維生素D與運動能力

林文弢, 賈 敏(廣州體育學院,廣東 廣州 510500)

維生素D是參與人體組成的重要物質,不僅有助于運動員骨骼的生長和維護,而且有助于電解質代謝調控、蛋白質合成、基因表達和免疫功能,在提高運動員的運動能力及運動表現方面起重要作用。

1 維生素D的定義與分類

維生素D為固醇類衍生物,又稱鈣化醇、麥角甾醇、麥角骨化醇、“陽光維生素”、抗佝僂病維生素[1]。目前認為,維生素D也是一種類固醇激素,其家族中最重要的成員是維生素D2(麥角鈣化醇)和維生素D3(膽鈣化醇)。維生素D均為不同的維生素D原經紫外線照射后的衍生物。植物不含維生素D,但維生素D原在動植物體內都存在。維生素D是一種脂溶性維生素,有5種化合物,與健康關系較密切的是維生素D2和維生素D3。它們有如下特性:存在于部分天然食物中;人體皮下儲存有從膽固醇生成的7-脫氫膽固醇,受紫外線照射后,可轉變?yōu)榫S生素D3[2]。

2 維生素D的生理功能

維生素D的主要作用在于維持血清鈣磷濃度穩(wěn)定,調節(jié)鈣磷平衡,調控甲狀旁腺素分泌,影響骨轉換,調節(jié)骨骼細胞多種基因表達的重要內分泌激素,保持骨骼強壯。

2.1 促進小腸鈣吸收(鈣結合蛋白)

活性維生素D不僅能調節(jié)對腸道鈣吸收起重要作用的鈣結合蛋白及鈣調蛋白基因的表達,促進腸道鈣吸收,而且還作用于腎小管,促進腎臟對鈣離子的吸收,對維持鈣離子的正平衡具有重要作用。人體吸收的維生素 D2和D3都無生物活性,經肝臟、腎臟羥化酶的作用,轉變?yōu)樘禺惖拟}結合蛋白質,鈣結合蛋白對腸道鈣的吸收發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現,維生素D可通過調節(jié)腸道鈣吸收途徑中多種蛋白的結構或表達水平影響鈣的吸收。腸道鈣的吸收主要通過3種方式:跨細胞途徑、細胞旁途徑和囊泡運輸。不僅維生素D缺乏會影響腸道鈣的吸收,維生素D受體結構異常,調節(jié)蛋白表達水平下降,同樣可能造成鈣吸收障礙,導致鈣代謝異常。

2.2 促進骨骼與骨骼肌生長

維生素 D直接或間接參與骨細胞的增生、分化等所有過程,以及骨基質的形成、成熟與鈣化。研究認為,維生素 D缺乏可引起繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進,骨轉化加快,骨丟失增加,從而導致骨質疏松或骨折?？茖W補充維生素D,能有效防止鈣 、磷吸收障礙所導致的骨質疏松及骨折的發(fā)生,防止骨骼肌肉運動系統多種疾病。維生素D缺乏癥成人表現為軟骨病,兒童表現為佝僂病;維生素 D不足會引起中老年人繼發(fā)性骨質流失、甲狀旁腺功能亢進癥和跌倒等 。肌細胞和神經系統細胞均有特異性維生素D受體,肌肉組織維生素D受體的表達隨年齡增長而顯著降低;同時隨著年齡增長,肌肉強度和神經肌肉功能降低,與肌細胞中維生素D受體表達減少和受體周圍維生素 D缺乏直接相關。肌肉無力常是維生素 D缺乏的表現,補充活性維生素 D可促進肌肉功能,使快肌Ⅱ型肌內纖維數目與直徑顯著增加,顯著增強肌肉的力量及功能。

2.3 對骨細胞(破骨、成骨細胞)有多種作用

維生素 D 還作用于成骨細胞和骨細胞核的維生素D反應元件,調控骨鈣素、低密度脂蛋白受體相關蛋白5、成纖維生長因子23、Ⅰ型膠原蛋白等多種蛋白的表達,對骨轉換及骨骼礦化具有重要調控作用[3]。維生素D缺乏會引起骨頭和關節(jié)疼痛、肌肉萎縮、失眠、緊張等癥狀,甚至會導致少兒佝僂病和成年人的軟骨病。

