精氨酸/一氧化氮在運(yùn)動(dòng)應(yīng)激中的作用研究進(jìn)展

摘要：文章通過(guò)分析近年來(lái)有關(guān)精氨酸（Arg）、一氧化氮（NO）及補(bǔ)充Arg對(duì)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)作用的研究報(bào)道，闡述了Arg/NO在機(jī)體運(yùn)動(dòng)應(yīng)激和運(yùn)動(dòng)功效等方面的作用及可能的機(jī)制。NO與運(yùn)動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)等有一定關(guān)聯(lián)；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，機(jī)體明顯增加對(duì)Arg的需求量，補(bǔ)充Arg有益于機(jī)體蛋白質(zhì)合成，增加主動(dòng)肌血流量，減少血氨防止氨中毒，提高肌肉力量，減少代謝物累積。因此，補(bǔ)充Arg可以提高肌肉工作效率，延緩疲勞。

關(guān)鍵詞：精氨酸 一氧化氮 運(yùn)動(dòng)應(yīng)激

中圖分類號(hào)：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-5643（2013）04-0075-04

機(jī)體內(nèi)精氨酸（Arg）主要是通過(guò)左旋精氨酸（L-Arg）對(duì)生理的調(diào)控來(lái)發(fā)揮其生理作用的。健康機(jī)體內(nèi)的Arg一部分來(lái)源于膳食索取，一部分是通過(guò)器官間的協(xié)同作用由鳥(niǎo)氨酸（ornithine）通過(guò)瓜氨酸（Cit）合成而來(lái)，其前體物質(zhì)為谷氨酸（Glu）與谷氨酰胺（Gin）；Arg的代謝主要通過(guò)四個(gè)途徑：與氧結(jié)合生成一氧化氮（nitric oxide，NO）和瓜氨酸、與血氨在精氨酸酶（arginase）作用下生成尿素（urea）和鳥(niǎo)氨酸、生成肌酸（creatine）和蛋白質(zhì)（protein）。Arg廣泛參與機(jī)體免疫功能、蛋白質(zhì)代謝、組織代謝等生理過(guò)程；同時(shí)Arg參與尿素循環(huán)，促進(jìn)血氨代謝，防止氨中毒。L-Arg還是NO唯一合成底物，參與機(jī)體多種生理合成代謝過(guò)程。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)：NO可使運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)體血流量增加，骨骼肌血管松弛，促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)至骨骼肌細(xì)胞等。作為NO前體物質(zhì)的L-Arg在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的作用，特別是L-Arg是否可以提高運(yùn)動(dòng)能力、促進(jìn)疲勞消退受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。本文應(yīng)用計(jì)算機(jī)檢索Pubmed數(shù)據(jù)庫(kù)中與Arg相關(guān)的文獻(xiàn)，檢索詞為“Argnine，Nitric Oxide，Exercise，Exercise Capacity”，對(duì)其研究進(jìn)展綜述如下。

1、L-Ar9和NO的代謝

精氨酸被認(rèn)為是哺乳動(dòng)物、成年動(dòng)物或是有疾病、外傷等機(jī)體內(nèi)的一種內(nèi)源性合成補(bǔ)充物。L-Arg在很多代謝途徑中都具有很重要的作用：它是合成肌酸和胍基丁酸的必需品；以精氨酸酶為中介轉(zhuǎn)換成尿素和鳥(niǎo)氨酸；作為尿素的前體物質(zhì)，L-Arg還在血氨的毒解作用中發(fā)揮著重要作用。另外，L-Arg在分子氧參與下共同合成NO，而NO是包括骨骼肌在內(nèi)的許多不同組織的調(diào)控因子，又可以提高環(huán)鳥(niǎo)苷酸（cGMP）濃度進(jìn)而引起平滑肌和血管舒張。肌肉力量、肌肉工作效率、血管舒張、蛋白質(zhì)合成、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的激活、葡萄糖穩(wěn)態(tài)等很多骨骼肌功能都可以被NO調(diào)控。L-Arg是一種半必需氨基酸，被人們看作是增加力量、補(bǔ)充體能、加快運(yùn)動(dòng)后肌肉恢復(fù)等功能的能量補(bǔ)充物。

