夏訓(xùn)對優(yōu)秀皮劃艇運(yùn)動(dòng)員鐵調(diào)素等鐵營養(yǎng)狀況以及IL-6的影響

王力先，趙君軍，李捷，3，廖紅娟，丘 衛(wèi)，季健民，張 援

(1.廣東省體育科學(xué)研究所國家體育總局體能與訓(xùn)練適應(yīng)控制系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510663;2.暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院組織移植與免疫中心，廣東廣州 510632;3.廣東省體育局科教宣傳與交流處，廣東廣州 510100)

鐵在體內(nèi)參與多種反應(yīng)，如電子傳遞、氧化磷酸化、三羧酸循環(huán)，以及血紅蛋白和肌紅蛋白的氧轉(zhuǎn)運(yùn)等。鐵缺乏或鐵代謝異常除直接導(dǎo)致血色素降低外，還可能引起神經(jīng)功能紊亂、機(jī)體防御能力降低、含鐵氧化酶(細(xì)胞色素類、過氧化氫酶、脂質(zhì)過氧化酶等)功能下降、能量代謝障礙等一系列癥狀［1］，缺鐵導(dǎo)致的低血紅蛋白更是對運(yùn)動(dòng)員日常訓(xùn)練和比賽成績具有較大負(fù)面影響，成為制約運(yùn)動(dòng)成績的重要因素之一。廣東省體育科學(xué)研究所國家體育總局體能與訓(xùn)練適應(yīng)控制系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾采集皮劃艇、賽艇、足球、舉重、手球等10個(gè)項(xiàng)目共525名優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員(男262人，女263人)運(yùn)動(dòng)員夏訓(xùn)前后生化指標(biāo)比對，發(fā)現(xiàn)血色素平均降低2.1g/dL，鐵蛋白平均降低18ng/mL，低血色素發(fā)生率增長了6.1%。

對于運(yùn)動(dòng)性低血色素的成因，一直存在著多種解釋，如消化道失血、足部沖擊、慢性溶血等［2］。近年來隨著鐵調(diào)素被發(fā)現(xiàn)，及其充當(dāng)連接免疫和鐵代謝的橋梁作用的逐漸明朗，無疑為闡明運(yùn)動(dòng)性低血色素的發(fā)病原因、尋求治療方法提供了新視角和新思路。鐵調(diào)素(Hepcidin)，或稱肝表達(dá)抗菌肽 (liverexpressed-antimicrobial peptide，LEAP)于 2000年 9月由Krause等從人血清中首次發(fā)現(xiàn)并分離［3］，并于次年從人尿液中分離［4］。隨后，Science及多本期刊上均刊登了有關(guān)鐵調(diào)素調(diào)控鐵吸收的作用機(jī)理的研究論文［5，6］，具體為:鐵調(diào)素通過作用于十二指腸隱窩細(xì)胞β2M/HFE/TfR1復(fù)合物及使Fe-Tf與RES巨噬細(xì)胞β2M/HFE/TfR1復(fù)合物結(jié)合改變，從而調(diào)節(jié)小腸鐵的吸收以及血清鐵濃度［1，5，7］。鐵調(diào)素的表達(dá)受炎癥因子IL-6的影響，IL-6對其的表達(dá)起正調(diào)控［7，8］。當(dāng)發(fā)生炎癥或感染時(shí)，IL-6、CRP等炎癥因子升高從而促進(jìn)鐵調(diào)素的表達(dá)，進(jìn)而抑制小腸鐵吸收、抑制網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)鐵釋放，最終使體內(nèi)鐵穩(wěn)態(tài)被破壞。

