糖尿病中氧化應(yīng)激增加的機制及其與運動的關(guān)系,體育保健學(xué)論文

糖尿病中氧化應(yīng)激增加的機制及其與運動的關(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)成為一個全球性的健康問題。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)律運動能為糖尿病患者帶來很多受益之處，運動已被證實對氧化應(yīng)激有一定的影響。本文旨在總結(jié)糖尿病中氧化應(yīng)激增加的的機制以及運動與其之間的關(guān)聯(lián)。1、糖尿病中氧化應(yīng)激增加的機制氧化應(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展，對其并發(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，存在一個廣泛的爭議: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。這個爭議是由于氧化應(yīng)激的檢測通常是基于對相關(guān)產(chǎn)物即活性氧的檢測。脂質(zhì)過氧化反響和蛋白質(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)激明顯增加的機制，詳細(xì)有下面幾個方面:1.1糖基化終產(chǎn)物(Advancedglycationendprod-ucts，AGEs)的生成糖基化終產(chǎn)物是機體內(nèi)的糖類、蛋白質(zhì)和氨基酸等物質(zhì)不經(jīng)過酶促反響就能構(gòu)成的聚合物，它會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)物也會加速糖尿病的進程。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，進而增加氧化應(yīng)激，而過氧化氫酶和其他抗氧化劑減少交聯(lián)會導(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氧化氫和脂質(zhì)過氧化物，或者通過谷胱甘肽過氧化物酶催化機制來進行解毒。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氧化物酶活性會降低。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照組，血紅細(xì)胞、全血和白細(xì)胞中谷胱甘肽過氧化物酶活性沒有顯著差異。DeMattia等人通過研究發(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)和過氧化氫酶活性的降低超氧化物歧化酶和過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)成有毒物如過氧硝酸鹽。過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氧化物，通過芬頓反響能夠?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，無論有沒有微血管并發(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照組相比，白細(xì)胞SOD活性沒有顯著性差異，但是脂質(zhì)過氧化水平增加，抗壞血酸鹽含量減少。1.4多元醇通路高血糖癥會引起多元醇通路，這會導(dǎo)致醛糖復(fù)原酶的感應(yīng)的和山梨糖醇的產(chǎn)生。多元醇通路通過不同的機制能誘導(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，通過一個星期的托瑞司他治療，谷胱甘肽和NADPH水平有所改善。在動物實驗中也有類似的發(fā)現(xiàn)，Obrosova等人用鏈脲佐菌素建模的糖尿病大鼠進行實驗，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，這會誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化反響。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)下機體的氧化應(yīng)激水平會增加。一項歷經(jīng)十年的對空腹血胰島素水平和葡萄糖水平的跟蹤研究，對血漿TBARS水平進行了分析和預(yù)測，發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗能夠誘導(dǎo)氧化應(yīng)激。Niskanen通過檢測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)過氧化反響更強烈。當(dāng)前的研究中，把胰島素抵抗作為氧化應(yīng)激增加的機制還不完全明了，這類的研究相對較少，考慮到胰島素抵抗對糖尿病和一般心血管疾病發(fā)病機制的作用，將來的研究還應(yīng)該著重于胰島素抵抗對氧化應(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)胞膜對氧化更敏感。除此之外，Bowie還指出低密度脂蛋白對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型糖尿病患者和對照組相比，低密度脂蛋白和超低密度脂蛋白膽固醇對氧化的敏感性沒有顯著差異。迄今為止還沒有明確的證據(jù)能夠證明，糖尿病患者相比健康對照組，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)是氧化的一個重要的靶點，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，也是一個可靠的氧化應(yīng)激的標(biāo)志。