维生素对运动性疲劳影响的研究进展

关阳　戴炜　修雪婧　李惠子

摘 要：目的：分析维生素（维生素A、D、C、E、K、B族维生素）对运动性疲劳的影响，为通过补充维生素对运动性疲劳进行规范化管理提供科学依据。方法：通过查阅Web of Science、CNKI、PubMed等数据库对运动性疲劳研究的国内外文献进行搜集、整理、提炼，并做出综合性介绍和阐述。结果：补充维生素A、B族维生素可以延缓疲劳的发生，促进疲劳的恢复；维生素C、E单独使用和/或联合使用对肌肉质量和力量的研究结果并不一致，长期大量补充维生素C、E会损伤机体适应性，影响运动表现；维生素D、K对骨骼健康有益，但有效改善肌肉损伤的剂量还仍需进一步研究。结论：维生素对于运动性疲劳的发生发展具有重要作用，通过维生素补充来抗疲劳方法的原理及方式方法还有待进一步研究，应该在系统评估和严格监管下进行。

关键词：运动性疲劳;维生素;氧化应激

运动性疲劳是一个复杂的、多因素、多阶段过程，包括神经递质介导的中枢神经系统疲劳、能量不足介导的肌肉收缩能力下降以及活性氧过多介导的肌损伤等。对于参加军事任务的作战人员，增加训练负荷，才能锤炼出更好的战斗力，但长期和高强度的训练和运动，会让身体疲劳，导致身体机能下降、肌肉损伤，发生训练伤的几率增加。近年来研究表明，某些营养素与运动性疲劳关系密切，补充营养素对提高训练人员抗氧化能力，保持身体的训练状态，延缓疲劳具有重要作用。

1 运动性疲劳的发生

运动性疲劳是训练时正常的反应，是由于体力负荷超过了身体承受能力而导致身体机能减退的现象。目前，运动性疲劳分为运动性中枢性疲劳（运动神经元、神经递质）和运动性外周疲劳（骨骼肌细胞）。其中运动性疲劳是影响训练效果、发生训练伤的主要原因。主要表现在机体，由于血液中乳酸、尿素氮、氧自由基等代谢产物的积累，导致机体功能发生变化，如运动缓慢、动作不协调、不敏捷等。运动性疲劳的假说机制很多，如能源耗竭学说、代谢产物堆积理论、内环境稳态失衡学说、保护性抑制学说、自由基理论等。剧烈运动或训练时活性氧的过度形成和脂质过氧化强度的增加，会损害细胞的结构和成分，造成运动性疲劳的发生。某些营养素或膳食来源的生物活性剂，能够维持多种酶的正常功能并防止氧化应激，具有延缓疲劳的作用。如果机体缺乏这些物质，导致抗氧化系统效率降低，不仅会导致运动能力下降[1-4]，还会导致各种病理状况和训练伤的发生。其中维生素对于延缓运动性疲劳和提高训练水平具有重要作用。

2 维生素与运动性疲劳的关系

2.1 维生素A

维生素A是包括视黄醇、棕榈酸视黄酯和β-胡萝卜素等各种脂溶性物质的总称，其各种代谢产物对视力、细胞分化、上皮屏障功能和免疫功能至关重要。类胡萝卜素中β-胡萝卜素是目前已知的作用最强的单线态氧清除剂，如果维生素A缺乏，抗氧化能力会显著减弱[5]。在剧烈运动时，自由基或氧化氮物质活动增强，可能会抑制肌肉收缩功能，从而导致肌肉疲劳和功能受损。关于维生素A与延缓运动性疲劳的研究较少，在新冠病毒感染后，补充维生素A可以有效改善一些临床症状（虚弱和疲劳，发烧、身体疼痛），适当提高机体的抗氧化状态，抑制运动中氧自由基的生成，延缓疲劳的发生[6-7]。研究发现，适量加入维生素A可一定程度上改善大鼠体内维生素的储存水平，并提高机体抗氧化能力[5]。类胡萝卜素中一种有效抗氧化剂是虾青素，它是一种酮式类胡萝卜素。虾青素不仅能减少肌肉中乳酸的积累，降低酸中毒的严重程度，还可以限制自由基氧化过程，并且能增加谷胱甘肽的含量，继而保护细胞膜免受活性氧的侵害。长期服用（几个月）4mg/d的虾青素（最佳推荐剂量為2～4mg/d），可提高运动员的身体训练能力和对剧烈运动的耐受性[3]。维生素A成人每日需要800 μg/d，低强度和中等强度运动建议补充量2～3mg/d，高等强度运动补充3～6mg/d[8]，可通过合理膳食和营养补充剂中获得。