鐵調(diào)素介導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)性低血色素是近年的研究熱點(diǎn)。然而大部分文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)對象為動(dòng)物，以運(yùn)動(dòng)員為研究對象的文獻(xiàn)在國內(nèi)鮮見報(bào)道。為了更好地探討運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)鐵調(diào)素和炎癥因子的影響情況，本研究以優(yōu)秀皮劃艇運(yùn)動(dòng)員為研究對象，以夏訓(xùn)研究周期，探討夏訓(xùn)對運(yùn)動(dòng)員鐵代謝的影響，旨在探討運(yùn)動(dòng)性低血色素發(fā)生機(jī)制，并尋找安全、有效、便捷的先驗(yàn)指標(biāo)，以便對運(yùn)動(dòng)性低血色素的發(fā)生進(jìn)行有效防治。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

廣東省優(yōu)秀皮劃艇運(yùn)動(dòng)員26人(男15人，女11人)，年齡15～23歲，所有研究對象均無肝、腎及內(nèi)分泌疾病史，調(diào)查研究期間未服用鐵營養(yǎng)劑或影響紅細(xì)胞代謝的中西藥物。運(yùn)動(dòng)員信息見表1。

以夏訓(xùn)8周為研究期間。所有研究對象根據(jù)教練員訓(xùn)練安排，參加正常訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)室對運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行跟蹤測試?？偣膊杉?次樣本，夏訓(xùn)開始前天采集1次，夏訓(xùn)結(jié)束采集1次，測試指標(biāo)包括血常規(guī)、鐵調(diào)素、白介素6、血清鐵、血清鐵蛋白、總鐵結(jié)合力、可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體。根據(jù)血清鐵和總鐵結(jié)合力結(jié)果計(jì)算轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度，根據(jù)可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和血清鐵蛋白結(jié)果計(jì)算可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體/log鐵蛋白比值。

表1 運(yùn)動(dòng)員基本情況

1.2 研究設(shè)計(jì)1.3 訓(xùn)練計(jì)劃

夏訓(xùn)訓(xùn)練計(jì)劃包括基礎(chǔ)耐力訓(xùn)練、阻力劃練習(xí)、純速度訓(xùn)練、比賽強(qiáng)度訓(xùn)練、速度耐力訓(xùn)練等。進(jìn)行基礎(chǔ)耐力訓(xùn)練時(shí)心率154～180次/min，乳酸2.5～7.0mmol/L，槳頻66～86(次/min);進(jìn)行無氧酵解能力和專項(xiàng)耐力訓(xùn)練時(shí)心率175～190次/min，乳酸7.0～12.0mmol/L，槳頻88～94(次/min);進(jìn)行磷酸原系統(tǒng)能力訓(xùn)練時(shí)心率＞180次/min，乳酸＜5mmol/L;進(jìn)行乳酸能力訓(xùn)練時(shí)達(dá)最大心率。夏訓(xùn)結(jié)束后男運(yùn)動(dòng)員和女運(yùn)動(dòng)員的最大吸氧量均有顯著提高(見表1)。

1.4 取材方法

晨起安靜狀態(tài)下肘靜脈采血，EDTA抗凝管采2ml，血清分離管采5ml。EDTA抗凝全血用于血常規(guī)分析。血清分離管靜置30min后，以3500 rpm轉(zhuǎn)速離心10min，分離血清，置-80℃保存，用于鐵調(diào)素、血清鐵蛋白、血清鐵、總鐵結(jié)合力、轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度、可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、白介素6等的檢測。

1.5 檢測方法

血常規(guī)測試采用Bayer ADVIA 120全自動(dòng)六分類血球分析儀及配套試劑;血清鐵蛋白測試采用Bayer Centaur全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光免疫分析系統(tǒng)及配套試劑;血清鐵、總鐵結(jié)合力測試采用Bayer Dimension全自動(dòng)生化分析儀及配套試劑;白介素6采用美國R＆D公司人白介素6 ELISA超敏試劑盒;可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體采用美國R＆D公司人可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體ELISA試劑盒;鐵調(diào)素采用德國DRG公司人鐵調(diào)素ELISA試劑盒。

1.6 數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件包進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，顯著性水平為P＜0.05，非常顯著性水平為P＜0.01。

