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氧化压力的因应之道 | 百科知识

氧化压力的影响

氧化压力是氧化自由基的生成和抗氧化剂防御二者失衡的结果,近年来,许多研究提出很多疾病可能是由氧化压力所引起的。当氧化压力过高,使得防御系统无法抵抗或平衡调节时,就会导致身体的伤害。

规律的运动可以减少慢性疾病的发生,并使人健康长寿。但激烈的运动,反而容易产生大量的自由基,增加氧化压力,体内因而产生活性氧物质,造成潜在的氧化性伤害,而影响正常细胞的功能。老化、免疫系统低下、白内障、心血管疾病、脑部机能障碍、癌症等疾病的发生,都和自由基伤害有关。

自由基是指电子轨道上含有未配对电子的原子、离子、分子或官能基团,可以在人体的任何部位产生。自由基因为拥有未配对的电子,具有极强的化学反应活性,会氧化许多重要的生物分子,像是蛋白质、去氧核醣核酸(DNA)、脂质多元不饱和脂肪酸等,而产生损坏性的过氧化反应,导致细胞结构和功能的损害,丧失良好的氧化平衡,可能使正常细胞的生长成为不受控制的複製,甚至形成癌症。

在细胞老化过程中,细胞粒线体中的电子传递改变,会增加活性氧物质的释放,使细胞失能或死亡。不过,不必太担心!因为正常人体内具有各种可以清除自由基,以减轻损害的抗氧化防御系统,而能维持体内自由基生成和清除之间的动态平衡。

人体内自然生成许多不同的抗氧化酵素,例如过氧化物歧化酶协助把过氧化物转换成过氧化氢,再藉由过氧化氢酶、麸胱苷肽过氧化酶、或抗坏血酸过氧化酶继续还原成水和氧。这些酵素协助人体共同清除过氧化物,防止体内产生过多的自由基或过氧化物。

运动训练的影响

运动强度和持续时间是改变人体抗氧化能力的重要因素。一定时间和强度的运动训练,可以使身体的防御系统对运动产生适应性变化,使体内抗氧化酵素活性明显提高,有利清除因运动所产生的自由基,减缓组织细胞膜中的脂质过氧化反应的程度。运动训练引起的抗氧化能力的改变,在肌肉上的表现尤其明显。

爆发力型运动(无氧运动) 爆发力型的运动会增加自由基的生成,导致自由基清除能力的下降,使过多的自由基累积在体内,而引起疲劳。主要的原因在于爆发力型运动会降低体内维生素E的浓度,而缺乏维生素E会使自由基的生成增加。组织中脂质过氧化物的增加,会造成红血球的损坏、溶血增加,并使得骨骼肌、肝脏粒线体的氧化磷酸化程度降低,导致运动能力的下降。

研究显示,爆发力型的运动会增加骨骼肌、心肌、肝脏、肾脏、胃等组织中的自由基生成,使心肌中的丙二醛在开始运动的24小时后达到高峰。而丙二醛正是脂质过氧化反应的二次代谢产物,经常用来做为细胞膜的脂质过氧化伤害的指标。这说明从事爆发力型运动,像是举重、短跑,应特别注意体内氧化压力是否平衡。

耐力型运动(有氧运动) 有氧运动的训练可以增强身体抗氧化系统的防御能力,降低脂质过氧化物的含量。耐力型的有氧训练运动,可以使身体抵抗氧化损害的抗氧化酶产生保护性适应的变化,进而提高体内自由基的清除效率。实验发现,在为期9周的游泳训练后,可以使小鼠心肌和肝组织中的过氧化物歧化酶、过氧化氢酶和麸胱苷肽过氧化酶的活性增高。这些酶都可以有效地降低体内自由基的生成,维护体内自由基生成和清除之间的平衡。

有氧训练比较不容易使身体受到自由基损伤的主要原因有两方面:(1)有氧训练可以让身体心肺功能增强,减少因为有氧系统过度负荷和组织器官相对缺血、缺氧所导致过量自由基的生成。(2)抗氧化酶是在长期轻度地增强氧化压力的情况(如有氧训练)下诱导产生的。

有氧训练可以使身体的氧化压力程度适当地提高,激发身体抗氧化压力的能力。也就是说抗氧化酶活性升高,使体内的自由基防御系统保持在较高的水準。因此,耐力型的有氧训练,例如长跑、铁人三项等,可引起身体防御性酶的适度增加,提高身体抗自由基损伤的能力。

归纳运动对抗氧化能力影响的因素,主要有下列几种:(1)运动负荷:长时间且较轻的负荷比瞬间爆发力型运动的负荷,有比较小的氧化压力。(2)适应性获得的时间因素:适应性的改变是长期的,抗氧化能力会因为长期停训而下降。(3)训练状态:良好的训练状态可以影响身体抗氧化能力的适应性变化。(4)抗氧化剂的补充:抗氧化能力的适应变化,不仅与运动训练有关,而且受到体内营养状况的影响。

