，et al. Green tea extract improves running endurance in mice by stimulating lipid utilization during exercise[J]. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol，2006,290(6):15-50.

[4]BELL S J，GOODRICK G K. A functional food product for the management of weight[J]. Crit Rev Food Sci Nutr，2002, 42(1):63-78.

[5]EICHENBERGER P，COLOMBANI PC，METTLER S，et al. Effects of 3-week consumption of green tea extracts on whole-body metabolism during cycling exercise in endurance-trained men[J]. Int J Vitam Nutr Res，2009,79(1):24-33.

[6]DEAN S，BRAAKHUIS A，PATON C，et al. The effects of EGCG on fat oxidation and endurance performance in male cyclists[J]. Int J Sport Nutr Exerc Metab，2009,19(6):24-44.

[7]HODGSON AB，RANDELL RK，BOON N，et al. Metabolic response to green tea extract during rest and moderate-intensity exercise[J]. J Nutr Biochem，2013,24(1):32-34.

[8]PANZA VSP，WAZLAWIK E，SCHüTZ GR，et al. Consumption of green tea favorably affects oxidative stress markers in weight-trained men[J]. Nutrition，2008,24(5):33-42.

[9]MARGONIS K，FATOUROS IG，JAMURTAS AZ，et al. Oxidative stress biomarkers responses to physical over training: Implications for diagnosis[J]. Free Radic Biol Med. 2007,43(6):9-10.

Analysis on Effects of Catechin on Sport Performance

MA Li

(College of Physical Education, Sias International University of Zhengzhou, Zhengzhou 451150, China)

A summary analysis on effect of catechin on exercise performance of domestic and foreign research was made. The result showed that catechins in exercise performance must be further promoted.

catechins; free radical; exercise performance; exercise metabolism; oxidative stress

2016-03-20

河南省教育技术装备和实践教育研究课题(GZS084)

马莉(1981—)，女，河南郑州人，郑州大学西亚斯国际学院体育学院讲师.

10.3969/j.issn.1007-0834.2016.03.022

G804.7

A

1007-0834(2016)03-0083-04