糖尿病中氧化應(yīng)激增加的機(jī)制及其與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,體育保健學(xué)論文

糖尿病中氧化應(yīng)激增加的機(jī)制及其與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,體育保健學(xué)論文糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病，當(dāng)前已經(jīng)成為一個(gè)全球性的健康問(wèn)題。氧化應(yīng)激與糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生有密切關(guān)系，合理有效的規(guī)律運(yùn)動(dòng)能為糖尿病患者帶來(lái)很多受益之處，運(yùn)動(dòng)已被證實(shí)對(duì)氧化應(yīng)激有一定的影響。本文旨在總結(jié)糖尿病中氧化應(yīng)激增加的的機(jī)制以及運(yùn)動(dòng)與其之間的關(guān)聯(lián)。1、糖尿病中氧化應(yīng)激增加的機(jī)制氧化應(yīng)激與糖尿病密切相關(guān)，抗氧化治療能夠有效延緩或防止糖尿病的進(jìn)展，對(duì)其并發(fā)癥也有一定的作用。有關(guān)氧化應(yīng)激與糖尿病的關(guān)系，存在一個(gè)廣泛的爭(zhēng)議:氧化應(yīng)激的增加僅僅僅是關(guān)聯(lián)糖尿病，還是和糖尿病有因果關(guān)系。這個(gè)爭(zhēng)議是由于氧化應(yīng)激的檢測(cè)通常是基于對(duì)相關(guān)產(chǎn)物即活性氧的檢測(cè)。脂質(zhì)過(guò)氧化反響和蛋白質(zhì)氧化為指標(biāo)的氧化應(yīng)激的發(fā)生，在胰島素依靠型糖尿病患者和非胰島素依靠型糖尿病患者中都存在。Baynes等人研究指出，有并發(fā)癥的晚期糖尿病患者，氧化應(yīng)激會(huì)增加。Collier等人發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者體內(nèi)，氧化低密度脂肪蛋白質(zhì)以及易氧化的物質(zhì)都會(huì)增加。很多學(xué)者提出了糖尿病中氧化應(yīng)激明顯增加的機(jī)制，詳細(xì)有下面幾個(gè)方面:1.1糖基化終產(chǎn)物(Advancedglycationendprod-ucts，AGEs)的生成糖基化終產(chǎn)物是機(jī)體內(nèi)的糖類、蛋白質(zhì)和氨基酸等物質(zhì)不經(jīng)過(guò)酶促反響就能構(gòu)成的聚合物，它會(huì)隨著年齡的增加而增加，糖尿病患者體內(nèi)易構(gòu)成此種產(chǎn)物，糖基化終產(chǎn)物也會(huì)加速糖尿病的進(jìn)程。Jones等人研究表示清楚，糖化本身就可能導(dǎo)致產(chǎn)生超氧化物，進(jìn)而增加氧化應(yīng)激，而過(guò)氧化氫酶和其他抗氧化劑減少交聯(lián)會(huì)導(dǎo)致糖基化終產(chǎn)物產(chǎn)量的增加。1.2谷胱甘肽的氧化復(fù)原谷胱甘肽在抗氧化防御上起著核心作用，復(fù)原型谷胱甘肽能夠直接解毒活性氧如過(guò)氧化氫和脂質(zhì)過(guò)氧化物，或者通過(guò)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶催化機(jī)制來(lái)進(jìn)行解毒。谷胱甘肽還能夠再生主要的水質(zhì)和脂質(zhì)抗氧化劑、抗壞血酸鹽和生育酚。Osterode研究指出，1型糖尿病血漿硒水平正常，但紅細(xì)胞硒含量和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性會(huì)降低。也有學(xué)者的研究結(jié)果與之存在差異，Walter研究表示清楚，1型和2型糖尿病患者相比對(duì)照組，血紅細(xì)胞、全血和白細(xì)胞中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性沒(méi)有顯著差異。DeMattia等人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者紅細(xì)胞谷胱甘肽水平下降，氧化型谷胱甘肽水平增加。Vijayalingam則提出，在2型糖尿病的不同階段，血谷胱甘肽水平都有明顯降低，會(huì)出現(xiàn)葡萄糖不耐受和高血糖，糖尿病患者紅細(xì)胞谷胱甘肽水平和糖尿病并發(fā)癥的存在逆相關(guān)。糖尿病中谷胱甘肽水平變化的病理生理學(xué)意義有待證明。