不同運(yùn)動方式對運(yùn)動員血清抗菌多肽(Hepcidin)的影響

王海濤，劉玉倩，鄭 寧，楊雯茜

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不同運(yùn)動方式對運(yùn)動員血清抗菌多肽(Hepcidin)的影響

王海濤，劉玉倩，鄭 寧，楊雯茜

抗菌多肽(Hepcidin)是機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài)的負(fù)調(diào)節(jié)子，在運(yùn)動性鐵缺乏的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。目的：采用Meta分析定量評價不同運(yùn)動方式對運(yùn)動員血清Hepcidin濃度的影響。方法：分別以急性運(yùn)動和耐力運(yùn)動的運(yùn)動員在運(yùn)動前后的血清Hepcidin濃度為統(tǒng)計量，檢索截至2016年4月的相關(guān)文獻(xiàn)，制定文獻(xiàn)篩選標(biāo)準(zhǔn)，對納入的研究進(jìn)行Meta分析、異質(zhì)性檢驗(yàn)和發(fā)表偏倚檢驗(yàn)。結(jié)果：涉及急性運(yùn)動的研究11項(135名運(yùn)動員)和耐力運(yùn)動研究7項(88名運(yùn)動員)納入Meta分析。急性運(yùn)動后運(yùn)動員血清Hepcidin增加幅度為51.94%(SMD=1.640，95% CI [1.357，1.923]，z=11.37，P<0.01)。耐力運(yùn)動Hepcidin增加幅度為25.13% (SMD=0.863，95% CI[0.550，1.177]，z=7.24，P<0.01)。檢驗(yàn)均未發(fā)現(xiàn)顯著發(fā)表偏倚。結(jié)論：急性運(yùn)動和耐力運(yùn)動均使運(yùn)動員Hepcidin增加，急性運(yùn)動增加幅度高于耐力運(yùn)動，為防止運(yùn)動性貧血發(fā)生，運(yùn)動員應(yīng)在訓(xùn)練期間增加鐵補(bǔ)充。

抗菌多肽;運(yùn)動員;鐵穩(wěn)態(tài);Meta 分析

鐵是血紅素分子中原卟啉環(huán)的核心，參與了血紅蛋白和肌紅蛋白的合成及能量代謝相關(guān)酶的構(gòu)成，如黃素蛋白、黃嘌呤氧化酶、琥珀酸脫氫酶等[1,35]。運(yùn)動員機(jī)體的正常鐵穩(wěn)態(tài)有助于維持有氧代謝能力。長時間大強(qiáng)度運(yùn)動導(dǎo)致的運(yùn)動性貧血往往影響運(yùn)動成績和身體健康。本實(shí)驗(yàn)室前期研究證實(shí)，運(yùn)動中增加的抗菌多肽(hepcidin)是引起運(yùn)動性貧血的重要原因[2,3,23]。人類的Hepcidin基因定位于19號染色體(19q13)的長臂上，從人尿液中分離出來的Hepcidin分別由20、22和25個氨基酸殘基組成的多肽，相對分子量分別為2192、2436和2789[1]，目前研究主要檢測25個氨基酸的Hepcidin。肝分泌的Hepcidin是機(jī)體鐵水平的負(fù)調(diào)節(jié)子[26]，增加的Hepcidin會抑制腸鐵吸收和貯存鐵的釋放，引發(fā)低鐵狀態(tài)[17]。關(guān)于運(yùn)動員在不同強(qiáng)度、不同運(yùn)動方式(急性、耐力)、不同運(yùn)動類型(跑步、自行車)[31]、運(yùn)動中不同地面(草地、瀝青路)血清及尿液Hepcidin的變化，近年國內(nèi)外有許多相關(guān)報道 ，但也存在爭議[21,27]。本研究主要采用Meta 分析，總結(jié)截止至2016年4月的相關(guān)研究，評價不同運(yùn)動方式對運(yùn)動員血清Hepcidin的影響，為運(yùn)動員科學(xué)訓(xùn)練防止運(yùn)動性貧血提供理論依據(jù)，同時，Hepcidin也可作為評價運(yùn)動員機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài)的指標(biāo)，應(yīng)用于運(yùn)動訓(xùn)練的生理生化監(jiān)控。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