2 結(jié)果

夏訓(xùn)前后男、女運(yùn)動(dòng)員血紅蛋白及鐵代謝指標(biāo)變化情況分別見表2、表3。

表2 男皮劃艇運(yùn)動(dòng)員夏訓(xùn)前后指標(biāo)對比 (n=15)

從表2中可看出，男運(yùn)動(dòng)員夏訓(xùn)后，雖然血紅蛋白還沒有發(fā)生顯著降低，但在鐵代謝指標(biāo)方面，鐵調(diào)素和可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體極顯著上升 (P＜0.01)、血清鐵蛋白極顯著下降 (P＜0.01);可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體/log鐵蛋白顯著上升 (P＜0.05);總鐵結(jié)合力顯著下降(P＜0.05);炎癥指標(biāo)白介素6極顯著上升(P＜0.01)，提示體內(nèi)出現(xiàn)炎癥和功能鐵缺乏。

表3 女皮劃艇運(yùn)動(dòng)員夏訓(xùn)前后血液指標(biāo)對比(n=11)

從表3中可看出，女運(yùn)動(dòng)員夏訓(xùn)后，血紅蛋白顯著降低(P＜0.05)。在鐵代謝指標(biāo)方面，鐵調(diào)素和可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體極顯著上升 (P＜0.01);血清鐵蛋白極顯著下降 (P＜0.01);可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體/log鐵蛋白極顯著上升 (P＜0.01);炎癥指標(biāo)白介素6極顯著上升(P＜0.01)，提示體內(nèi)出現(xiàn)炎癥和功能鐵缺乏。

3 討論

3.1 鐵調(diào)素與IL-6

多篇文獻(xiàn)表明，正常人在安靜狀態(tài)下，體內(nèi)炎癥因子IL-6水平較低，而運(yùn)動(dòng)則會誘導(dǎo)IL-6、超敏C反應(yīng)蛋白等炎癥因子上升，且其上升幅度與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等呈正相關(guān)［12-16］，IL-6等炎癥因子的上升又可進(jìn)一步促使鐵調(diào)素升高。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的鐵調(diào)素上升也已被多個(gè)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)［16，17］，其中劉玉倩等用大鼠建立運(yùn)動(dòng)性低血色素組和對照組模型，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)性低血色素組大鼠鐵調(diào)素mRNA表達(dá)量、血清IL-6和炎癥蛋白CP含量顯著高于對照組，說明長時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)引起大鼠炎癥反應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致肝鐵調(diào)素表達(dá)增加，負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)體腸鐵吸收，是引發(fā)運(yùn)動(dòng)性低血色素的重要原因［18］。因此，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練→炎癥因子上升→鐵調(diào)素上升→抑制小腸鐵吸收、抑制網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)鐵釋放→鐵穩(wěn)態(tài)被破壞→貧血這一途徑很可能是運(yùn)動(dòng)性低血色素發(fā)病原因之一［2，18，19］。本研究采用優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員為研究對象，這在國內(nèi)鮮見報(bào)道。研究發(fā)現(xiàn)夏訓(xùn)可引起IL-6、鐵調(diào)素升高，而鐵蛋白和可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體顯著下降，意味著鐵代謝紊亂、功能鐵缺乏與前人研究基本相符。

3.2 可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、血清鐵蛋白和可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體/log鐵蛋白

可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(sTfR)是細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的一個(gè)片段，通過細(xì)胞表面受體的蛋白水解作用衍生過來的。當(dāng)紅細(xì)胞生成活性增加特別是鐵缺乏時(shí)會引起血清sTfR濃度升高?？扇苄赞D(zhuǎn)鐵蛋白受體基本不受急、慢性疾病等炎癥因素干擾，是臨床診斷缺鐵性貧血和研究機(jī)體鐵代謝的一項(xiàng)可靠指標(biāo)，也是功能性缺鐵的判斷標(biāo)志物。本研究通過對皮劃艇運(yùn)動(dòng)員sTfR測試結(jié)果可以看出:夏訓(xùn)結(jié)束后，男女運(yùn)動(dòng)員sTfR均顯著上升，且女運(yùn)動(dòng)員sTfR升高幅度比男運(yùn)動(dòng)員的大，這也從側(cè)面反映了訓(xùn)練一段時(shí)間后女運(yùn)動(dòng)員功能性缺鐵的情況比男運(yùn)動(dòng)員嚴(yán)重，與夏訓(xùn)結(jié)束后男運(yùn)動(dòng)員血紅蛋白無明顯變化而女運(yùn)動(dòng)員血紅蛋白顯著降低的現(xiàn)象相一致。

