解析補(bǔ)充兒茶素對運(yùn)動能力的影響

馬　莉

(鄭州大學(xué) 西亞斯國際學(xué)院 體育學(xué)院，河南 鄭州 451150 )

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解析補(bǔ)充兒茶素對運(yùn)動能力的影響

馬莉

(鄭州大學(xué) 西亞斯國際學(xué)院 體育學(xué)院，河南 鄭州 451150 )

對補(bǔ)充兒茶素對運(yùn)動能力影響方面的國內(nèi)外研究進(jìn)行綜述性解析，發(fā)現(xiàn)兒茶素在運(yùn)動能力方面的研究還需要進(jìn)一步深入推進(jìn).

兒茶素;自由基;運(yùn)動能力；運(yùn)動代謝；氧化應(yīng)激

0　引言

近年來，兒茶素抗氧化性能、抗糖尿病、抗菌、抗炎、抗肥胖活性已有報道.其對健康的益處，主要?dú)w因于它的抗氧化特性，包括兒茶素清除活性氧或螯合金屬離子的能力，除了抗氧化作用，兒茶素已成為影響有關(guān)的幾種分子目標(biāo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以及牽涉到細(xì)胞的死亡和生存.然而，目前還不清楚是否這些影響在細(xì)胞中分子的目標(biāo)信號傳導(dǎo)通路調(diào)節(jié)的親氧化/抗氧化的平衡，或者是兒茶素分子目標(biāo)直接行動的結(jié)果而成為獨(dú)立的抗氧化性能.本文側(cè)重于兒茶素對體重療效的作用機(jī)制，就脂肪代謝和氧化應(yīng)激參數(shù)以及它對體力恢復(fù)和運(yùn)動能力訓(xùn)練方面的國內(nèi)外研究做一綜合性解析.

1　兒茶素對運(yùn)動代謝影響的研究

眾所周知，總能量消耗是由三個因素組成的：靜息代謝率、攝食產(chǎn)熱效應(yīng)(熱效應(yīng))和身體活動的熱效應(yīng).在1999年DULLOO等在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)[1].綠茶攝食過程中由于在白天餐后產(chǎn)熱作用積累增加而增加日常能量的消耗.然而，最近的研究發(fā)現(xiàn)單獨(dú)攝入EGCG(epigallocatechin gallate)無明顯的效果(總共7粒，EGCG每粒為135 mg，在48小時內(nèi)被攝入;3粒/天，并且最后一粒在測量兩小時前攝入).對于靜息代謝率和熱量的影響對具有正常BMI (body mass index,平均24.6±1.2 kg/m2)的健康年輕人觀察其服用效果.這已被證明GTE能夠在可能更大的情況下提高交感神經(jīng)的狀態(tài)和去甲腎上腺素釋放較高的活性水平，即COMT(cathechol-o-methyl transferase)較高的活性水平.事實(shí)上，讓健康的體重正常的參與活動的男性(平均BMI 23.9±0.8 kg/m2)在一個30 m以最大攝氧量為60%的自行車訓(xùn)練之前的24小時時間段內(nèi)攝入GTE(總多酚為890 mg，其中EGCG為366 mg，無咖啡因)引起全身的脂肪氧化，與安慰劑組相比較使脂肪氧化提供的總能量消耗提高17%.2011年ICHINOSE等人進(jìn)行了一項(xiàng)假設(shè)補(bǔ)充GTE結(jié)合耐力訓(xùn)練與單獨(dú)訓(xùn)練組相比將更能加快全身脂肪利用的研究[2].對它進(jìn)行了測試，健康人進(jìn)行為期10 w的耐力訓(xùn)練(60%最大攝氧量的自行車運(yùn)動60 min/d，3 d/w).在當(dāng)時他們攝入GTE(每日提供兒茶素總量為572.8 mg，其中EGCG為100.5 mg，以及咖啡因?yàn)?6.7 mg)或安慰劑+咖啡因(77.6 mg/d).在訓(xùn)練過程中觀察到，以55%最大吸氧量在90 min的訓(xùn)練前后測量呼吸交換的氣體.由于訓(xùn)練結(jié)合補(bǔ)充GTE,呼吸交換律明顯減小(訓(xùn)練過程：訓(xùn)練之前為0.816∶0.844)，表明在訓(xùn)練過程中全身脂肪利用率提高.盡管中等強(qiáng)度訓(xùn)練和補(bǔ)充GTE之間的作用是相互的，單獨(dú)的訓(xùn)練在研究中沒有觀察到粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生變化.此外，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)僅僅在攝入GTE組內(nèi)在訓(xùn)練中脂肪氧化有增加，而安慰劑組與咖啡因組相比沒有任何變化，表明兒茶素對提高脂肪利用率起主要作用.

