氧自由基连锁反应过程及其与抗氧化系统的关系

    运动时会发生比平常多的自由基,，因为我们的身体在大量运用氧气，会意外地发生单电子氧自由基。体内产生状况可以通过电子自旋共振（ESR）直接测定，或通过测定脂质过氧化物降解产物（LPO）中的丙二醛（MDA），间接获取自由基水平信息。近年来有关运动与自由基及抗氧化系统的报道不断增多。

    上世纪90年代，美国一研究小组让大鼠进行亚极限平板运动直至衰竭，然后用ESR技术在22℃下检测其肝脏和肌肉匀浆中的自由基信号。结果发现运动后自由基信号（g=2.004）明显增强，其波幅约为对照组的2－3倍。对持续30分钟的大鼠腓肠肌过度收缩活动，进行低温ESR技术检测，发现组织中的自由基信号峰值增加70％。国内实验室也用ESR技术进行过类似的研究。大鼠下坡跑90分钟，坡度16°，速度16m/min,运动后即刻深层浅层红白肌均见一个新生的自由基信号产生，3小时后信号减弱，表层的信号24－48小时候消失，深层的信号仍看见。

    但是运动使体内自由基生成增加的机理目前还不是十分清楚，

    分析与运动时组织相对缺氧，组织器官氧化代谢增强有关。缺血组织中黄嘌呤脱氢酶激活成黄嘌呤氧化酶，同时ATP分解加剧，使AMP生成增加，进一步使黄嘌呤生成增加，在黄嘌呤氧化酶的作用下，产生超氧化物阴离子自由基。另外运动时线粒体呼吸链电子传递加快，呼吸链可以产生自由基，辅酶Q作为氧化呼吸链的汇合点，就可以自由基形式进行电子传递，运动时氧化代谢加快，促使呼吸链产生更多自由基。在氧运输过程中，血红蛋白和肌红蛋白自动氧化成高铁血红蛋白和高铁肌红蛋白过程中也可以产生自由基。

    知道了运动与自由基的关系之后，我们来分析一下运动疲劳的自由基损伤原理。

    研究发现，在众多自由基中，氧自由基与运动的关系最为密切。运动时氧自由基的增加是导致运动性疲劳发生的一个重要因素。多不饱和脂肪酸是易受氧自由基进攻的靶物质。而在细胞的膜系统中就含有丰富的多不饱和脂肪酸。因而当生物体内氧自由基的含量增加时，氧自由基就会与生物膜中的多不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应。脂质过氧化反应是一个产生自由基和自由基参与的链式反应。可造成恶性循环。细胞膜系统脂质过氧化的结果就会使膜的液态性、流动性改变，膜上的酶、受体及离子通道受损，内质网结构改变，甚至破坏

    三羧酸循环的电子传递，最终导致运动性疲劳的发生。徐冬青、郭林的研究又一次为此结果提供了证据。脂质过氧化的最终产物有丙二醛(MDA)、戊烷、乙烷和乙烯等多种物质。其中，丙二醛的寿命与自由基相比相对较长，在科研工作中常常通过测量其含量来反映自由基的生成情况及脂质过氧化的程。最新研究其具体作用机理可能是：肌纤维的工作原理是肌细胞的电位变化兴奋过程和肌丝滑行的收缩过程（此过程称为肌纤维的兴奋－收缩耦联）。此动作的过程中动作电位引起肌纤维终末池膜及肌质网膜上的大量Ca离子通道开放，Ca离子流入胞浆与肌钙蛋白亚单位C结合之后导致肌丝滑行，使肌肉产生动作。完成后Ca离子会在Ca-Mg依赖式ATP酶（钙泵）作用下转运回肌质网中储存。而在激烈运动时，由于肌纤维破裂和内质网膜变性，同时在自由基及其代谢产物的作用下，使血浆中脂质过氧化（LPO）水平增高。LPO不仅对调节Ca-Mg依赖式ATP酶产生影响，造成胞浆中Ca离子的堆积，影响肌纤维的兴奋－收缩耦联；还对线粒体呼吸链ATP的释放、氧化酶的活性造成影响（因为线粒体呼吸链是细胞内主要的发生器之一，又易被自由基损伤，其结果使ATP生产减少从而影响肌细胞功能）。上述原因导致肌肉工作能力下降产生疲劳。

    要想消除或减轻运动疲劳，达到理想的训练效果和取得好的运动竞技成绩、保护人员的身体健康，就要去清除体内过多的自由基。有氧生物在进化过程中形成了抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD），谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）和过氧化氢酶（CAT）等，共同形成自由基防御体系，可以清除自由基。同时很多报道的研究结论表明运动时SOD，GSH-PX酶活性增高，自由基清除能力增强，但仍然不足以平衡运动应激情况下产生的自由基及脂质过氧化物。那么我们就有两种方式清除体内的自由基：一是提高机体本身的自由基防御体系，二是补充外源性抗自由基物质。

    首先，我们来看怎样用中药来提高机体的自由基防御体系。

    根据中医整体观念，无论劳倦伤脾，劳伤气血，过劳筋疲，劳极伤肾，都必然累及五脏六腑。如肝主筋的运动与脾胃之间功能有着不可分离的作用，肝转输的精华是脾胃消化水谷精微而产生的，若劳倦伤脾，中宫受遏，脾胃运化失司，势必导致精血生化乏源。中医认为只有“脾气旺，才能气血充”，血的运输必须依靠气的推动、气行血行，气滞血淤。所以脾的虚损必然累及气血的虚损。再则肾藏精，主骨生髓，肝肾同源，无论肝病殃肾，还是肾病及肝，同样影响精血转化，影响到肝主筋的功能，表现不同程度的乏力疲劳，运动能力降低，甚至卧床不起。内经《宣明五气论》中记载:“五劳所伤，久视伤血，久卧伤气，久坐伤肉，久立伤骨，久行伤筋”是谓五劳所伤。此外，学者陈家旭提出运动疲劳除与中医虚损证有关外，还应注意肝郁。在此知道下我们就可以给运动员或其他人员，运用中药来消除劳倦。明代医家张景岳在《景岳全书》对虚劳的补法。在立方选药方面，他认为：“丹气虚者，宜补其上，人参、黄芪之属是也；精虚者，宜补其下，熟地、枸杞之属是也；阳虚者宜补兼暖，桂、附、干姜之属是也；阴虚者，宜补兼清，门冬、芍药、生地之属是也。”张氏在《景岳全书》、《新方八阵》中，首列补阵，研究新方29首，且以大补元煎、左归饮、左归丸、右归饮、右归丸为群方之冠。纵观消除疲劳的中药制剂，也多以补益类药物为主组成，或补气助阳，或滋补阴血，或调补脾胃肝肾，或养心安神等。大量研究已证实，补益类中药能促进运动性疲劳的消除，有效地改善运动能力，对运动员恢复体能，防治疲劳综合征有着重要而深远的意义。如李健康等以灵芝、肉苁蓉组成的中药复方补剂进行小鼠的耐缺氧及游泳试验，显示该补剂具有抗疲劳作用；焦颖等将益气养血中药用于竞走运动员，发现中药补剂能明显改善运动员的功能状态，提高其运动能力。典型的成方有补中益气汤。