1.3超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase，SOD)和過(guò)氧化氫酶活性的降低超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶是重要的抗氧化酶，超氧化物除了直接的毒性作用，還有可能與其他活性氧如一氧化氮反響構(gòu)成有毒物如過(guò)氧硝酸鹽。過(guò)氧亞硝基與酪氨酸剩余物反響導(dǎo)致血漿蛋白中硝基酪氨酸產(chǎn)生，這被以為是氧化應(yīng)激增加的一種間接證據(jù)Ceriello等人在2型糖尿病患者的血漿中檢測(cè)到硝基酪氨酸。Wolff等人研究發(fā)現(xiàn)，超氧化物能夠被歧化為更多活性氫過(guò)氧化物，通過(guò)芬頓反響能夠?qū)е赂叨拘缘牧u基自由基的構(gòu)成。Arai研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者紅細(xì)胞中銅、鋅超氧化物歧化酶(Cu．Zn-SOD)活性下降，紅細(xì)胞Cu．Zn-SOD活性與糖尿病患者血糖控制存在負(fù)相關(guān)。相關(guān)研究存在一定的差異，Tho和Candlish研究發(fā)現(xiàn)，在1型和2型糖尿病患者中，無(wú)論有沒(méi)有微血管并發(fā)癥，與正常受試者相比，紅細(xì)胞Cu．Zn-SOD活性并沒(méi)有顯著性差異。Akkus等研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者和健康對(duì)照組相比，白細(xì)胞SOD活性沒(méi)有顯著性差異，但是脂質(zhì)過(guò)氧化水平增加，抗壞血酸鹽含量減少。1.4多元醇通路高血糖癥會(huì)引起多元醇通路，這會(huì)導(dǎo)致醛糖復(fù)原酶的感應(yīng)的和山梨糖醇的產(chǎn)生。多元醇通路通過(guò)不同的機(jī)制能誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的產(chǎn)生，包括煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Triphosphopyridinenucleotide，NAD-PH)的消耗和隨之發(fā)生的谷胱甘肽的干擾和一氧化氮的代謝。DeMattia研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者與健康對(duì)照組相比，紅細(xì)胞谷胱甘肽水平以及NADPH水平的平均值均下降，NADPH水平低迷的病人，通過(guò)一個(gè)星期的托瑞司他治療，谷胱甘肽和NADPH水平有所改善。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也有類似的發(fā)現(xiàn)，Obrosova等人用鏈脲佐菌素建模的糖尿病大鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)醛糖復(fù)原酶抑制劑索比尼爾能夠修復(fù)抗氧化劑復(fù)原型谷胱甘肽和抗壞血酸鹽的神經(jīng)濃度，這會(huì)誘導(dǎo)脂質(zhì)過(guò)氧化反響。1.5胰島素抵抗胰島素抵抗是正常劑量的胰島素產(chǎn)生低于正常生物學(xué)效應(yīng)的一種狀態(tài)。研究表示清楚，胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)下機(jī)體的氧化應(yīng)激水平會(huì)增加。一項(xiàng)歷經(jīng)十年的對(duì)空腹血胰島素水平和葡萄糖水平的跟蹤研究，對(duì)血漿TBARS水平進(jìn)行了分析和預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗能夠誘導(dǎo)氧化應(yīng)激。Niskanen通過(guò)檢測(cè)糖耐量受損患者的血漿硫代巴比土酸活性物質(zhì)(Thiobarbituraticac-id-reactivesubstances，TBARS)含量，發(fā)現(xiàn)糖耐量受損患者TBARS含量相比正常對(duì)照組高。Vijayalingam研究指出，存在糖耐量受損和早期高血糖的糖尿病患者，脂質(zhì)過(guò)氧化反響更強(qiáng)烈。當(dāng)前的研究中，把胰島素抵抗作為氧化應(yīng)激增加的機(jī)制還不完全明了，這類的研究相對(duì)較少，考慮到胰島素抵抗對(duì)糖尿病和一般心血管疾病發(fā)病機(jī)制的作用，將來(lái)的研究還應(yīng)該著重于胰島素抵抗對(duì)氧化應(yīng)激的影響。1.6低密度脂蛋白氧化的敏感性Kawamura研究指出，糖尿病患者低密度脂蛋白氧化的敏感性會(huì)增加。Bowie等研究發(fā)現(xiàn)，1型和2型糖尿病患者相比正常的受試者，低密度脂蛋白和紅細(xì)胞細(xì)胞膜對(duì)氧化更敏感。除此之外，Bowie還指出低密度脂蛋白對(duì)氧化的敏感性程度和低密度脂蛋白糖基化有密切關(guān)系。