不是动的愈多愈好

运动可以促进血液循环、新陈代谢,帮助降低血脂和减重。每周3次适度的运动,每次的运动强度使心跳速率达到130下左右,持续30分钟,这样是有益健康的。但是运动要量力而为,才不会造成不必要的伤害。

有些人在平时不运动,一运动起来,就过量而不自知,结果愈动愈累,甚至对健康造成反效果。过度的运动会提升体内的氧化压力,自由基的产生遽增,进而影响健康。尤其是运动员,面对长期大量的运动训练,运动时身体能量的需求迅速增加,新陈代谢更旺盛,这时候组织中自由基的生成也随着提高,因此体内所产生的自由基伤害,也较一般人来得大。

一般人体内有清除自由基且会减轻损害的抗氧化防御系统,能够维持体内自由基生成和清除之间的动态平衡。然而随着运动强度和时间的增加,自由基的产生急遽增多,超过了身体清除的能力,组织内抗氧化剂的含量迅速下降,失去平衡,身体产生过多的氧化压力,造成组织的氧化性损伤。这就是运动性氧化压力使得肌肉疲劳的主要原因之一。

适量且正确的运动

剧烈运动会消耗肌肉中的抗氧化酶,进而降低总抗氧化能力。为了健康和延缓衰老,须掌握合适的运动强度、运动量、运动时间和符合科学的运动方法。可以选择一些比较轻鬆的运动项目,像是散步、健身操、舞蹈、游泳等对身心有良好刺激的体育活动,并长期不间断地持续下去,可以增强身体抗氧化的防御功能,延缓老化。因此,应从多方面评估运动训练负荷,防止过度训练的发生,而达到运动强身的目的。

至于如何合理而有效地安排适性的健身运动,可以参考以下建议:

  1. 根据年龄和性别选择适宜的运动项目。
  2. 确定合适的运动强度。运动强度主要用心跳速率作指标,最好能控制在每分钟130下左右。
  3. 确定运动时间。健身运动的时间应不少于8分钟,一般控制在20至60分钟之间最好。运动量由运动强度和运动时间共同决定,运动强度大时,持续时间应比较短。
  4. 运动频率。以增强肌肉力量为目的的人,也就是从事重量训练的人,每周安排2次最好。以保持健康体能为目的的人,每周可以有3~5次。但是,最重要的是养成良好而且规律的运动习惯。
  5. 运动中,应随时注意身体的变化,不断地修改运动方式。

因此,正确的运动应选择合适的运动方式和运动强度,并且把运动和营养的需求结合起来,循序渐进,持之以恆,才能对身体各器官及免疫功能产生良好的效应。

适量地补充抗氧化剂

「运动性氧化压力」主要指运动时氧化压力升高,导致组织的抗氧化剂分解或者被大量地消耗掉,继而使抗氧化剂浓度降低而失衡。因此,适当地补充抗氧化剂以强化体内清除氧化自由基的防御能力是必要的。

运动员的营养目标是期望能获得足够的能量及摄取适当的营养素,以维持适当的肌肉和体脂肪。在竞赛前,肝醣储存和维持体液平衡是最重要的。摄取足够的抗氧化营养素,则是长期性的工作。

从经过连续4天比赛的马拉松选手中,发现在前3天,这些选手的肌酸激酶浓度显着地增加,表示他们的肌肉正受到某种程度的损害。到了第4天,肌酸激酶的浓度才开始下降。

另一方面,研究结果也显示氧化压力容易造成去氧核醣核酸的破坏。8-氢氧-2'-去氧鸟粪嘌呤核苷是去氧核醣核酸因为自由基所造成的氧化性伤害产物中,含量最多的一种,因为可以显示出极低量的去氧核醣核酸氧化性伤害,所以经常用来做为侦测去氧核醣核酸氧化性伤害的工具。

马拉松选手尿液中的8-氢氧-2'-去氧鸟粪嘌呤核苷浓度,在第1天跑完后会上升,到第3天才下降,且显着地比前两天的浓度还低。这结果显示他们体内的抗氧化能力及修复系统还不能应付第1天的竞赛,第2天也没有任何改变,一直到第3天及第4天以后,体内抗氧化能力及修复系统才能有效地除去8-氢氧-2'-去氧鸟粪嘌呤核苷,避免其含量上升。

这正是因为体内的适应能力,使得去氧核醣核酸不会受到过度的氧化性损害。因此,重複相同的耐力运动所造成的运动氧化伤害,并不会造成尿液中8-氢氧-2'-去氧鸟粪嘌呤核苷浓度持续升高。

