递增负荷运动引起运动性血红蛋白低下的特点及机制

来源 :北京体育大学学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:songyonghuan
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  摘 要: 目的:为探讨运动性血红蛋白低下时机体铁代谢、红细胞破坏与血红蛋白下降间的关 系,为运动性血红蛋白低下的发生机制及预防提供依据。方法:随机选取广州体育学院体育 教育系学生30人,男女各15人,进行起始负荷为60%最大心率强度,每周强度递增10%的跑步 运动,5 d/周,4周后测试受试者Hb、Ret、SF、Fer、sTfR和红细胞抗氧化指标MDA、SOD、C A T、GSH-px。结果:4周递增负荷跑步运动后受试者呈现运动性血红蛋白低下,血清铁蛋白持 续性下降,转铁蛋白受体呈下降趋势或不变,但血清铁无明显变化;红细胞抗氧化酶的含量 升高,脂质过氧化产物MDA呈持续增加趋势。结论:4周的递增负荷跑步运动中,红细胞自 由基的生成增加及红细胞抗氧化能力的相对降低引起的红细胞破壞增加可能是运动性血红蛋 白低下的发生原因,而不是由单纯缺铁所致。
  关键词:递增负荷;跑步运动;运动性血红蛋白低下;铁代谢;红细胞破坏 ;抗氧化酶
  中图分类号:G804.7 文献标识码:A 文章编 号:1007-3612(2011)05-0052-04
  The Characteristic and Mechanism of ExerciseInduced Anemia dur ing Increasing Intensity Running
  LIN Wentao,XU Guoqin,WENG Xiquan
  (Provincial Key Laboratory of Exercise Biochemistry, GuangzhouSport University,Guangzhou 510500, Guangdong China)
  Abstract: Purpose: To research the relationship among iron metabolism,red blood cell des truction and hemoglobin decreasing during exerciseinduced anemia,which provid es a basis for the mechanism and prevention of exerciseinduced anemia.Method : 30 students (male 15,female 15) were chose and taken increasing intensity run ning at 60%HRmax,increasing 10%HRmax every week.Four weeks later the blood Hb 、Ret、SF、Fer、sTfR,and MDA、SOD、CAT、GSHpx of RBC were measured.Results:After 4 weeks increasing intensity running,Hb decreases significantly as exerc iseinduced anemia, and serum ferritin declining sustained,transferrin recep tor,a downward trend or the same,but no significant change in serum iron; Thelevels of erythrocyte antioxidant enzymes were elevated,and lipid peroxidatio n MDA showed a tend of increasing. Conclusion: During the four weeks increasingintensity running,the increased free radicals and the lowered antioxidant capa city of red blood cell maybe the main reasons of exerciseinduced anemia,rath er than simply iron deficiency.