相關(guān)研究存在矛盾的結(jié)果，Altomare等研究發(fā)現(xiàn)，1型糖尿病患者和對(duì)照組相比，低密度脂蛋白和超低密度脂蛋白膽固醇對(duì)氧化的敏感性沒(méi)有顯著差異。迄今為止還沒(méi)有明確的證據(jù)能夠證明，糖尿病患者相比健康對(duì)照組，能否低密度脂蛋白更容易氧化，能否糖尿病并發(fā)癥和血糖控制對(duì)低密度脂蛋白氧化的敏感性有影響。1.7糖尿病患者的蛋白質(zhì)氧化蛋白質(zhì)是氧化的一個(gè)重要的靶點(diǎn)，Chevion指出蛋白質(zhì)羰基含量是最廣泛使用的蛋白質(zhì)的氧化改變的標(biāo)志，也是一個(gè)可靠的氧化應(yīng)激的標(biāo)志。Dominguez等人研究指出，無(wú)論是1型還是2型糖尿病，蛋白質(zhì)羰基含量都會(huì)升高。Altomare指出蛋白質(zhì)羰基含量與糖尿病的并發(fā)癥相關(guān)。除了脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化，有報(bào)道稱糖尿病患者DNA也存在氧化損傷。Dandona研究發(fā)現(xiàn)，1型和2型糖尿病患者都存在DNA的氧化損傷，這些變化可能會(huì)導(dǎo)致糖尿病中動(dòng)脈粥樣硬化的構(gòu)成以及疾病中微血管并發(fā)癥的發(fā)生。2、運(yùn)動(dòng)與氧化應(yīng)激1956年Harman提出了自由基學(xué)講，由于這個(gè)理論的產(chǎn)生，運(yùn)動(dòng)與氧化應(yīng)激的研究已經(jīng)成為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)。正常情況下，機(jī)體內(nèi)會(huì)不斷的產(chǎn)生自由基，而抗氧化防御系統(tǒng)則會(huì)保衛(wèi)機(jī)體遭到傷害。運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致活性氧的大量產(chǎn)生，假如機(jī)體去除活性氧的能力缺乏，不能與產(chǎn)生活性氧的能力平衡，運(yùn)動(dòng)性內(nèi)源活性氧產(chǎn)生增加，會(huì)導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激，需要注意的是，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)方式的不同對(duì)氧化應(yīng)激的影響不同。人體在進(jìn)行中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，呼氣中脂質(zhì)過(guò)氧化反響的副產(chǎn)品戊烷的含量會(huì)增加。中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，耗氧量增加8-10倍，肌肉的氧通量增加90-100倍，自由基也會(huì)增加，進(jìn)而損壞抗氧化防御系統(tǒng)。Da-vies讓大鼠進(jìn)行跑臺(tái)力竭運(yùn)動(dòng)后，檢測(cè)骨骼肌和肝臟中的自由基濃度，發(fā)現(xiàn)相比對(duì)照組增加了2-3倍。Sen等人檢測(cè)了機(jī)體脂質(zhì)、蛋白質(zhì)以及遺傳物質(zhì)的氧化損傷水平，研究發(fā)現(xiàn)劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的增加。黃園等人通過(guò)讓12名田徑運(yùn)發(fā)動(dòng)進(jìn)行高強(qiáng)度無(wú)氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，觀察血液和紅細(xì)胞氧化應(yīng)激水平的變化，研究結(jié)果證實(shí)，高強(qiáng)度無(wú)氧運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致血液氧化應(yīng)激水平的升高，造成血液脂質(zhì)過(guò)氧化的加強(qiáng)和紅細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷。運(yùn)動(dòng)似乎會(huì)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，而規(guī)律的體育鍛煉卻能夠抑制氧化應(yīng)激的發(fā)生，無(wú)論是規(guī)律的耐力運(yùn)動(dòng)或者是有氧運(yùn)動(dòng)，似乎都會(huì)誘導(dǎo)氧化劑的保衛(wèi)作用，進(jìn)而減少氧化損傷。楊洪濤等人研究發(fā)現(xiàn)，規(guī)律的運(yùn)動(dòng)提高了胰島素抵抗大鼠脂肪組織抗氧化酶的活性，抑制了細(xì)胞內(nèi)能量過(guò)剩而導(dǎo)致的氧化應(yīng)激，改善了胰島素抵抗現(xiàn)象。