檢索國內(nèi)外公開發(fā)表的截止至2016年4月關(guān)于運(yùn)動員Hepcidin的相關(guān)研究，外文數(shù)據(jù)庫為：Medline、Wiley Online Library和Springer Link，檢索詞為：題目/摘要中含有athlete + Hepcidin的所有文獻(xiàn)，未進(jìn)行語種限制。中文數(shù)據(jù)庫采用中國知網(wǎng)(CNKI)，檢索詞為：摘要中含有運(yùn)動員和Hepcidin的所有文獻(xiàn)。

1.2 文獻(xiàn)篩選

選取的文獻(xiàn)及研究需滿足以下所有標(biāo)準(zhǔn)：1)檢測對象為運(yùn)動員；2)實(shí)驗(yàn)為自身對照，包括運(yùn)動前和運(yùn)動后(因?yàn)檠錒epcidin含量存在明顯個體差異)；3)檢測的指標(biāo)為血清Hepcidin；4)檢測方法為酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)法(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)；5)急性運(yùn)動檢測為運(yùn)動后3 h，長期耐力運(yùn)動為運(yùn)動結(jié)束后第2天；6)同一篇文獻(xiàn)如果出現(xiàn)多組數(shù)據(jù)比較，按多項研究進(jìn)行統(tǒng)計；7)同一組數(shù)據(jù)在不同論文中重復(fù)發(fā)表算作一項研究[5,7]。

文獻(xiàn)如有以下一項內(nèi)容則排除:1)實(shí)驗(yàn)方法不明確或用非ELISA方法；2)檢測的為尿液Hepcidin；3)檢測對象為非運(yùn)動員。部分在數(shù)據(jù)庫無法查到全文的，通過圖書館的館際互借做文獻(xiàn)傳遞獲得。部分原始數(shù)據(jù)通過與通訊作者聯(lián)系獲得，如無反饋則排除文獻(xiàn)。

1.3 文獻(xiàn)質(zhì)量評估

采用Jadad 量表(Jadad scale)對每項研究的質(zhì)量進(jìn)行評價，主要包括是否為隨機(jī)實(shí)驗(yàn)，是否采用雙盲實(shí)驗(yàn)，是否提及退出及失訪者例數(shù)，總分為5 分[4]。

1.4 數(shù)據(jù)提取

對符合篩選條件的文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，主要包括研究對象的基本特征( 樣本量，年齡，專項) 、運(yùn)動方式的特征( 運(yùn)動形式、運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動時間、運(yùn)動頻率、干預(yù)總時間)和血清Hepcidin濃度。

1.5 統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)使用Stata 12.0軟件進(jìn)行Meta分析和異質(zhì)性檢驗(yàn)，繪制森林圖，采用一致性系數(shù)I2分析各研究間的異質(zhì)性。各研究間存在異質(zhì)性時，采用隨機(jī)效應(yīng)模型(Randomized Effects Model)；各研究間不存在異質(zhì)性時，采用固定效應(yīng)模型(Fixed Effects Model)進(jìn)行分析。采用Egger’s和Begg’s進(jìn)行定量發(fā)表偏倚并繪制漏斗圖。根據(jù)不同運(yùn)動方式進(jìn)行亞組分析[5]。

2 研究結(jié)果

2.1 納入文獻(xiàn)及數(shù)據(jù)

關(guān)于運(yùn)動員Hepcidin影響的研究，國外有36項，國內(nèi)有2項。排除綜述、尿液檢測、方法交待不清及實(shí)驗(yàn)中使用到了低氧、糖補(bǔ)劑、野櫻桃汁等的研究，滿足文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)的共有18項研究，其中急性運(yùn)動11項(135名運(yùn)動員)，耐力運(yùn)動研究7項(88名運(yùn)動員)。各研究質(zhì)量使用Jadad量表評定。這些研究有的是隨機(jī)選取樣本，有的是選取某一運(yùn)動隊的全體運(yùn)動員，部分研究未明確是否做到雙盲，研究中均未有實(shí)驗(yàn)樣本的退出(由于實(shí)驗(yàn)對象為年輕運(yùn)動員，對實(shí)驗(yàn)依從性較好)。