有人提出在有氧運(yùn)動過程中增加脂肪氧化可以節(jié)約糖原的利用，從而達(dá)到改進(jìn)運(yùn)動耐力性能的效果.MURASE等人通過動物研究的結(jié)果也證實(shí)了這一假設(shè)[3].通過喂食GTE為期10 w的小鼠進(jìn)行游泳運(yùn)動至力竭時(通過間接法測定熱量)與對照組相比，觀察到RQ更低和較高的脂肪氧化率.此外通過喂食GTE增加骨骼肌內(nèi)的氧化能力和血漿內(nèi)游離脂肪酸濃度的氧化活性，同時可以降低血漿乳酸的濃度.由于攝入GTE的效果而增加脂質(zhì)的利用才改善了耐力性能的提高，通過觀察發(fā)現(xiàn)動物喂食GTE比對照組游泳至力竭的時間要延長8%～24%.

BELL等人在2006年的研究發(fā)現(xiàn)，這似乎并非針對耐力訓(xùn)練的人，對于那些超強(qiáng)單獨(dú)訓(xùn)練的人來說抗氧化的實(shí)施能夠遵照增加額外的益處.有規(guī)律的有氧運(yùn)動能提高β-腎上腺素受體的刺激產(chǎn)熱反應(yīng).雖然沒有關(guān)于上述研究中受試者訓(xùn)練情況的信息，最大攝氧量的分值平均相當(dāng)于處在一個較低的水平.同年BELL等人曾報道，同樣采用非選擇性β-腎上腺素受體的刺激作用作為增強(qiáng)靜脈注射抗壞血酸后的產(chǎn)熱反應(yīng)，然而，這種效果是久坐不動人員研究觀察到的，而并非參加有氧運(yùn)動習(xí)慣的健康成年人研究的結(jié)果[4].

EICHENBERGER等人通過一項(xiàng)雙盲交叉研究[5].采用受過耐力訓(xùn)練的健康男性攝入GTE 59 mg/d，為期21d，ECG是68 mg/d，咖啡因僅僅28 mg/d或者安慰劑(淀粉).

DEAN等人于2009年又進(jìn)行了一項(xiàng)雙盲交叉研究，研究發(fā)現(xiàn)EGCG對脂肪氧化或自行車運(yùn)動性能的益處很小，不像咖啡因能增強(qiáng)自行車運(yùn)動性能.因此，綠茶對產(chǎn)熱及脂肪氧化的積極影響也許歸功于一種兒茶素和咖啡因?qū)桓猩窠?jīng)活性相互作用而勝過單獨(dú)的兒茶素成分[6].

HODGSON等人于2013年進(jìn)行了一項(xiàng)對健康的體力活動男性的研究，采用休息和中等強(qiáng)度的運(yùn)動(采用自行車以56%最大攝氧量運(yùn)動60 min)使用氣液相色譜-質(zhì)譜儀檢測，隨后攝取7 d GTE補(bǔ)充劑(兒茶素為1 200 mg+咖啡因240 mg，每天攝入兩個劑量：早餐和晚餐前)的代謝反應(yīng).通過代謝檢測結(jié)果表明只有在安靜狀態(tài)下，GTE能夠增強(qiáng)脂肪分解和脂肪的氧化，與安慰劑作對比，在運(yùn)動過程中未發(fā)現(xiàn)GTE的效果.因?yàn)樵谶\(yùn)動過程中觀察到代謝的影響在很大程度上歸功于綠茶的最后一劑急性攝入(運(yùn)動前2 h)，研究者認(rèn)為單劑量使用可能不足以刺激進(jìn)一步由于運(yùn)動而代謝上調(diào)[7].此外，在這兩個研究中補(bǔ)充GTE的時間似乎太短(6～7 d)，對運(yùn)動時脂肪代謝的影響產(chǎn)生自適應(yīng)性刺激.