2.2 B族维生素

运动或训练时，因为流汗较多，会导致部分水溶性维生素的流失，尤其是B族维生素。B族维生素参与细胞产生能量过程的多个环节，对提升耐力有重要作用。维生素B1以游离硫胺素和各种磷化形式存在，参与柠檬酸循环[9]。维生素B1能促进糖原的有氧代谢，提高运动能力和延长耐力，同时加快清除乳酸堆积，减少运动后的酸痛、肿胀感，促进疲劳恢复。当维生素B1缺乏时，会导致柠檬酸循环发生障碍，糖的有氧和无氧供能系统紊乱，引起乳酸堆积，使运动员容易产生疲劳，运动能力显著下降[10，15]。维生素B2在对碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢至关重要的氧化还原反应中当载体，缺乏时诱发贫血引起疲劳[11-15]。维生素B3含有尼克酸和尼克酰胺，参与细胞内钙释放的控制。在摄入不足时会使人食欲不振、疲劳和冷漠，影响训练人员有氧供能系统，产生线粒体功能障碍，导致肌肉减少，增加运动性疲劳[12]。维生素B5可以运送葡萄糖给肌肉缓解疲劳，缺乏时会头痛失眠，并且在日常运动后会导致疲劳。研究显示，每天补充2g泛酸维持2周，受过训练的长跑运动员能够更好地利用氧气，减少乳酸堆积，运动表现更好[15]；每天补充4g泛酸，持续4周后，疲劳症状减轻或消失[8]。维生素B6在蛋白质的代谢过程中起调控作用，增加肌肉质量，提升耐力水平，缺乏会引起虚弱、疲劳，这可能是由于血红蛋白合成缺陷导致小细胞性贫血引起[12]。Vander Beek等[16]让运动员服用维生素B1、B2、B6、C仅能满足需要量1/3的饮食，8周后，血液中这4种维生素表现出轻中度缺乏，发现有氧运动能力下降16%，无氧运动能力下降24%。当再以维生素需要量多1倍的进行补充2周后，运动能力得到部分恢复，但仍未达到实验前水平，这可能与体内已经发生了维生素缺乏，短期得不到纠正有关。因此，在训练前要纠正B族维生素缺乏状态，至少应在训练的3周前补充，补充的时间太短不起作用。缺乏维生素B9可导致巨幼红细胞性贫血，有氧代谢降低，能量释放减少，产生疲劳，降低运动能力[12，18]。研究报道，对地中海贫血儿童补充叶酸（1mg/d，持续3个月），报告显示疲劳感减少[15]。缺乏维生素B12（钴胺素）可导致能量和运动耐力下降，并伴有疲劳和呼吸短促，补充维生素B12后，症状消退，其剂量和途径取决于缺乏的原因和严重程度[17-18]。大多数B族维生素的缺乏都与身体疲劳有关，但边缘性缺乏引起的症状经常被忽视[19]。维生素B1成人推荐摄入量为1.2～2.1mg/d，参训人员2.5～5.0mg/d。世界卫生组织维生素B2的推荐量为0.5mg/1 000cal，耐力运动补充量应为4mg/d，高强度运动补充量可增加至8mg/d[8]。关于训练人员或运动员补充维生素B3、维生素B6、维生素B9及维生素B12的数据较少，对于我国普通成人[20]，维生素B3推荐摄入量男性15mg NE/d、女性12mg NE/d，维生素B6推荐摄入量男性2.0mg/d、女性1.6mg/d，维生素B9推荐摄入量400μg/d，维生素B12推荐摄入量2.4μg/d。

