补充虾青素对运动机体的影响

王 洁 ，阮英朝 ，吴丽君

王洁(1992-)，女，山西长治人，在读硕士研究生，研究方向：运动人体科学。

第二作者简介：阮英朝(1993-)，男，陕西西安人，在读硕士研究生，研究方向：运动人体科学。

第三作者简介：吴丽君(1971-)，女，山西太原人，教授，博士，研究方向:运动人体科学与运动训练学。

山西大学体育学院，山西 太原 030006

Sport School of Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi, China.

补充虾青素对运动机体的影响

王 洁 ，阮英朝 ，吴丽君

虾青素是一种存在于藻类中的天然抗氧化剂。虾青素对一些慢性病及神经退行性疾病等方面具有良好的治疗和预防作用。在体育运动领域，从多方面研究表明，虾青素可以作为运动氧化应激的候选补剂和保健品。

虾青素；运动；抗氧化；肌肉耐力；骨骼肌

前言

天然虾青素，是一种天然抗氧化剂，可以由植物、细菌、一些真菌和绿藻合成。虾青素也可以从甲壳类副产品中提取，包括虾、螯虾、螃蟹和龙虾。它被瑞典健康食品委员会顾问批准为抗氧化食品补充剂，并被允许作为鲑鱼饲料中的食品着色剂，由美国食品和药物管理局用于色素沉着。在抗氧化性方面，虾青素的抗氧化活性比维生素E高几倍，比其他类胡萝卜素高10倍，如：玉米黄质，叶黄素，β-胡萝卜素和角黄素。β-胡萝卜素的生物利用度低于虾青素和叶黄素。虾青素是独特的，因为它比其他叶黄素具有更多的羟基，这可能是解释其对人类有益的优越的抗氧化活性和其更多样化的生物活性的原因所在。在临床治疗方面，据大量实验证明，虾青素被当做营养剂添加剂并且医学将其应用治疗针对诸如年龄相关性黄斑变性，炎症，癌症，幽门螺杆菌感染的疾病。近几年，虾青素已经在运动领域有所研究，说明其多种生物活性的广阔的发展前景。

1 虾青素与运动机体体重

体重可以用来作为评定长期运动训练大鼠机能影响的一个重要指标[1]。Saravanan Bhuvaneswari等研究提示虾青素能限制大鼠体重的增加[2]。沈宁的研究表明，补充虾青素可以使大鼠体重下降，这可能与虾青素能引起机体的组成成分发生改变有关，从而减轻机体的体重；运动配合虾青素的大鼠也有体重下降的趋势，可能的原因是一方面与大鼠长期运动训练使机体出现了负氮平衡有关，另一方面是两者之间产生了协同作用[3]。田小宝等的研究也出现了相同的结果，说明虾青素结合运动能有效的控制大鼠体重的增加，相对降低大鼠体重[4]，出现这一现象的原因可能是在骨骼肌组织内积聚了虾青素，减弱了骨骼肌内脂质过氧化，改变了骨骼肌细胞内的氧化还原平衡状态。当然，也有实验出现了不一致的结果，陈东方等研究表示虾青素对小鼠体重无明显的影响，这可能与运动方式相关，疲劳模型的建立需要一定强度的运动，在此过程中，小鼠出现了体重增长缓慢的结果[5]。