但是HODGSON等人在2013年的研究中發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充GTE后觀察到血漿中去甲腎上腺素沒有增加，不僅在運(yùn)動過程中，尤其在休息時綠茶對脂肪代謝的刺激效果.作為一種COMT抑制GTE在活性表現(xiàn)方面的假設(shè)性機(jī)制的問題，人們普遍認(rèn)為調(diào)節(jié)細(xì)胞對炎癥或生長反應(yīng)的幾種重要基因表達(dá)的是NF-kB(nuclear factor kappa-lighe-chain-enhancer of activated B cells)轉(zhuǎn)錄因子.NF-kB一直被視為是一個典型的氧化還原調(diào)節(jié)因子,并且ROS(reactive oxidative species,氧化應(yīng)激反應(yīng)性氧化物)被認(rèn)為在許多情況下是活化NF-kB活性活動的主調(diào)節(jié)物質(zhì).例如，在大鼠肝熱缺血和再灌注后，觀察到有一個自由基的形成性增加伴隨著NF-kB活性和促炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生的升高.然而GTE可以防止缺血性再灌注對肝臟的損傷.GTE的保護(hù)作用可以減少自由基的生成，以及抑制NF-kB的活化和反過來減弱細(xì)胞因子的產(chǎn)生.考慮到NF-kB的活性導(dǎo)致氧化刺激，多種抗氧化劑是該種信號通路的抑制劑，這是可能的兒茶素通過抑制NF-kB的活性而清除自由基.

到目前為止，只有一項(xiàng)人體方面的研究報道指出，攝入GTE能增加運(yùn)動能力.在這項(xiàng)研究中，19名健康成年人分為安慰劑組和EGCG組攝入后(EGCG為7粒，135 mg/粒，共945 mg EGCG；膠囊3粒/d，在鍛煉的48 h之前攝入，和在運(yùn)動測試前2 h攝入最后一份膠囊)進(jìn)行自行車增量訓(xùn)練直到第2次疲勞出現(xiàn).短期攝入EGCG對最大攝氧量(19人中有14人有所增加)有明顯增加.然而其他生理參數(shù)(粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、心搏量、心輸出量、工作頻率和心率的最大值)攝入EGCG沒有受到影響.研究者試圖解釋攝入EGCG后增加最大攝氧量的機(jī)制.他們推測，EGCG可能增加骨骼肌內(nèi)動脈-靜脈氧差，由于EGCG的攝入而最大心輸出量并沒有增加.然而，直接的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是不能起支持作用的.因此，這仍然是一個開放性問題，對于攝食GTE能否提高訓(xùn)練運(yùn)動員的攝氧量，特別是通過以上研究機(jī)制的建議.

2　兒茶素對運(yùn)動誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激影響的研究

激烈的運(yùn)動、有氧和無氧均可誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，其中氧化產(chǎn)生的條件(包括自由基等活性因子和氮的物質(zhì))摧垮抗氧化防御系統(tǒng).越來越多的證據(jù)表明，活性氧可導(dǎo)致肌纖維損傷的進(jìn)一步發(fā)展，而使肌肉降低收縮能力和力量的產(chǎn)生，因此出現(xiàn)肌肉性能損傷的后果.從以上觀點(diǎn)看出，許多研究都把注意力集中在支持內(nèi)源性抗氧化防御系統(tǒng)的抗氧化劑補(bǔ)充上，作為一種策略，以減少氧化應(yīng)激和肌肉損傷而提高運(yùn)動成績.

PANZA等人的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)健康男子參與娛樂性重力訓(xùn)練，進(jìn)行激烈的對抗運(yùn)動兩次：攝入水7 d，然后再攝入7 d綠茶(每日600 ml沖泡，總酚的濃度為771 μg/ml)[8].運(yùn)動后進(jìn)行控制治療增加血漿肌酸激酶活性(作為肌肉損傷的一個指標(biāo))和黃嘌呤氧化酶的活性(作為缺血再灌注條件自由基的主要來源).然而，由于綠茶的攝入從而增加了血漿抗氧化能力(即增加還原型谷胱甘肽、總酚的濃度和血漿中的三價鐵還原能力)以及降低血漿脂質(zhì)過氧化物(都在休息和運(yùn)動后)所觀察到的.此外，綠茶攝入可以防止血漿肌酸激酶和黃嘌呤氧化酶活性在運(yùn)動后的升高.在研究中，體育教育專業(yè)學(xué)生進(jìn)行為期4周的力量訓(xùn)練(集中力量發(fā)展耐力)，結(jié)合安慰劑或GTE補(bǔ)充(每日多酚為640 mg，兒茶素為500 mg).