Dominguez等人研究指出，無論是1型還是2型糖尿病，蛋白質(zhì)羰基含量都會升高。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，這些變化可能會導(dǎo)致糖尿病中動脈粥樣硬化的構(gòu)成以及疾病中微血管并發(fā)癥的發(fā)生。2、運動與氧化應(yīng)激1956年Harman提出了自由基學(xué)講，由于這個理論的產(chǎn)生，運動與氧化應(yīng)激的研究已經(jīng)成為運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個重點。正常情況下，機體內(nèi)會不斷的產(chǎn)生自由基，而抗氧化防御系統(tǒng)則會保衛(wèi)機體遭到傷害。運動導(dǎo)致活性氧的大量產(chǎn)生，假如機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，運動性內(nèi)源活性氧產(chǎn)生增加，會導(dǎo)致機體發(fā)生氧化應(yīng)激，需要注意的是，運動強度、運動方式的不同對氧化應(yīng)激的影響不同。人體在進行中等強度運動時，呼氣中脂質(zhì)過氧化反響的副產(chǎn)品戊烷的含量會增加。中等強度的運動時，耗氧量增加8-10倍，肌肉的氧通量增加90-100倍，自由基也會增加，進而損壞抗氧化防御系統(tǒng)。Da-vies讓大鼠進行跑臺力竭運動后，檢測骨骼肌和肝臟中的自由基濃度，發(fā)現(xiàn)相比對照組增加了2-3倍。Sen等人檢測了機體脂質(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)劇烈運動會誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的增加。黃園等人通過讓12名田徑運發(fā)動進行高強度無氧運動訓(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，高強度無氧運動會導(dǎo)致血液氧化應(yīng)激水平的升高，造成血液脂質(zhì)過氧化的加強和紅細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷。運動似乎會誘導(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，無論是規(guī)律的耐力運動或者是有氧運動，似乎都會誘導(dǎo)氧化劑的保衛(wèi)作用，進而減少氧化損傷。楊洪濤等人研究發(fā)現(xiàn)，規(guī)律的運動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。最大攝氧量是評定身體素質(zhì)的指標(biāo)之一，規(guī)律的運動能夠改善機體的最大攝氧量。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有強烈的負(fù)相關(guān)，這表示清楚規(guī)律運動對抗氧化應(yīng)激有一定作用。3、運動與糖尿病中的氧化應(yīng)激運動作為預(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)激與動脈粥樣硬化和糖尿病微血管并發(fā)癥有關(guān)，運動能夠加速引起氧化損傷，而規(guī)律訓(xùn)練似乎能加強抗氧化防御系統(tǒng)。與急性和慢性運動相關(guān)的氧化應(yīng)激所帶來的受益之處和風(fēng)險，如糖尿病患者對氧化應(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1型糖尿病患者和13個20到30歲健康男性作為對照組進行實驗，受試者熱身之后，以60%的最大攝氧量進行40min功率自行車運動，運動后立即取血液樣本，經(jīng)檢測，運動后，糖尿病患者相比對照組，血漿TBARS含量增加，這證實了在糖尿病中，運動誘導(dǎo)了氧化應(yīng)激。1型糖尿病患者降低的過氧化氫酶活性也有助于增加氧化應(yīng)激，增加的葡萄糖和過氧化氫水平被證實會降低氧化氫酶的活性，即便沒有并發(fā)癥，1型糖尿病患者脂質(zhì)過氧化反響也會加強，超氧化物產(chǎn)量增加可能會加劇氧化應(yīng)激。紅細(xì)胞SOD和過氧化氫酶活性下降，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，無并發(fā)癥的1型糖尿病患者血小板谷胱甘肽水平會增加。血漿TBARS和最大攝氧量有強烈的負(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規(guī)律鍛煉減少脂質(zhì)過氧化反響需要被深切進入研究，這會有深遠(yuǎn)的臨床意義。Gul等人用鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的實驗性糖尿病大鼠進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，股外側(cè)肌和腓腸肌肌谷胱甘肽過氧化物酶的TBARS水平增加，這提示耐力訓(xùn)練能降低脂質(zhì)過氧化水平，然而，耐力訓(xùn)練時，心臟的共軛二烯烴增加、谷胱甘肽過氧化物酶活性下降。Kihl-strom的研究也得出了一致的結(jié)果，健康大鼠經(jīng)過耐力訓(xùn)練，心臟抗氧化水平會下降。Khanna研究表示清楚，未經(jīng)訓(xùn)練的糖尿病大鼠急性力竭運動，肝TBARS水平和心臟中二烯烴水平都增加，這會誘發(fā)氧化應(yīng)激。這些結(jié)果表示清楚，糖尿病的相關(guān)實驗中，盡管心臟有不良反響，耐力訓(xùn)練似乎會對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