2.3 维生素C

维生素 C是缓解氧化应激下的肌肉损伤的重要营养素，是一种被视为在运动中恢复抗氧化保护和减少疲劳的有效抗氧化剂。2020年，Welch等[21]对2 570例女性进行食物频次膳食调查发现，维生素C摄入量与年龄＜65岁女性群体的骨骼肌质量呈正比。维生素C在中度缺乏的症状包括疲劳、易怒、肌肉疼痛，在维生素C充足时骨骼肌质量更好、疲劳程度更低。一项研究显示，20名肥胖成人持续4周每天口服500mg维生素C或安慰剂，在接受维生素C治疗的受试者中，中等强度运动时感觉用力的等级和全身疲劳评分显著降低[15]。另一项研究中，44名工人连续2周每天口服6g维生素C，血液中的维生素C从42.9mol/L增加到68.6mol/L显著增加，报告疲劳感较低[15]。一项随机试验中，141名年龄在20～49岁的办公室工作人员接受了10g维生素C的一次性静脉注射，干预2h后观察，维生素C治疗组的疲劳评分显著降低。尽管有证据表明补充维生素C抗氧化剂可以提高耐力，但维生素C对运动能力影响的机制仍有待研究[21-23]。一些研究表明，短期补充维生素C对运动诱导的氧化应激和炎症有保护作用，长期补充维生素C可以观察到对脂质过氧化有抑制作用[15，24-25]。维生素C正常人推荐量为50～100mg/d，低强度运动补充100～140mg/d、中等强度运动补充140～200mg/d、高等强度运动补充600～800mg/d[26]。

2.4 维生素E

美国运动医学院发现，运动员普遍认为补充抗氧化剂如维生素C、E，可以提高运动成绩[19，23]。运动员的饮食中补充维生素E具有特殊的作用，在维生素E的直接参与下，电子通过线粒体中的呼吸链运输，许多酶的功能，由于抗氧化特性，实现了活性氧形式的中和。成年人每天对维生素E的需求为15mg，但对于承受高强度负荷和氧化压力的运动员来说远远不足。研究表明，赛艇运动员单次服用1 000mg的维生素E后，氧化应激的强度会降低[21]。Ethan Lowry等[23]证明了补充维生素C和维生素E组合，可以有效改善肌肉疼痛，身体的氧化状态、能量产生和炎症标志物得到显著改善。但也有一些证据表明，抗氧化剂补充剂（如维生素C和E）是通过阻断合成代谢信号通路，从而损害运动员对训练已有的适应能力，所以对这些补充剂的使用应特别谨慎。在耐力运动训练时，机体内源性抗氧化剂会增多，为机体提供足够的保护，而无需增加外源性抗氧化剂的摄入量[25]。Madalyn等[25]研究显示，除了在高海拔地区进行训练或者想短期提高运动成绩的运动员外，补充维生素E并明显无益处。对于长期大量补充维生素E损伤了人自身的适应性，还会影响运动表现。

此外，维生素C和E单独使用和/或联合使用对肌肉质量和力量的研究结果也不一致[23-28]。所以建议运动员摄入适量的水果、蔬菜及坚果，这些水果和蔬菜富含维生素、矿物质、植物化学物质及其他生物活性化合物，以满足运动后机体对维生素E、C的推荐摄入量。维生素E中国居民膳食指南建议正常人补充量为7～10mg/d，低强度运动需求量为14～20mg/d、中等强度运动需求量为24～30mg/d、高强度运动需要量为30～50mg/d[4]。

2.5 维生素D

维生素D水平低的人群易出现疲劳、肌肉酸痛和虚弱、血脂异常等症状[29-33]，補充维生素D可以显著改善维生素D缺乏而导致的疲劳[8]。一项研究表明，补充维生素D可能在预防运动员离心性肌肉收缩运动时骨骼肌损伤中发挥重要作用[31]。维生素D可减弱炎症生物标志物，维生素D的状态充足可以缩短骨骼肌损伤的恢复时间。Gabr等[32]研究发现，维生素D血清水平与肌肉疲劳生物标志物存在显著关联，对85例健康老年（64～96岁）受试者，通过运动问卷、血清25-羟维生素D、肌肉疲劳生物标志物（钙、肌酸激酶等）等生化指标，结果发现，肌肉疲劳程度发生率低、肌肉性能（力量强度）好的老年人血液中维生素D水平较高，进行无氧运动较多，因此较高水平的维生素D可能对异常肌肉损伤、改善疲劳有积极预防作用[32-34]。