3 維生素D與運動能力

3.1 對運動員骨骼肌伸展能力的影響

低維生素D狀態(tài)會影響運動員的肌肉、免疫系統和身體能量水平,進而影響其運動成績。Zhu K等[4]將302名受試者隨機分成實驗組和對照組,實驗組每日補充1 000 IU維生素D2和1 000 mg檸檬酸鈣(對照組僅1 000 mg檸檬酸鈣),測試1年后,2組在髖外展肌力、髖內收肌力和運動能力方面,實驗組比對照組分別提高22.6%、13.5%、17.5%。另有研究報道,給年輕芭蕾舞演員每日補充維生素D (2 000 IU),4個月后其等長肌力提升、受傷風險降低[5]。研究發(fā)現,每日補充鈣1 000 mg和維生素D3 800 IU者的左股四頭肌肌力顯著優(yōu)于單獨補充等量鈣劑者。Moreira-Pfrimer等研究發(fā)現,補充維生素D3 6個月后,受試者的臀屈肌和膝伸肌肌力分別提高16.4%和24.6%[6]。

3.2 對運動員骨質的影響

由于25羥維生素D的減少,導致與破骨細胞生成有關的繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進,以及增加的骨吸收超過成骨細胞介導的骨形成,這些都導致骨量減少和骨質疏松。對運動員來說,健康的骨質是運動能力的保證,尤其在外沖力較大的運動項目中,運動員的骨密度與骨折發(fā)生率直接相關。充足的維生素D通過維持甲狀旁腺素的生理健康水平,刺激成骨細胞活性,促進骨礦化及減少沖擊損傷風險,從而減少運動員骨質疏松及骨折的發(fā)生率。

3.3 對運動員免疫功能的影響

3.3.1 對單核—巨噬細胞的作用

單核—巨噬細胞在固有免疫應答中起重要作用,維生素D可以促進單核細胞向巨噬細胞分化。巨噬細胞在干擾素-γ刺激下可以在胞內合成1,25-二羥維生素D3,1,25-二羥維生素D3作為配體與細胞核受體結合發(fā)揮作用。維生素D在單核—巨噬細胞中通過自分泌途徑刺激 Toll類受體2/1、Toll樣受體4及干擾素-γ受體。維生素D能增加巨噬細胞的吞噬能力和趨化能力,增強單核—巨噬細胞對腫瘤細胞的趨向性和細胞毒性作用,抑制單核細胞的黏附活性,減少機體炎癥反應的發(fā)生。

3.3.2 對T、B細胞的作用

T淋巴細胞來源于胸腺,在適應性免疫應答中占核心地位。T細胞根據功能特征可分為輔助T細胞、細胞毒性T細胞、調節(jié)性T細胞。維生素D可通過間接影響DC表型或直接刺激T細胞從而調節(jié)T細胞反應,維生素D抑制細胞因子輔助T細胞1、輔助T細胞17和輔助T細胞2的分布,從而改變T細胞表型和功能。B淋巴細胞通過產生抗體發(fā)揮特異性體液免疫,是重要的抗原提成細胞。近年來發(fā)現,維生素D誘導B細胞的低反應性可直接導致細胞凋亡,抑制B細胞的分化增殖,減少免疫球蛋白的產生,增加細胞因子IL-19的分泌,表明維生素D對B細胞功能紊亂性疾病有潛在作用。

4 運動員維生素D的補充量

維生素D是形成骨骼和軟骨的原動力,抗佝僂病,能使牙齒堅固,可抑制炎癥發(fā)生。除魚肝油富含維生素D外,肝、魚肉、蛋、奶及蘑菇中也有豐富的維生素D。研究表明,維生素 D 的多方面效用直接或間接影響骨骼、關節(jié)、軟骨、肌肉等,低維生素D狀態(tài)可能增加機體應力性骨折和急性炎癥疾病的風險。對運動員來說,補充適量的維生素 D 對骨關節(jié)炎癥的緩解、骨骼狀態(tài)的優(yōu)化具有積極意義。多數研究認為,應定期評估運動員的維生素 D狀態(tài),并給予推薦攝入量(每日攝取5 μg維生素D為宜),以保持運動員的最佳競技狀態(tài)。

5 小結

維生素D是身體組成的重要物質,與運動員的運動能力及運動表現關系密切。補充維生素D應注意量的把握,我國制定的維生素D最高可耐受攝入量為20 μg,過量補充會造成厭食、嗜睡、嘔吐、腹瀉、尿頻及關節(jié)疼痛等中毒癥狀。為防止對運動員造成不必要的傷害,建議在隊醫(yī)或營養(yǎng)師的指導下服用維生素D。