NO是以L-Arg、分子氧和還原性輔酶Ⅱ（NADPH）為底物，在一氧化氮合酶（Nitric Oxide Sythase，NOS）的催化作用下生成的。一直以來(lái)，在研究中NO作為血管擴(kuò)張因子，起到擴(kuò)張血管、降低血壓、抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖、阻礙血小板的聚集與粘附、防止血栓等功效，并調(diào)控腦、胃等的血流量；同時(shí)還被視為一種神經(jīng)遞質(zhì)，調(diào)控神經(jīng)、心血管、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)發(fā)揮生理功能，在運(yùn)動(dòng)中參與骨骼肌代謝過(guò)程。NO還被視為一把雙刃劍，低濃度的NO可保護(hù)細(xì)胞參與機(jī)體防御機(jī)制，高濃度的NO卻具有細(xì)胞毒性可導(dǎo)致周?chē)M織損傷。

L-Arg-NO信號(hào)在機(jī)體各系統(tǒng)的正常生理作用中起著重要作用。L-Arg在限速酶NOS和NADPH的作用下與活性氧分子共同合成NO與L一瓜氨酸。NO在體內(nèi)沒(méi)有專一的貯存機(jī)制，合成后迅速在細(xì)胞間擴(kuò)散，NO可直接透過(guò)細(xì)胞膜作用于胞漿中的可溶性鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（SGC），使其活化，繼而產(chǎn)生大量的環(huán)鳥(niǎo)苷酸（cGMP），進(jìn)而再激活eGMP依賴性蛋白激酶，使蛋白磷酸化，在神經(jīng)、心血管、內(nèi)分泌、免疫等系統(tǒng)中發(fā)揮作用。

2、運(yùn)動(dòng)與NO

有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)：適宜運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠腦組織中內(nèi)皮型NOS（eNOS）活性影響不大而增大總NOS表達(dá)，大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)會(huì)使腦組織中NOS活性減弱目，大負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練或過(guò)度訓(xùn)練可以產(chǎn)生大量的NO，影響大腦發(fā)揮功能進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生。運(yùn)動(dòng)中機(jī)體很多生理過(guò)程都與NO息息相關(guān)，NO可使血流量增加，松弛骨骼肌血管，促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)至骨骼肌細(xì)胞。

隨著研究的深入，大量研究表明NO的生成與機(jī)體運(yùn)動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、訓(xùn)練水平等因素關(guān)系密切。Kasimay對(duì)年輕足球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行跑臺(tái)后發(fā)現(xiàn)極限運(yùn)動(dòng)后血清中NO含量明顯降低，F(xiàn)er-nandes則在經(jīng)過(guò)10周游泳訓(xùn)練的成年大鼠身上發(fā)現(xiàn)外周血管NO含量與對(duì)照組大鼠相比明顯增加。急性運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)機(jī)體局部產(chǎn)生大量NO，NO活性自由基可間接發(fā)揮細(xì)胞毒性的作用，從而造成內(nèi)環(huán)境紊亂，使機(jī)體產(chǎn)生疲勞；而長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可抑制NOS活性，促使機(jī)體局部NO濃度降低。Djordjevic比較了極限運(yùn)動(dòng)前后手球運(yùn)動(dòng)員與非運(yùn)動(dòng)員的超氧化岐酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，NO含量，N02-和ONOO-等，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)前運(yùn)動(dòng)員有較高的SOD、CAT活性和NO含量；運(yùn)動(dòng)后非運(yùn)動(dòng)員N02-、ONOO-、NO含量升高，運(yùn)動(dòng)員N02-、ONOO-、NO含量則明顯降低。Leiter通過(guò)研究證明了3周自愿運(yùn)動(dòng)后小鼠四頭肌肌肉體積增加25%，刺激肌細(xì)胞增殖。而B(niǎo)escos在對(duì)機(jī)體血漿中硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度明顯增加的運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充無(wú)機(jī)硝酸鹽，并對(duì)受試者進(jìn)行40min跑臺(tái)極限測(cè)試，結(jié)果顯示補(bǔ)充無(wú)機(jī)硝酸鹽對(duì)運(yùn)動(dòng)員極限跑臺(tái)的平均測(cè)試距離沒(méi)有影響。本課題組先前研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)大鼠進(jìn)行為期4周的強(qiáng)迫游泳訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)，大鼠腦部海馬CAl、CA2、CA3、伏隔核及下丘腦腹內(nèi)側(cè)核（VMH）、背內(nèi)側(cè)核（DMH）NOS的表達(dá)明顯升高，杏仁體NOS表達(dá)顯著下降；一次性游泳力竭實(shí)驗(yàn)中，室旁核（PVN）和視上核（sON）N0表達(dá)較運(yùn)動(dòng)前顯著降低；大鼠側(cè)腦室微注射N(xiāo)OS抑制劑L-NAME后發(fā)現(xiàn)，下丘腦NO濃度顯著下降，在動(dòng)物一次性跑臺(tái)力竭實(shí)驗(yàn)中L-NAME組大鼠運(yùn)動(dòng)能力較對(duì)照組顯著下降，降低幅度為70.22%，提示腦部NO/NOS可能參與疲勞應(yīng)激的形成，運(yùn)動(dòng)力竭應(yīng)激可降低下丘腦NO含量，下丘腦NO含量下降可能是導(dǎo)致疲勞發(fā)生和運(yùn)動(dòng)能力降低的原因之一[6，13-151。