表1 急性運(yùn)動對運(yùn)動員血清Hepcidin影響納入文獻(xiàn)基本特征

表2 耐力運(yùn)動對運(yùn)動員血清Hepcidin影響納入文獻(xiàn)基本特征

2.2 不同運(yùn)動方式對運(yùn)動員血清Hepcidin的影響

對急性運(yùn)動和耐力運(yùn)動共18項研究，共223名運(yùn)動員。結(jié)果表明,Q=34.16，I2=50.2%(P<0.1)，說明各研究間存在異質(zhì)性，故采用隨機(jī)效應(yīng)模型。SMD=1.342，95%可信區(qū)間(Conf.Interval，CI)為[1.038,1.646](z=8.66，P<0.01)，說明運(yùn)動能夠使Hepcidin增加，增加幅度為31.80%，具有統(tǒng)計學(xué)意義。森林圖顯示，多篇文獻(xiàn)效應(yīng)量95%置信區(qū)間與垂直線相交(圖1)。

圖1 不同方式運(yùn)動對運(yùn)動員Hepcidin影響的森林圖

2.3 不同運(yùn)動方式的亞組Meta分析

2.3.1 急性運(yùn)動對運(yùn)動員血清Hepcidin的影響

Q=13.93、I2=28.20%(P>0.1)，說明各研究間不存在異質(zhì)性，故采用固定效應(yīng)模型。SMD=1.640，95% CI 為[1.357，1.923](z=11.37，P<0.01)，說明急性運(yùn)動能夠使運(yùn)動員血清Hepcidin增加，增加幅度為51.94%。

2.3.2 耐力運(yùn)動對運(yùn)動員血清Hepcidin的影響

Q=7.24、I2=17.10%(P>0.1)，說明各研究間不存在異質(zhì)性，故采用固定效應(yīng)模型。SMD=0.863，95% CI為[0.550，1.177](z=7.24，P<0.01)，說明耐力運(yùn)動能夠使運(yùn)動員血清Hepcidin增加，增加幅度為25.13%。

圖2 不同運(yùn)動方式的亞組Meta分析森林圖

2.4 發(fā)表偏倚分析

總體樣本Begg’s檢驗(yàn)：z=1.40，Pr>|z|=0.160>0.05，Egger’s檢驗(yàn)：t=2.07，P=0.055>0.05，95% CI為：[-0.085，6.743]，包含0，說明運(yùn)動對Hepcidin的影響不存在發(fā)表偏倚，Meta分析結(jié)果比較穩(wěn)定，可信(圖3)。

圖3 關(guān)于急性、耐力運(yùn)動對Hepcidin影響的偏倚分析漏斗圖

急性運(yùn)動樣本Begg’s檢驗(yàn)：z=1.32，Pr>|z|=0.186>0.05，Egger’s檢驗(yàn)：t=1.73，P=0.118>0.05，95% CI為：[-0.931，6.998]，包含0，說明急性運(yùn)動對Hepcidin的影響不存在發(fā)表偏倚，Meta分析結(jié)果比較穩(wěn)定，可信(圖4)。

耐力運(yùn)動樣本Begg’s檢驗(yàn)：z=-0.15，Pr>|z|=0.881>0.05，Egger’s檢驗(yàn)：t=0.22，P=0.834>0.05，95% CI為：[-6.137，7.293]，包含0，說明耐力運(yùn)動對Hepcidin的影響不存在發(fā)表偏倚，Meta分析結(jié)果比較穩(wěn)定，可信(圖5)。

圖4 急性運(yùn)動對Hepcidin影響的偏倚分析漏斗圖

圖5 耐力運(yùn)動對Hepcidin影響的偏倚分析漏斗圖

3 分析與討論

本研究應(yīng)用Meta分析，在自血清檢測Hepcidin技術(shù)成熟后，對運(yùn)動員中檢測血清Hepcidin的18項研究進(jìn)行了總結(jié)分析，為不同方式運(yùn)動對Hepcidin的影響提供了較客觀的依據(jù)。結(jié)果表明,急性大中強(qiáng)度運(yùn)動更易引發(fā)運(yùn)動員血清Hepcidn顯著增加，這有可能降低腸鐵的吸收和肝、脾、巨噬細(xì)胞等貯存鐵的釋放，從而引起機(jī)體的低鐵狀態(tài)，如不及時補(bǔ)充，可能導(dǎo)致運(yùn)動性鐵缺乏。長期耐力運(yùn)動Hepcicin增加的幅度小于急性運(yùn)動，這可能是一方面由于機(jī)體對運(yùn)動產(chǎn)生了適應(yīng)，炎性反應(yīng)下降，使肝分泌Hepcidin減少；另一方面，貯存鐵下降，會反饋性調(diào)節(jié)Hepcidin，使其水平下降，減少對腸鐵吸收和貯存鐵釋放的抑制作用，滿足長時間運(yùn)動中機(jī)體對鐵的需求[1]。18項研究均表明,運(yùn)動員的急性和耐力運(yùn)動強(qiáng)度都偏大，易導(dǎo)致機(jī)體炎癥反應(yīng)增強(qiáng)，Hepcidin含量增加，機(jī)體鐵吸收減少。因此，在急性和耐力運(yùn)動中，運(yùn)動員最好補(bǔ)充鐵制劑，以利于維持機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài)和有氧氧化能力。