  Key words: increasing intensity; running; exerciseinduced anemia; ironmetabolism; red blood cell destruction; antioxidant enzymes
  运动性贫血极大地影响运动员尤其是体能类项目运动员的运动能力发挥。虽然在运动训练过 程中发生实质性的贫血较少,但在大强度大运动量训练期间,容易造成运动员血红蛋白浓度 降低达10%以上,形成相对贫血状态,许多学者称之为运动性血红蛋白低下[1,2] 。目 前认为,运动训练引起血红蛋白降低的原因有两个方面,一方面在运动训练过程中运动应激 的作用使红细胞再生受到影响,另一方面是运动训练所导致的各种理化因素的改变使红细胞 破坏增加,但其机制还不甚清楚,许多研究还处在动物实验阶段。本研究通过体育学院学生 进行递增负荷跑步运动造成运动性血红蛋白低下过程中血清铁代谢、网织红细胞及红细胞自 由基的变化,探讨运动性血红蛋白低下时机体铁代谢、红细胞破坏与血红蛋白下降间的关系 ,为运动性血红蛋白低下的发生机制及预防提供依据。
  1 实验对象与方法
  1.1 实验对象 广州体育学院体育教育系学生30人,其中男15人、女15人,年龄21~23岁之间,所有受 试者身体健康,均有一定训练素质。其一般情况见表1。表1 实验对象一般情况组别人数/人 身高/cm体重/kg血红蛋白浓度/g•L-1男性实验组15175.05±3.9865.23±6.52153.7±9.0女性实验组15165.40±5.1256.43±5.30137.6±11.81.2 运动方式及方法实验时间共4周,采用递增负荷强度,每周均以一定的强度进行跑步运动5 d,以最大心率( 220-年龄)时的强度定为100%强度,各周中每天的运动强度、每次运动时间和次数分别是: 第一周为60%最大强度、30 min /次、运动2次,第二周为70%最大强度、20 min/次、运动3次,第三周为80%最大强度、12 min /次、运动4次,第四周为90%最大强度、8 min / 次、运动6次,所有次间的间歇时间均为5 min。跑步期间学生均佩带心率遥测仪进行心率监 测和控制负荷强度。
   1.3 指标测试方法在实验前及递增负荷跑步过程中的每周末取静脉血,EDTA抗凝,采用德国Bayer公司ADV IA120型全血细胞分析仪测试运动员网织红细胞,全血离心取红细胞并洗涤两次,采用南京 建成SOD、MDA、CAT、GSH-px测试试剂盒,测试红细胞中SOD、MDA、CAT、GSH-px的含量。离 心后将血清分离开来,血清铁(SF)和可溶性转铁蛋白受体(sTfR)采用日立7020全自动生 化分析仪进行测试,铁蛋白(Fer)由美国beckman coulter公司access immunoassay syste m分析仪及配套试剂盒进行测试。
   1.4 数据处理 所有数据用SPSS11.0进行统计,采用配对样本T检验,差异显著性标准为P<0.05,极 显著性标准为P<0.01。各数据均用平均数±标准差来表示。
  2 结 果
  2.1 递增负荷跑步运动对受试者血红蛋白及网织红细胞的影响变化 受试者在递增负荷跑步期间,男女性受试者的血红蛋白均呈进行性下降, 至第四周末时已极显著性低于运动前10%以上,出现明显的运动性血红蛋白低下,尤其是女 性受试者更甚。男性网织红细胞计数呈降低趋势,网织红细胞百分比呈升高趋势,运动第一 周末网织红细胞计数与运动前比较有显著性降低(P<0.05),其余差异均无显著性意 义;女性网织红细胞计数在递增负荷运动的4周期间变化不大,但网织红细胞百分比呈升高 的趋势,递增负荷运动第三周末显著性高于运动前(P<0.05)(表2)。