3、L-Arg與運(yùn)動(dòng)

3.1 L-Arg對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響

運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)體血氨生成增加，使尿素的合成也隨之增加，同時(shí)NO的生成也要增加，這就必然使L-Arg的消耗增加，從而避免氨對(duì)機(jī)體的毒性作用防止疲勞。Maxwell等對(duì)高血膽固醇小鼠飲用L-Arg（6%）后進(jìn)行跑臺(tái)測(cè)試，并對(duì)運(yùn)動(dòng)后尿液中硝酸鹽含量及下肢血流量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充Arg可以明顯增加運(yùn)動(dòng)后尿液中硝酸鹽含量，提示補(bǔ)充Arg可以增加小鼠有氧運(yùn)動(dòng)能力。Bednarz等對(duì)中度充血性心力衰竭患者口服L-Arg（9g/d，7days）后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充L-Arg可以延長(zhǎng)充血性心力衰竭患者的鍛煉時(shí)間。

3.2 L-Arg與心血管功能

Dong等對(duì)口服L-Arg的人群進(jìn)行分類研究，以口服9g/day，且持續(xù)一周以上者為研究對(duì)象，與安慰劑組相比控制組人群中心收縮壓下降5.39mm/Hg，心舒張壓降低2.66 mm/Hg。Willoughby對(duì)24位青年男性進(jìn)行AAKG（精氨酸增強(qiáng)劑）補(bǔ)充（12g/day，7days）和安慰劑補(bǔ)充，補(bǔ)充藥物前后進(jìn)行三組重復(fù)次數(shù)為15次的70%-75%的大臂抗阻力練習(xí)，研究發(fā)現(xiàn)兩組受試者心率、血壓、大臂血流量在抗阻力練習(xí)之后顯著增加，但兩組之間無(wú)差異；實(shí)驗(yàn)組練習(xí)結(jié)束即刻與30rain之后血漿中L-Arg含量顯著增加。Ast對(duì)大眾人群進(jìn)行為期4周的L-Arg補(bǔ)充并進(jìn)行動(dòng)態(tài)血壓測(cè)試發(fā)現(xiàn)6g/day、12g/day兩組與安慰劑組相比呈現(xiàn)出舒張壓與收縮壓的無(wú)意義降低，且晚上降低的幅度更大。但是也有學(xué)者通過(guò)研究得到了不同結(jié)論，Tang等通過(guò)對(duì)口服10gArg的普通男性進(jìn)行單腿負(fù)重阻力練習(xí)，并對(duì)股動(dòng)脈血流量及蛋白質(zhì)合成進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)血漿中NO標(biāo)記物并未改變，同時(shí)口服Arg后股動(dòng)脈血流量與對(duì)照組無(wú)明顯差異，提示補(bǔ)充Arg沒(méi)有改變骨骼肌蛋白質(zhì)合成及血流量。