Hepcidin 對機(jī)體鐵狀態(tài)的調(diào)控，主要是通過與細(xì)胞膜上的膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(ferroportin 1，F(xiàn)PN1)相結(jié)合，促進(jìn)其內(nèi)化降解，使其失去釋放鐵的功能。FPN1是目前已知的位于細(xì)胞膜上的唯一釋鐵蛋白[18]。位于十二指腸吸收細(xì)胞的FPN1可以在銅藍(lán)蛋白的協(xié)助下，將吸收的鐵轉(zhuǎn)運(yùn)至循環(huán)系統(tǒng)，與轉(zhuǎn)鐵蛋白相結(jié)合，運(yùn)至身體各部位；位于肝細(xì)胞和巨噬細(xì)胞膜上的FPN1可將細(xì)胞內(nèi)貯存的鐵運(yùn)至血液循環(huán)系統(tǒng)[26]。不同方式運(yùn)動增加了血清Hepcidin，降低FPN1表達(dá)，鐵的吸收不能滿足運(yùn)動所需，機(jī)體出現(xiàn)鐵貯備量下降，隨時間延長則引發(fā)運(yùn)動性貧血。

正常生理狀態(tài)下Hepcidin 的分泌受到機(jī)體鐵水平調(diào)控，當(dāng)鐵缺乏時，肝細(xì)胞感受到鐵貯量的變化，而降低Hepcidin分泌，此時FPN1表達(dá)增強(qiáng)，鐵吸收量增加；鐵水平較高時，則分泌較多Hepcidin，與FPN1結(jié)合，使其內(nèi)化，鐵吸收和釋放減少，通過這些途徑調(diào)整機(jī)體鐵的動態(tài)平衡[15]。除了機(jī)體鐵水平，Hepcidin還受到炎癥因子(如IL-6)的調(diào)控[27]。最近的研究表明，由睪酮引起的紅細(xì)胞合成增多，會促進(jìn)EPO的表達(dá)[20]，而抑制Hepcidin，以使機(jī)體獲得充足鐵合成血紅蛋白及紅細(xì)胞[14,19]。因此，在高原低氧訓(xùn)練中腎臟分泌的EPO增加，可以在一定程度上抑制Hepcidin增加，從而改善運(yùn)動員的鐵吸收和機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài)，增強(qiáng)有氧氧化能力。這也為高原低氧訓(xùn)練提高耐力成績提供了理論依據(jù)[34]。雌激素、生長因子(如血小板衍生生長因子Platelet Derived Growth Factor-BB，PDGF-BB)和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)可能參與了對Hepcidin的負(fù)調(diào)控[25,9]。運(yùn)動前的高糖膳食(10 g/ kg)與低糖膳食(3 g/ kg)相比，高糖膳食可以減輕運(yùn)動中的炎癥反應(yīng)，降低血清Hepcidin水平，增加血清鐵[12]。運(yùn)動促進(jìn)腎臟分泌EPO增加，運(yùn)動也會促進(jìn)睪酮等激素的表達(dá)，但通過對近年關(guān)于運(yùn)動對Hepcidin影響研究的Meta分析表明，運(yùn)動促進(jìn)了Hepcidin表達(dá)。這可能還有其它調(diào)節(jié)因子發(fā)揮重要作用，或是運(yùn)動強(qiáng)度不同，對Hepcidin的影響也存在差異，這些還需要更多的研究來證實(shí)。

4 結(jié)論

急性運(yùn)動和耐力運(yùn)動均可增加運(yùn)動員血清Hepcidin濃度，尤其是急性運(yùn)動增加幅度較大，這可能會引發(fā)運(yùn)動員的低鐵狀態(tài)。運(yùn)動員在急性和耐力運(yùn)動中可適當(dāng)選擇補(bǔ)鐵劑，增加機(jī)體鐵貯備量。高原低氧訓(xùn)練可有助于降低Hepcidin，增加鐵吸收，維持機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài)。