  2.2 递增负荷跑步运动对受试者转铁蛋白(Fer)、血清铁(SF)和可溶性转铁蛋白受体 (sTfR)的影响 实验发现,在递增负荷的4周过程中,男性 受试者在运动后第一周末血清铁蛋白有所升高,随后持续性下降。经统计学检验,第一周末 铁蛋白的升高有显著性意义(P<0.05),自第二周开始,每周末铁蛋白均呈显著性降低 (P<0.05);女性受试者血清铁蛋白在递增负荷运动过程中呈进行性降低,与运动前相比 有极显著性意义(P<0.01)。男女受试者在整个递增负荷运动过程中血清铁虽有些变化, 但经统计学检验其差异均无显著性意义(P>0.05)。男性受试者sTfR在整个递增负荷跑 步运动期间均呈降低趋势,自每二周末开始sTfR均极显著性低于运动前,而女性受试者在整 个递增负荷期间sTfR变化不大(表3)。
  2.3 递增负荷跑步运动对受试者红细胞自由基代谢的影响在递增负荷跑步运动过程中,无论是男性受试者还是女性受试者,其红细 胞抗氧化酶SOD、GSH-px和CAT均呈现上升趋势。其中男女性受试者第二周、第三周、第四周 红细胞SOD均显著性高于运动前;红细胞CAT在运动第一周末有所下降,随后呈上升趋势,到 第三周及第四周末时已极显著性高于运动前及运动第二周末红细胞CAT水平;红细胞GSH-px 第三周末、第四周末红细胞GSH-px均极显著性高于运动前和运动第二周末(P<0.01) ,第四周末虽低于第三周末,但无统计学意义(表4)。
  与此同时,在递增强度负荷的过程中,无论是男性还是女性受试者,红细胞MDA均呈一 致的变化趋势。在递增负荷运动的前两周,男女受试者红细胞MDA均呈升高趋势,第二周红 细胞MDA值明显高于运动前(P<0.05),第三周末红细胞MDA稍有降低,大强度运动的 第四周末红细胞MDA又极显著性升高(P<0.01)。
  3 分析与讨论
   3.1 递增负荷跑步运动导致运动性血红蛋白低下时网织红细胞的变化 较多研究表明,高撞击性运动如跑步、自行车、游泳等耐力性运动易导致运动性贫血 [3],并认为红细胞在血管内破坏增加,胃肠血液丢失[4],以及铁代谢的 改变可能是运动 性贫 血发生的主要原因,且与运动强度及运动量的大小高度相关。本研究采用递增负荷的跑步运 动4周,对受试者的血红蛋白跟踪监测发现,经过四周的递增负荷跑步运动后,男女受试者 血红蛋白均呈进行性下降,且下降均超10%以上,呈现明显的运动性血红蛋白低下,尤其是 女性受试者更甚,表明长时间大强度大运动量跑步运动容易造成运动性血红蛋白降低。网织红细胞可反映骨髓红细胞系增生的情况,可间接反映骨髓的造血功能情况。在运动 性血红蛋白低下发生过程中,网织红细胞的变化倍受关注。Duca等[5]研究发现,8 名健康男 性经半个马拉松赛跑后48 h,血液中网织红细胞计数即有显著性上升;血清铁和血清铁蛋白 保持不变,而血清中MDA水平有极显著性增加,认为马拉松运动员红细胞生成的改变是包括 造血系统、溶血和氧化应激等多种因素相互作用所致。Banfi等研究表明[6],优秀 橄榄球运 动员经过一个赛季的大强度运动训练后发现血管内溶血的表现,血红蛋白和平均红细胞体积 降低,但并没发现网织红细胞增加。有关长时间递增负荷运动对网织红细胞的影响的人体实验还未见研究。本研究发现,在 四周的递增负荷跑步运动过程中,男性和女性受试者网织红细胞计数呈降低的趋势,但经统 计学检验差异无显著性意义。但网织红细胞百分比则呈升高的趋势,且女性网织红细胞百分 比在递增负荷运动第三周末显著性高于运动前(P<0.05),表明四周的递增负荷跑步 运动造 成运动性血红蛋白低下的同时,已刺激骨髓造血,红细胞增生有所增加,尤其是女性受试者 。
   3.2 递增负荷跑步运动对血清铁代谢的影响血清铁、铁蛋白与红细胞再生能力悉悉相关。近年来有研究表明,血清转铁蛋白受体是 检测铁缺乏的特异性指标[7],在大强度运动训练与比赛负荷期间,网织红细胞和s TFR(可 溶性转铁蛋白受体)是研究运动员铁代谢中最为敏感的血液学参数变量[8],转铁 蛋白及其 受体含量增加,表明此时机体加强了铁元素向组织的转运。运动引起的铁缺乏可能与铁摄入 相对不足以及运动导致的铁吸收率下降,汗铁、胃肠道铁、尿铁等丢失加剧有关。