在肌肉耐力測試過程中攝取GTE可以防止血漿肌酸激酶活性誘導(dǎo)的增加，以及通過四周的力量訓(xùn)練引起血漿中羥基過氧化物的增加.這些結(jié)果表明，補(bǔ)充GTE可以保護(hù)免受單獨(dú)的劇烈力量鍛煉以及長期力量訓(xùn)練所引起的氧化損害.然而最近的一個研究指出，在職業(yè)足球運(yùn)動員出現(xiàn)急性應(yīng)激后攝入GTE其氧化應(yīng)激指標(biāo)無變化.在這項(xiàng)研究中，運(yùn)動員進(jìn)行激烈的力量訓(xùn)練(3組臥推、直背深蹲至疲憊，采用最大重復(fù)次數(shù)的60%)1.5 h后服用綠茶提取物按照單劑量(640 mg多酚).而總血漿多酚攝取GTE后明顯有增加，急性攝取GTE的總血漿抗氧化能力的無影響.此外，攝入一個單劑量的GTE不影響血漿脂質(zhì)過氧化水平和血漿肌酸激酶活性.

因此，急性攝入GTCS(green tea catechins sumpermeat)可能不足以減緩血漿中的抗氧化能力和較長時間補(bǔ)充GTE需要減少由于劇烈運(yùn)動而誘導(dǎo)的氧化損傷.最近的研究指出，攝入GTC對運(yùn)動員在籌備期間參與短跑訓(xùn)練的氧化應(yīng)激的血液指標(biāo)的影響.在這個安慰劑對照的交叉研究中，讓運(yùn)動員進(jìn)行反復(fù)的沖刺測試(4×15在這個循環(huán)中，有1 min的休息間隔時間)3次：以此為基礎(chǔ)，采用安慰劑實(shí)施一個為期4 w的安排，并且在隨后的一個為期4 w的時間里采用GTE的安排.補(bǔ)充GTE可以提高血漿總抗氧化的潛力在休息時以及防止由于高強(qiáng)度的反復(fù)沖刺測試所引起的氧化應(yīng)激.

最后，通過補(bǔ)充GTE弱化氧化承受能力而提高身體的運(yùn)動能力似乎不太可能，從上述的研究發(fā)現(xiàn)攝取GTE后運(yùn)動參數(shù)沒有發(fā)生變化.相反有越來越多的證據(jù)表明，通過攝入過量的抗氧化劑來降低產(chǎn)生的自由基可能會對引起反應(yīng)性物質(zhì)的信號有抑制作用，必須有特殊的細(xì)胞來適應(yīng)運(yùn)動的需要.事實(shí)上，有明確的證據(jù)表明氧化敏感轉(zhuǎn)錄因子NF- kB對訓(xùn)練的活動而導(dǎo)致抗氧化酶基因表達(dá)活性的提高.

當(dāng)產(chǎn)生的ROS受到嘌呤醇阻止時這種適應(yīng)性會消失，這就是有名的黃嘌呤氧化酶抑制劑.雖然攝入GTE不能影響超氧化物歧化酶的活性，也不能排除NF-kB活性的抑制作用，通過高劑量的GTCS來阻止訓(xùn)練誘導(dǎo)的適應(yīng)性，提高其他抗氧化酶的活性.從以上角度來看，為了滿足抗氧化劑補(bǔ)充的需要，運(yùn)動員有一個均衡的飲食計(jì)劃，對其飲食的需要應(yīng)該重新做出評估.