關(guān)于營養(yǎng)補(bǔ)劑與Hepcidin濃度目前也有一些報道，如賽前的高糖膳食有助于改善機(jī)體炎癥反應(yīng)，降低Hepcidin濃度，增加機(jī)體鐵水平，滿足運(yùn)動中對鐵的需求[12]。運(yùn)動員血清Hepcidin的檢測，也許能應(yīng)用到反興奮劑的研究中，2016年的一份報告顯示運(yùn)動員抽血36天后回輸自己血液，結(jié)果回輸后12 h和1天，血清Hepcidin濃度分別上升7倍和4倍。血清Hepcidin濃度可以作為運(yùn)動員是否為自體血液回輸?shù)囊粋€重要指標(biāo)[22]。

綜上所述，關(guān)于不同運(yùn)動強(qiáng)度、不同專項運(yùn)動員Hepcidin的變化，運(yùn)動對Hepcidin上游調(diào)節(jié)因子的影響，不同營養(yǎng)補(bǔ)劑通過調(diào)節(jié)Hepcidin，而改善機(jī)體鐵狀態(tài)的作用，及Hepcidin在反興奮劑中的應(yīng)用等，還需進(jìn)一步的研究。

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[33]SKARPA SKA-STEJNBORN A,BASTA P,TRZECIAK J,etal.Effect of intense physical exercise on hepcidin levels and selected parameters of iron metabolism in rowing athletes [J].Eur J Appl Physiol,2015,115(2):345-351.

[34]SONNWEBER T,NACHBAUR D,SCHROLL A,etal.Hypoxia induced down regulation of hepcidin is mediated by platelet derived growth factor BB[J].Gut,2014,63(12):1951-1959.

[35]WANG H,DUAN X,LIU J,etal.Nitric oxide contributes to the regulation of iron metabolism in skeletal muscle in vivo and in vitro[J].Mol Cell Biochem,2010,342(1-2):87-94.

[36]ZIEMANN E,KASPROWICZ K,KASPERSKA A,etal.Do high blood hepcidin concentrations contribute to low ferritin levels in young tennis players at the end of tournament season？[J].J Sports Sci Med,2013,12(2):249-258.

Effects of Different Exercise on the Serum Hepcidin of Athletes:A Meta-Analysis

WANG Hai-tao,LIU Yu-qian,ZHENG Ning,YANG Wen-qian

Hepcidin is a main negative regulator of iron metabolism,which plays an important role in iron deficiency in athletes.Objective:The present study investigated the changes of Hepcidin concentrations in different exercise using Meta analysis.Methods: Searched related literature before April.2016 and identify including and excluding criteria.The serum Hepcidin concentrations in athletes before and after the endurance and acute exercise were selected,and then heterogeneity test,regression analysis for heterogeneity and publication bias were made.Results:11 studies were related to acute exercise including 135 athletes and 7 studies were related to endurance exercise including 88 athletes.Hepcidin concentrations were increased by 51.94% in acute exercise:(SMD=1.640,95% CI [1.357,1.923],z=11.37,P<0.01).Hepcidin was increased by 25.13% in endurance exercise:SMD=0.863，95% CI[0.550,1.177],z=7.24,P<0.01).Both Egger’s and Begg’s test revealed that there were no significant publication bias found.Conclusions:Hepcidin concentrations were increased both after acute and endurance exercise;the increase range in acute exercise was higher than that of endurance exercise.Iron supplementation would be helpful to maintain iron homeostasis in athletes.

Hepcidin;athletes;ironhomeostasis;Meta-analysis

1000-677X(2016)09-0078-06

10.16469/j.css.201609012

2015-12-01；

2016-08-31

河北省自然科學(xué)基金( C2013205026)；河北省教育廳重點(diǎn)項目( ZD20131100)；河北省體育教育訓(xùn)練學(xué)重點(diǎn)學(xué)科。作者簡介：王海濤(1973-)， 男，河北廊坊人，教授，博士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動與鐵代謝相關(guān)疾病防治，E-mail:haitaoyq@126.com； 劉玉倩(1973-) ,女,河北保定人， 教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動與鐵代謝相關(guān)疾病防治，E-mail:yuqianht@126.com。

河北師范大學(xué) 體育學(xué)院 人體運(yùn)動生物信息測評重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 石家莊 050024 Hebei Normal University,Shijiazhuang,050024,China.

G804.2

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