2 虾青素与运动机体抗氧化能力

Harman早在1956年就提出了自由基学说，自由基可以在正常生物体内独立存在，并与体内多种生物分子发生一系列自由基“损伤反应”[6]。机体在急性大强度运动时耗氧增加、缺血缺氧、抗氧化酶消耗增多会导致机体内自由基的大量产生。因此，机体抗氧化能力暂时下降、血乳酸含量急剧升高、血尿酸含量略降低。吴丽君等的研究提示预先补充虾青素，可以清除急性大强度运动后体内产生的自由基，加快恢复运动后机体的抗氧化能力，明显降低运动后机体血乳酸上升幅度并加快恢复期乳酸的清除，还可减缓运动后机体血尿酸升高的幅度[7]。WOIF发现[8]，在氧化应激条件下虾青素不仅能够维持较高的线粒体膜电位和呼吸刺激，还能改善线粒体功能和氧化还原状态。游离态的虾青素通过与自由基发生反应消除自由基，从而提高机体的抗氧化能力。虾青素还可以可预先降低机体在安静状态下的乳酸含量，抑制由急性大强度运动导致的乳酸生成，加速运动后机体内乳酸的清除。虾青素对于急性大强度运动后机体内血尿酸值的升高具有控制作用，这一现象可能与机体补充虾青素可有效提高人体的抗氧化能力有关。Lieke[9]对32名训练有素的男性自行车运动员进行了随机双盲试验，受试者接受20mg/天的虾青素或安慰剂4周，随后进行60分钟的中等强度运动(50% Wmax)。结果显示尽管补充虾青素组受试者血浆虾青素浓度大幅增加，但补充虾青素并没有改善训练有素的自行车运动员的抗氧化能力。该作者前期的研究结果表明：长时间的虾青素补充提高人体的总抗氧化能力，减弱丙二醛(MDA)和脂质过氧化。本次研究可能与受过良好训练的受试者体内已经显著升高的内源抗氧化能力相关，排除了通过抗氧化剂补充得到进一步改善。说明运动强度的不同会影响虾青素的吸收和作用的发挥，这可能是由于慢性有氧训练客服运动中缺血缺氧以及抗氧化酶消耗增多，为氧的有效利用和能量的有效利用提供代谢基础，因此加强了机体抗自由基的能力。

3 虾青素与运动机体肌肉耐力

氧化应激会损伤蛋白质、脂质、DNA并改变肌肉细胞的功能。增加的氧化应激通过激活促炎症细胞因子引发炎症，导致肌肉疼痛，僵硬和损伤。此外，氧化应激损伤线粒体膜，从而降低了能量产生的能力。机体多达95%的能量是线粒体提供的，主要是通过燃烧碳水化合物和脂肪。由于线粒体功能降低，肌肉的能量就会减少，导致肌肉疲劳；这也是肌肉老化中的主要因素。此外，红细胞(RBC)膜的氧化，其次是较差的运动性和降低的血流量，可能会降低将氧气输送到肌肉的能力。已经证明运动训练增加了RBC膜的氧化[10,11]。红细胞氧化和线粒体功能受损可能最终导致有氧运动能力下降，增加乳酸和疲劳。另外，增加的氧化应激可能会改变肌肉收缩并损害需氧和厌氧通道中的酶，从而导致肌肉力量和疲劳下降。一项随机双盲研究表明，虾青素能增加肌肉的耐力[12]。四十二名健康男性补充虾青素4mg/d，持续 6个月。标准运动试验表明，仅在三个月时，虾青素处理组的平均膝盖弯曲数增加，6个月时已观察到显著改善。此外，Sawaki等证实，每天补充虾青素6mg /d持续4周，结果显示1200米冲刺期间乳酸水平降低[13]。乳酸的形成是由于氧气不足肌肉疲劳；因此，较低水平的乳酸将提高耐力。通过对小鼠的研究进一步支持虾青素对肌肉耐力的影响。 Ikeuchi等发现，与安慰剂和其他抗氧化剂相比，补充有虾青素的小鼠可以游泳相当于更长时间的耗竭[14]。表明虾青素可能导致葡萄糖利用率下降，运动时能量来源于脂肪酸的利用增加。因此，节省的糖原可能成为运动后期的可用能源，因此糖原的使用较慢导致耐力运动性能的提高和延迟疲劳的发生。

4 虾青素与运动机体骨骼肌

虾青素不仅可以保护线粒体和红细胞被氧化，还能保护骨骼肌细胞免受损伤。在小鼠研究中发现运动会增加腿部肌肉的氧化反应和炎症，然而补充虾青素有助于显著防止肌肉的损伤[15]。田小宝等实验发现灌服虾青素可以显著提高大鼠或游泳运动大鼠在安静处死状态下和力竭运动后即刻的Na+-K+ATP酶和Ca2+-Mg2+ATP的活性，提示灌服虾青素结合运动训练可以有效抑制力竭运动后即刻Na+-K+ATP酶和Ca2+-Mg2+ATP的活性下降，保证肌肉的正常收缩与舒张，提高大鼠的运动能力[4]。虾青素还可以通过减少肌肉中的炎症和氧化反应来降低肌肉蛋白酶，僵硬度和疲劳。由于虾青素能够保护肌肉细胞免受损伤，因此可以假设虾青素在衰老中预防肌肉无力(肌营养不良)。Matthew等通过强力抗氧化剂虾青素饲养老年小鼠，目标剂量为300 mg / kg /d，运动训练8周的与未经处理的对照相比显示出骨骼肌力量的显著改善，以及在跑步机测试运动能力明显提高[16]。这些结果表明，改变骨骼肌氧化应激以恢复体内氧化还原平衡是改善因衰老引起的肌肉功能下降的可行策略。

综上，虾青素超强的抗氧化性以及多种生物活性，使其具有较高的应用价值。研究人员对虾青素的兴趣日益增加，在运动医学领域新的发现持续出现。虾青素在人体内的作用机制还不十分清楚，这需要我们进一步的探索。

[1] 王杰龙,陈军,吴明方等.四周有氧耐力运动对小鼠脾脏 CD4+CD25+调节性T细胞诱导表达的实验研究[J]. 体育科学, 2012, 32(4):67-71.