最大攝氧量是評(píng)定身體素質(zhì)的指標(biāo)之一，規(guī)律的運(yùn)動(dòng)能夠改善機(jī)體的最大攝氧量。Laaksonen等人研究發(fā)現(xiàn)，以最大攝氧量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的身體素質(zhì)，與糖尿病患者血漿TBARS有強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)，這表示清楚規(guī)律運(yùn)動(dòng)對(duì)抗氧化應(yīng)激有一定作用。3、運(yùn)動(dòng)與糖尿病中的氧化應(yīng)激運(yùn)動(dòng)作為預(yù)防醫(yī)學(xué)的一種工具，已經(jīng)被廣泛推薦，當(dāng)然也適用于糖尿病患者。氧化應(yīng)激與動(dòng)脈粥樣硬化和糖尿病微血管并發(fā)癥有關(guān)，運(yùn)動(dòng)能夠加速引起氧化損傷，而規(guī)律訓(xùn)練似乎能加強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)。與急性和慢性運(yùn)動(dòng)相關(guān)的氧化應(yīng)激所帶來(lái)的受益之處和風(fēng)險(xiǎn)，如糖尿病患者對(duì)氧化應(yīng)激敏感性的增加，有一些相關(guān)的研究。Laaksonen等人招募了9個(gè)1型糖尿病患者和13個(gè)20到30歲健康男性作為對(duì)照組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，受試者熱身之后，以60%的最大攝氧量進(jìn)行40min功率自行車運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)后立即取血液樣本，經(jīng)檢測(cè)，運(yùn)動(dòng)后，糖尿病患者相比對(duì)照組，血漿TBARS含量增加，這證實(shí)了在糖尿病中，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)了氧化應(yīng)激。1型糖尿病患者降低的過(guò)氧化氫酶活性也有助于增加氧化應(yīng)激，增加的葡萄糖和過(guò)氧化氫水平被證實(shí)會(huì)降低氧化氫酶的活性，即便沒(méi)有并發(fā)癥，1型糖尿病患者脂質(zhì)過(guò)氧化反響也會(huì)加強(qiáng)，超氧化物產(chǎn)量增加可能會(huì)加劇氧化應(yīng)激。紅細(xì)胞SOD和過(guò)氧化氫酶活性下降，在糖尿病患者中通常都能發(fā)現(xiàn)。糖尿病患者血液總谷胱甘肽水平的增加，能夠表示清楚氧化應(yīng)激的適應(yīng)性反響的增加。很多研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病患者中，谷胱甘肽水平或者減少或者不變。DiSimplicio等人的研究指出，無(wú)并發(fā)癥的1型糖尿病患者血小板谷胱甘肽水平會(huì)增加。血漿TBARS和最大攝氧量有強(qiáng)烈的負(fù)面關(guān)聯(lián)，這表示清楚良好的身體狀況可能有對(duì)抗氧化應(yīng)激的保衛(wèi)作用。那么，糖尿病患者能否能夠通過(guò)規(guī)律鍛煉減少脂質(zhì)過(guò)氧化反響需要被深切進(jìn)入研究，這會(huì)有深遠(yuǎn)的臨床意義。Gul等人用鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性糖尿病大鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，股外側(cè)肌和腓腸肌肌谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的TBARS水平增加，這提示耐力訓(xùn)練能降低脂質(zhì)過(guò)氧化水平，然而，耐力訓(xùn)練時(shí)，心臟的共軛二烯烴增加、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性下降。Kihl-strom的研究也得出了一致的結(jié)果，健康大鼠經(jīng)過(guò)耐力訓(xùn)練，心臟抗氧化水平會(huì)下降。Khanna研究表示清楚，未經(jīng)訓(xùn)練的糖尿病大鼠急性力竭運(yùn)動(dòng)，肝TBARS水平和心臟中二烯烴水平都增加，這會(huì)誘發(fā)氧化應(yīng)激。這些結(jié)果表示清楚，糖尿病的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，盡管心臟有不良反響，耐力訓(xùn)練似乎會(huì)對(duì)依靠骨骼肌抗氧化防御調(diào)節(jié)的谷胱甘肽起到正調(diào)節(jié)作用。4、小結(jié)和瞻望氧