同时磷酸肌酸和碳水化合物的耗竭,以及肌肉内乳酸的堆积,都是影响耐力运动产生疲劳的潜在因素。因此建议应摄取更充足的营养以减缓疲劳,这些营养素包括脂溶性及水溶性的抗氧化剂。脂溶性抗氧化剂包括维生素E、类黄酮素、类胡萝蔔素、多酚等,主要存在于细胞膜中,保护细胞膜免受氧化自由基的攻击。水溶性抗氧化剂包括维生素C、麸胱苷肽等,存在于细胞质液、粒线体或细胞外液中。

在2000年,有学者指出服用茄红素补充品对于运动引起的气喘,具有保护及缓和的效果。20名会因为运动而导致气喘的病患,每天补充30毫克的茄红素,一共连续7天,其中的11位病患的气喘发生率下降。因此认为服用茄红素,可以改善运动所引发的气喘。

钙、镁、磷和铁对于维持人体内的各种机能,扮演着非常重要的角色,像是骨骼的矿质化、维持血液的携氧量、提供许多酵素系统的辅助因子,以及维持肌肉运动的神经传导。但是许多女性运动员的钙摄量,往往少于每日建议摄取量(1,000~1,200毫克)。最值得关注的是正处在青春期的体操及举重运动员,可能因为缺乏钙而产生骨折。

运动员体内锰和磷不足的情况比较少见。但在限制热量饮食的运动选手中,例如跆拳道选手,可能会因摄取不足,而发生肌肉痉挛与影响肌肉伸张的强度。铁的耗竭普遍发生在女性及长跑运动员的身上,补充铁有益于健康及维持足够的血液携氧量。为了维持身体内这些矿物质的最适当含量,应该摄取富含这些营养素的食物,包括奶类製品、高铁食物及大量的蔬果。

各种抗氧化食品

乙种胡萝蔔素 在人体内可以转变成维生素A,多吃乙种胡萝蔔素比直接补充大量的维生素A还安全,因为高剂量的维生素A可能引起神经和肝脏的毒性作用。富含乙种胡萝蔔素的食物有南瓜、肝脏、蛋黄、牛乳、胡萝蔔、菠菜、南瓜、甘薯、黄色或橘色甜椒、木瓜、芒果等。

维生素C 水溶性的维生素C容易受到热和氧化的影响而裂解,以生食的方式食用富含维生素C的新鲜食物最恰当。富含维生素C的食物有柑橘类的水果,例如橘子、柳橙、柠檬、葡萄柚等,另外番石榴、奇异果等和大部分绿色蔬菜,像是空心菜、芥菜、青椒等,也都含有丰富的维生素C。

维生素E 维生素E可以溶于脂肪,也就是说,它可以稳定地和脂肪共存在体内,不会受到活性氧物质的损伤,能够有效地抑制自由基的形成。富含维生素E的食物有芝麻、核桃、小麦胚芽、各种植物油等。

 硒可以增加抗氧化自由基形成的几种酵素例如麸胱启 过氧化酶的活性。虽然,硒在人体内有重要的功用,但大量地补充硒可能导致硒中毒。富含硒的食物有全榖类、麦芽、大蒜和洋葱等。

综合维生素和矿物质锭 根据经验,大部分的运动员无法做到均衡的饮食,因此建议运动员最好每日服用适量的综合维生素和矿物质锭。

茄红素 最好每天可以摄取25毫克的茄红素。吃番茄酱、番茄汁、番茄汤等食品,比生吃番茄有更好的茄红素吸收效果。

橄榄树叶萃取物 橄榄树叶萃取物富含维生素E、多酚、磷、铁、维生素C和具有抗菌及抗氧化作用的橄榄苦素等成分。橄榄苦素是一种多酚类物质,也是橄榄树对抗疾病的主要成分。近年来许多研究显示,橄榄叶的萃取物具有增加冠状动脉血流量、缓和心律不整、预防肠道痉挛等功能。

其他的保健食品 葡萄籽、Q10辅酵素、刺五加、松树皮、硫辛酸等,都是近年来比较热门的抗氧化营养补充品。

适度的运动可以增强身体的抗氧化能力,但长时间且剧烈的运动,反而容易导致氧化压力。为了防止运动损伤、提高运动能力,运动员应适当地食用含抗过氧化作用营养素的食物,或额外补充含这些营养素的锭片,来提高体内抗氧化物的浓度,以增强抗氧化能力,减少在高强度运动训练中所产生的氧化压力。

但是最近的研究报告对摄取过量的抗氧化剂,发出值得注意的警告,例如过量的麸胱苷肽过氧化酶反而会引起第二型的糖尿病。因此,含抗过氧化作用营养素食物的摄取量,也不可以漫无目的地增加。

因为摄食习惯、生活方式和遗传因素的差异,对氧化压力的敏感性也有个体上的差异。因此,抗氧化剂的补充量也应该个体化,而且要注意抗氧化剂的生物利用率。选择合适的运动方式和运动强度,从膳食或额外补充足够的抗氧化剂,除了减少体内氧化压力,也可以同时享受运动的益处。

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