[2] Saravanan Bhuvaneswari,Elumalai Arunkumar,etal.Astaxanthin restricts weight gain,promotes insulin sensitivity and curtails fatty liver disease in mice fed a obesity-promoting diet[J].Process Biochemistry,2010,(45):1406-1414.

[3] 沈宁.补充天然虾青素对递增负荷训练大鼠骨骼肌自由基代谢的影响[J]. 成都体育学院学报, 2014,40(2): 75-79.

[4] 苗小宝,孟昭琴,王美乐. 补充天然虾青素和递增游泳对力竭运动大鼠骨骼肌自由基代谢的影响[J]. 当代体育科技, 2016,6 (35): 25-27.

[5] 陈东方,王海玉,李立. 天然虾青素缓解体力疲劳作用的实验研究[J]. 中国现代医学杂志, 2010, 20(17): 2567-2569.

[6] 田野. 运动生理学高级教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2003. 9.

[7] 吴丽君,郭新明. 虾青素及运动对人体抗氧化能力、血乳酸和血尿酸代谢的影响[J]. 体育科学,2017, 37(1): 62-67, 80.

[8] WOIF A M, ASOH S, HIRANUMA H, et al. Astaxanthin protects mitochondrial redox state and functional integrity against oxidative stress[J]. J Nutritional Biochemistry, 2010,(21):381-389.

[9] 曲洪刚,熊正英.雨生红球藻粉对大强度耐力训练大鼠运动能力影响的机制研究[D].陕西师范大学.2006.

[10] Berzosa C, Gomez-Trullen EM, Piedrafita E et al. Erythrocyte membrane fluidity and indices of plasmatic oxidativedamage after acute physical exercise in humans[J]. Eur J Appl Physiol .2011,111(6):1127-1133.

[11] Brzeszczynska J, Pieniazek A, Gwozdzinski L et al. Structural alterations of erythrocyte membrane components inducedby exhaustive exercise[J]. Appl Physiol Nutr Metab, 2008, 33(6) :1223-1231.

[12] Malmsten CL, Lignell Å (2008)Dietary supplementation with astaxanthin-rich algal meal improvesstrength endurance. - A double blind placebo controlled study in miceCarotenoid Sci 13 20-22.

[13] Sawaki K, Yoshigi H, Aoki K, Koikawa N et al. Sports performance benefits from taking natural astaxanthin[J].J Clin Ther Med, 2002,18(9):73-88.

[14] Ikeuchi, M., Koyama, T., Takahashi, J., Yazawa, K., Effectsof astaxanthin supplementation on exercise-induced fatigue in mice. Biol. Pharm. Bull. 2006, 29, 2106-2110.

[15] Aoi W, Naito Y, Sakuma K, Kuchide M, Tokuda H et al. Astaxanthin limits exercise-induced skeletal and cardiac muscledamage in mice. Antioxid Redox Signal, 2003,5(1): 139-144.

[16] Matthew D. Campbell, Gary Knowles, Kevin Kilroy, Ashton T. Samuleson, Matthew J. Gaffrey, Collin C. White, Terrance J. Kavanagh, Wei-Jun Qian, and David J. Marcinek.Improved Redox State Increases Aged Skeletal Muscle Performance[J].Freeradbiomed.2016,10,201.

EffectsofAstaxanthinSupplementationonExerciseBody

Wang Jie, Ruan Yingchao, Wu Lijun

Astaxanthin is a natural antioxidant presents in algae. For some chronic diseases and neurodegenerative diseases, astaxanthin has a good treatment and prevention. In the field of sports, from a number of studies have shown that astaxanthin can be used as a candidate for exercise oxidative stress supplements and health care products.

astaxanthin; exercise; antioxidant; muscle endurance; skeletal muscle

G804.2

A

1005-0256(2017)11-0168-2

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2017.11.069