  本研究结果表明,在递增负荷跑步运动期间,男性受试者在运动后第一周末血清铁蛋白 有显著性升高(P<0.05),随后每周末铁蛋白均持续性显著性下降(P<0.05),但血清 铁却 在递增负荷跑步运动期间却无明显变化,而可溶性转铁蛋白受体却显著降低。對于女性受试 者来说,血清铁蛋白在递增负荷运动过程中均呈显著性下降(P<0.05),但在递增负荷 的跑 步运动期间血清铁和血清可溶性转铁蛋白受体均无明显变化。男性第一周铁蛋白升高其原因 可能为经一周的运动后男性受试者体内铁蛋白被动员而释放入血,随后血清铁蛋白持续性下 降,女性受试者铁蛋白在整个递增负荷期间均呈持续性降低,而男女性血清铁均无显著变化 ,说明在递增负荷运动过程中,男女受试者的体内储存铁均有显著性下降,却并没有造成临 床上的缺铁,表明四周的递增负荷跑步运动不影响血清铁的改变,而会造成血清铁蛋白的显 著降低,使机体处于缺铁性贫血前期,说明若再进行大强度的训练,将会使受试者的血红蛋 白造成更严重的下降,呈现典型的缺铁性贫血的表现。许多研究表明,运动训练引起运动性铁缺乏和运动性血红蛋白降低呈现明显的性别差异,女 性运动员由于身体自身原因和运动训练类型的不同,更容易产生铁缺乏[9]。Di等 调查发现,约1/5的非职业女性运动员存在贫血、1/3的女性运动员存在铁缺乏。其原因并不 是因为运动训练本身,而是因为饮食中铁摄入量不足和月经所致[10]。规则的运动 训练不会引起非职业女性运动员的贫血发生率和铁缺乏的增加,但对铁代谢状态有极大影响 ,会减少血清铁和转铁蛋白饱和度,升高sTfR[11]。因而对女运动员等存在严重缺 铁风险的特殊运动人群和运动项目来说,补铁有着很重要的意义[12]。在本研究中 我们还发现,在四周递增负荷跑步运动致运动性血红蛋白低下过程中,男性受试者血清可溶 性转铁蛋白受体在大强度运动后期显著降低,而女性受试者却变化不大。其原因可能为大强 度运动时红细胞在血管内和组织中破坏增加,使男性的肝脏等铁贮存器官中并不缺铁甚至呈 铁增高状态,因而可溶性转铁蛋白受体降低。
   3.3 递增负荷跑步运动对红细胞抗氧化酶的影响 抗氧化酶SOD 、GSH-PX和CAT等对机体的氧化与抗氧化平衡起着至关重要的作用。许多研究表明[13- 16],耐力运动能够引起机体SOD、GSH-PX和CAT等酶活力的增加,其原 因可能为耐力运动后机体自由基浓度的升高,激发了机体的抗氧化系统所致。我们研究表明 ,在4周递增负荷跑步运动过程中,男性和女性受试者红细胞SOD和GSH-px均显著上升,红细 胞CAT也自第二周开始也呈显著上升趋势,但到第四周末有所下降,说明递增负荷跑步运动 造成机体自由基大量生成,进而激活了机体的抗氧化系统,使红细胞内的SOD、GSH-px发生 适应性变化,酶的含量和活性提高,这种提高的程度在运动第三周时部分抵御运动所造成的 红细胞内自由基的增加,但在运动的第四周,由于运动强度过大,抗氧化酶的活性增加不足 抵抗自由基的生成增加,抑或第四周大强度训练造成红细胞内PH值的下降抑制了抗氧化酶活 性的提高,因而使红细胞抗氧化酶SOD、GSH-px、CAT的活性有所降低,红细胞膜脂质过氧化 的程度增加。总观红细胞的脂质过氧化程度及抗氧化酶活性的变化,在递增负荷运动期间,红细胞抗 氧化酶系统的含量均呈增加趋势。与此同时,红细胞自由基的代谢产物MDA在整个递增负荷 运动期间均呈升高趋势,仅在第三周末稍有下降,但在整个过程中红细胞MDA水平依然显著 性高于运动前和运动第一周末,提示在递增负荷运动过程中红细胞自由基的明显增加,造成 红细胞膜刚性增强,变形能力下降而容易导致运动性血红蛋白破坏增加。推测在四周的递增 负荷运动过程中,红细胞自由基的生成增加及红细胞抗氧化能力的相对降低是红细胞破坏增 加及运动性血红蛋白低下的主要原因。
  4 结 论
   4周的递增负荷运动可造成机体运动性血红蛋白低下,但并不影响机体血清铁的含量变化, 而血清铁蛋白却持续性下降,
  )血清转铁蛋白受体呈下降趋势或不变;与此同时, 红细胞 抗氧化酶的含量升高,脂质过氧化产物MDA在递增负荷运动过程中呈持续增加趋势,在大强 度运动的第四周依然保持在高水平状态。表明在四周的递增负荷运动过程中,红细胞自由基 的生成增加及红细胞抗氧化能力的相对降低引起的红细胞破坏增加可能是运动性血红蛋白低 下的发生原因,而不是由单纯缺铁所致。
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