然而，在攝入抗氧化營養(yǎng)素較低的情況下，實(shí)施抗氧化劑豐富的飲食似乎成為一個慎重的建議.對于那些參加訓(xùn)練而需要控制體重的運(yùn)動員來說，這也許是一個重要的問題，由于其他原因，他們的飲食沒有達(dá)到均衡.此外，似乎只有適度的有規(guī)律的運(yùn)動才可以減輕氧化應(yīng)激的壓力通過產(chǎn)生微量的ROS，所誘導(dǎo)的毒物效應(yīng)物，表現(xiàn)出抗氧化酶的上調(diào)，修復(fù)酶和降解酶負(fù)責(zé)降低潛在的有害破壞分子.這些適應(yīng)性反應(yīng)保護(hù)身體免受未來更大的壓力.另外，由于過度訓(xùn)練而產(chǎn)生的ROS也許對細(xì)胞的修復(fù)有危害.基于這些數(shù)據(jù)，在運(yùn)動員之間包括大運(yùn)動量訓(xùn)練或比賽之前，抗氧化劑的補(bǔ)充可以只是局限于對氧化應(yīng)激的效果上.MARGONIS等人的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，重型抗阻力訓(xùn)練能夠降低血漿中的抗氧化能力，血漿和尿中的脂質(zhì)過氧化物會增加，而這些變化與運(yùn)動能力下降和訓(xùn)練量增加有密切聯(lián)系[9].雖然在有的研究中補(bǔ)充GTE并沒有減輕運(yùn)動引起的肌肉損傷，這對于在準(zhǔn)備期的短跑運(yùn)動員來說，雖然不能被排除，但這些效果可以在更劇烈的訓(xùn)練期被觀察到.因此，長期補(bǔ)充GTE對運(yùn)動員在比賽期間是否有益還需要進(jìn)一步的研究.

3　結(jié)論

兒茶素已被證明能增加脂肪氧化和能量的消耗，特別是和咖啡因相配合.這種效果已被久坐者和訓(xùn)練過程中進(jìn)行體力活動的個人驗(yàn)證.綠茶的產(chǎn)熱性能說明似乎遠(yuǎn)超過咖啡因所含的量.其機(jī)制是兒茶素可能刺激脂肪氧化和能量消耗以及包括其他方面，除其他外還抑制COMT和通過去甲腎上腺素對交感神經(jīng)系統(tǒng)的持續(xù)性刺激作用.

此外，兒茶素作為抗氧化劑可以阻斷氧化應(yīng)激敏感轉(zhuǎn)錄因子NF-kB的活化，并且反過來激活過氧化物酶體活化重要轉(zhuǎn)運(yùn)因子受體而促進(jìn)脂質(zhì)代謝.上述機(jī)制的作用可以解釋綠茶提取的咖啡因?qū)p肥和保持體重的積極作用，它是在一個超重和重度肥胖人群中發(fā)現(xiàn)的.然而，這些結(jié)果可能會受到不同調(diào)節(jié)而變化，如種族、習(xí)慣和咖啡因攝入量的影響.此外，還需要更多的研究來探討綠茶兒茶素—咖啡因合劑的效果對體重和非肥胖者身體成分以及對運(yùn)動員控制體重的潛在影響.此外，兒茶素的最佳劑量以及副作用，尤其是高劑量的兒茶素，到目前為止尚未建立.

然而，這些資料并不能證實(shí)是通過人體的研究.此外，緩慢而并非急性攝入兒茶素可在血漿中增加抗氧化能力和減輕氧化應(yīng)激作用以及減輕由于力竭運(yùn)動而引起的肌肉損傷.然而考慮到攝入過多的抗氧化劑可能會妨礙訓(xùn)練的適應(yīng)性，對于GTE的補(bǔ)充需要進(jìn)一步的研究，針對參與訓(xùn)練的運(yùn)動員所需，尤其是在大負(fù)荷訓(xùn)練期間.對于回答運(yùn)動員是否需要補(bǔ)充抗氧化劑來對抗增加的氧化應(yīng)激這個問題存在一定困難.這仍然是未知的，在何等水平的氧化應(yīng)激存在潛在的益處而又不超過風(fēng)險.因此，有必要做更多的研究以解決這些問題并為運(yùn)動員的指導(dǎo)提供建議.

[1]DULLOO A G，DURET C，ROHRER D，et al. Efficacy of a green tea extract rich in catechin polyphenols and caffeine in increasing 24-h energy expenditure and fat oxidation in humans[J]. Am J Clin Nutr 1999,70(6):10-40.

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Analysis on Effects of Catechin on Sport Performance

MA Li

(College of Physical Education, Sias International University of Zhengzhou, Zhengzhou 451150, China)

A summary analysis on effect of catechin on exercise performance of domestic and foreign research was made. The result showed that catechins in exercise performance must be further promoted.

catechins; free radical; exercise performance; exercise metabolism; oxidative stress

2016-03-20

河南省教育技術(shù)裝備和實(shí)踐教育研究課題(GZS084)

馬莉(1981—)，女，河南鄭州人，鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院體育學(xué)院講師.

10.3969/j.issn.1007-0834.2016.03.022

G804.7

A

1007-0834(2016)03-0083-04