血清鐵蛋白(SF)是一種含鐵的復(fù)合蛋白分子，主要在肝臟合成，以肝、脾、骨髓中含量最高，是體內(nèi)含鐵量最豐富的蛋白質(zhì)之一，也是機(jī)體鐵儲備的重要形式。血清鐵蛋白是反映體內(nèi)儲存鐵最敏感的指標(biāo)，對診斷缺鐵性貧血有較重要意義。然而，由于血清鐵蛋白是急時(shí)相反應(yīng)蛋白，易受炎癥、酒精、肝功、腎功或其他惡性疾病影響，在以上情況下，即使缺鐵，鐵蛋白水平也會表現(xiàn)為正常，甚至稍高于正常，因而往往不能正確反映急、慢性病患者中機(jī)體鐵儲存情況，而運(yùn)動(dòng)員屬于較為特殊人群，身體整體情況屬于健康，但在大強(qiáng)度訓(xùn)練中白介素、炎癥蛋白等會升高，因此關(guān)于血清鐵蛋白這一指標(biāo)在運(yùn)動(dòng)員中是否適用存在著爭議［20，21］。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室既往研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)情況下，血清鐵蛋白能夠較有效反映運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)鐵營養(yǎng)情況，并且先于血紅蛋白下降，可作為監(jiān)控運(yùn)動(dòng)性低血色素的先驗(yàn)指標(biāo);而對于個(gè)別運(yùn)動(dòng)員，其炎癥因子IL-6高于參考范圍幾十倍，可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體/log鐵蛋白升高提示發(fā)生功能性缺鐵，然而血清鐵蛋白并未顯示鐵不足，這種情況下，考慮可能為復(fù)合型低血色素，在進(jìn)行調(diào)控時(shí)應(yīng)與單純型缺鐵性低血色素區(qū)別對待。

可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體/log鐵蛋白(STfR/log SF)是根據(jù)可溶性轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和血清鐵蛋白的檢測值計(jì)算出來的，診斷缺鐵性低血色素的準(zhǔn)確度高達(dá)98%?？扇苄赞D(zhuǎn)鐵蛋白受體/log鐵蛋白只在缺鐵的時(shí)候會增高，其他情況下都保持正常，因此可進(jìn)一步確定運(yùn)動(dòng)員真的存在功能鐵缺乏。

3.3 血清鐵、總鐵結(jié)合力與轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度

血清鐵、總鐵結(jié)合力、轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度均與機(jī)體鐵代謝密切相關(guān)，然而，這些參數(shù)有一些局限性:如在緊張狀態(tài)或受感染的情況下，血清中鐵的水平就會降低;加上血清鐵、總鐵結(jié)合力和轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度本身生理波動(dòng)非常大，在日間，甚至日內(nèi)的差別都可能很大。此外，以上3項(xiàng)指標(biāo)均不能)區(qū)分缺鐵性貧血和其他慢性疾病引起的貧血。因此，血清鐵、總鐵結(jié)合力與轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度適用于研究鐵代謝的輔助參考指標(biāo)，不宜作為監(jiān)控或診斷是否發(fā)生鐵缺乏的指標(biāo)。

4 結(jié)論

綜上所述，夏訓(xùn)可引起運(yùn)動(dòng)員炎癥因子升高、鐵調(diào)素升高、功能鐵不足;鐵調(diào)素介導(dǎo)的鐵代謝紊亂可能是運(yùn)動(dòng)性低血色素發(fā)生的重要原因。

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