3.3 L-Arg與肌肉工作效率

運(yùn)動(dòng)中L-Arg主要是通過(guò)在主動(dòng)肌中增加NO產(chǎn)物來(lái)提升血管舒張起到力量增加、體能補(bǔ)充等來(lái)提高肌肉工作效率，通過(guò)增加基底物質(zhì)利用率和促進(jìn)乳酸或氨等代謝物的排泄等來(lái)恢復(fù)肌肉疲勞。關(guān)于NO與肌肉修復(fù)，F(xiàn)ihppin等的研究證明NO的激活在早期肌肉損傷的修復(fù)過(guò)程中起到重要作用，這表明NO在肌肉修復(fù)與肌肉再生中起到一個(gè)關(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用。有研究發(fā)現(xiàn)，健康人群飲用含6gArg的飲料后進(jìn)行l(wèi)h的中、大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)后與對(duì)照組相比Arg組血漿中N02-濃度明顯減少，NO生物利用率明顯提高，Arg組中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后的氧消耗降低，力竭時(shí)間增加，提示補(bǔ)充Arg可以降低氧消耗提高肌肉工作效率。Alvares等對(duì)經(jīng)常進(jìn)行阻力訓(xùn)練的健身愛(ài)好者運(yùn)動(dòng)后補(bǔ)充Arg（6g），發(fā)現(xiàn)Arg組血液中肌肉血容量明顯增高，表明補(bǔ)充Arg組可以幫助提高肌肉力量。但是也有研究得出不同的結(jié)論，Greer等對(duì)從事運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的青少年力竭運(yùn)動(dòng)4h前、30rain前給予精氨酸增強(qiáng)劑AAKG（3700mg/次），并對(duì)運(yùn)動(dòng)間肌肉耐力（正反仰臥起坐、俯臥撐次數(shù)）及運(yùn)動(dòng)前后分段血壓（BP）分別進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充AAKG對(duì)肌肉耐力無(wú)影響，運(yùn)動(dòng)前后的血壓測(cè)量也無(wú)明顯變化，提示補(bǔ)充AAKG可能妨礙肌肉耐力。

3.4 L-Arg與物質(zhì)代謝

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中，機(jī)體蛋白質(zhì)分解代謝增加，血液中非蛋白氨增多；運(yùn)動(dòng)后，機(jī)體蛋白質(zhì)合成增加，血液中合成蛋白質(zhì)的氨基酸就會(huì)增多。補(bǔ)充Arg可以降低血氨等代謝物的濃度，增加肌肉力量及工作時(shí)間而提高肌肉工作效率。Huang等對(duì)大鼠補(bǔ)充L-Arg后進(jìn)行了跑臺(tái)力竭運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比了補(bǔ)充L-Arg和力竭運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠各項(xiàng)生化指標(biāo)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比力竭組、Arg組、補(bǔ)充Arg力竭組各組大鼠肌肉、腎、肝組織中黃嘌呤氧化酶（XO）、髓過(guò)氧物酶（MPO）活性和脂質(zhì)過(guò)氧化物丙二醛（MDA）水平顯著增加；與補(bǔ)充Arg力竭組相比力竭組、精氨酸組中大鼠組織中XO、MPO活性和MDA水平顯著降低；力竭組與靜置組相比血漿中乳酸、尿酸等生化指標(biāo)活性明顯增加；補(bǔ)充Arg后大鼠血漿中乳酸和尿酸水平明顯降低，表明補(bǔ)充精氨酸可以減少骨骼肌、肝臟與腎臟的氧化損傷和炎癥反應(yīng)。對(duì)正常人群靜脈注射L-Arg鹽酸物或?qū)φ瘴锖筮M(jìn)行次大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，Schaefer等發(fā)現(xiàn)L-Arg組的血漿氨、乳酸鹽含量較對(duì)照組顯著降低，L-Arg組中L-Cit濃度增加明顯，結(jié)果顯示服用L-Arg運(yùn)動(dòng)后可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的分解及生成L-Cit、NO。Goncalves等通過(guò)對(duì)柔道運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行短周期、大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)及服用低碳化合物，造成受試者出現(xiàn)高血氨狀態(tài)后分別補(bǔ)充L-Arg（100mg/kg/d）與安慰劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后，安慰劑組中的氨生成速率比精氨酸組快兩倍。但是，Liu等在對(duì)柔道運(yùn)動(dòng)員Arg補(bǔ)充（6g/d，3days）后進(jìn)行間斷性的無(wú)氧踏車(chē)測(cè)力訓(xùn)練，并在運(yùn)動(dòng)后不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)受試者進(jìn)行血液樣本采集，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組血漿中乳酸鹽、氨、硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度無(wú)明顯差異，表明運(yùn)動(dòng)后補(bǔ)充精氨酸對(duì)機(jī)體代謝無(wú)影響。

4、小結(jié)

精氨酸/一氧化氮與運(yùn)動(dòng)應(yīng)激的關(guān)系密切，機(jī)體運(yùn)動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、訓(xùn)練水平等因素都會(huì)影響著機(jī)體N0的生成；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下補(bǔ)充Arg，有益于機(jī)體蛋白質(zhì)合成，增加主動(dòng)肌血流量，減少血氨防止氨中毒，提高肌肉力量，減少代謝物累積，提高肌肉工作效率，延緩疲勞。對(duì)于精氨酸/一氧化氮在運(yùn)動(dòng)應(yīng)激中的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。