目前，对于1 500～2 000IU/d的维生素D剂量是否能在长期训练的运动员中维持足够的血清维生素D浓度，以及运动表现所需的最佳水平还存在争议[30，32]。但是低于1 000 IU/d的剂量可能不够，尤其是对于年龄较大的运动员来说。研究表明膳食补充2 000～5 000IU/d的维生素D对骨骼健康和骨骼肌功能有积极影响[28]。然而，并没有具体说明多少剂量的维生素D可以有效改善肌肉损伤。还需要进一步研究证明不同剂量的维生素D补充对骨骼肌功能和运动员最佳表现的关系。

2.6 维生素K

维生素K是蛋白活化的基础，还参与骨钙素的羧化，可调节骨矿物质的积累，限制破骨细胞的产生，进而减少骨密度水平的下降，减少运动时骨折风险[35]。在几种维生素K同系物中，MK-7（维生素K2）有更高的生物利用度，其会增加骨矿物质密度并促进骨骼质量和强度[36]。Van等[37]对55～65岁的633例受试者进行了13年的随访，结果显示，在维生素K低水平女性群体中，她们的握力值更低、小腿围较细、躯体功能差，这也提示维生素K可能参与了肌少症的发生、发展过程，正常水平对维持肌肉力量能产生有益影响。2015年，日本成年男性和女性的维生素K每日平均摄入量增加了近2倍，达到150μg/d[36]。但因为蔬菜中的维生素K1很难被吸收，所以是否能维持正常的骨代谢，维生素K在缓解疲劳的作用机制，均需进一步基础研究。世界卫生组织和粮食及农业组织已将维生素K1的推荐剂量基于1μg/d/kg，设为男性65μg/d、女性55μg/d[38]。

3 结论

维生素参与细胞更新、能量转化、清除体内自由基，具有提高心肺功能，强健骨骼和肌肉等特殊作用。补充维生素在某些条件下已经证明具有提高运动表现和成绩、缓解疲劳等效果。临床对微量营养素在缓解疲劳中作用的共识是，对低或极低摄入量或已经缺乏的患者补充维生素后症状会好转，会在身体疲劳方面产生健康益处，但也有一些关于维生素补充的研究得出了相互矛盾或不确定的结果。同时，维生素补充剂有效剂量应考虑补充的化学形式（影响其生物利用度）和补充的持续时间。因此，通过维生素补充来抗疲劳方法的实施应该建立在系统评估和严格监管下，还有待进一步研究，以确保在缓解疲劳、提高训练或运动成绩的同时，不会对人体造成短期或长期的不良后果。

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Research Progress on Effects of Vitamins on Exercise Fatigue

GUAN Yang 1，DAI Wei1，XIU Xue-jing2，LI Hui-zi1

（1Characteristic Medical Center ，Rocket Army Dietitian Clinic，Beijing 100088 ，China；

2Beijing No.35 High School Swimming Team，Beijing 100032，China）

Abstract：ObjectiveTo introduce the effect of vitamin A，D，C，E，K and B group vitamins on sports fatigue to provide reference for the standardized management of sports fatigue by supplementing vitamins.MethodBy consulting the databases of Web of Science，CNKI，PubMed and so on，this paper collected，sorted out，refined the domestic and foreign literatures on exercise-induced fatigue，and made  comprehensive introduction and elaboration.ResultSupplements of vitamins A and B can delay the onset of fatigue and promote recovery from fatigue. Studies on muscle mass and strength with vitamin C and E alone and/or in combination have been inconsistent. Long-term and large-scale supplementation of vitamin C and E can damage the body adaptability and affect sports performance. Vitamin D and K are beneficial to bone health，but the dose of effective improvement of muscle injury still needs further study.ConclusionVitamin plays an important role in the occurrence and development of exercise-induced fatigue. The principle and methods of anti-fatigue by vitamin supplementation need to be further studied and should be carried out under systematic evaluation and strict supervision.

Keywords：exercise fatigue;vitamin;oxidative stress

基金項目：军委后勤保障部卫生局2021年度卫生防疫防护专项任务（项目编号：21FYFH05）。

并列第一作者：关阳（1983— ），女，硕士，副主任营养师，研究方向：临床营养；戴炜（1990— ），女，学士，主管营养师，研究方向：临床营养。

通信作者：李惠子（1982— ），女，博士，副主任医师，研究方向：临床营养。