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氧化壓力的因應之道

近年來,許多研究提出很多疾病可能是由氧化壓力所引起的。適度的運動,多食用富含抗氧化營養素的食物,或適當地服用抗氧化補充劑,可減輕氧化自由基的威脅。
 
 
 
氧化壓力的影響

氧化壓力是氧化自由基的生成和抗氧化劑防禦二者失衡的結果,近年來,許多研究提出很多疾病可能是由氧化壓力所引起的。當氧化壓力過高,使得防禦系統無法抵抗或平衡調節時,就會導致身體的傷害。

規律的運動可以減少慢性疾病的發生,並使人健康長壽。但激烈的運動,反而容易產生大量的自由基,增加氧化壓力,體內因而產生活性氧物質,造成潛在的氧化性傷害,而影響正常細胞的功能。老化、免疫系統低下、白內障、心血管疾病、腦部機能障礙、癌症等疾病的發生,都和自由基傷害有關。

自由基是指電子軌道上含有未配對電子的原子、離子、分子或官能基團,可以在人體的任何部位產生。自由基因為擁有未配對的電子,具有極強的化學反應活性,會氧化許多重要的生物分子,像是蛋白質、去氧核醣核酸(DNA)、脂質多元不飽和脂肪酸等,而產生損壞性的過氧化反應,導致細胞結構和功能的損害,喪失良好的氧化平衡,可能使正常細胞的生長成為不受控制的複製,甚至形成癌症。

在細胞老化過程中,細胞粒線體中的電子傳遞改變,會增加活性氧物質的釋放,使細胞失能或死亡。不過,不必太擔心!因為正常人體內具有各種可以清除自由基,以減輕損害的抗氧化防禦系統,而能維持體內自由基生成和清除之間的動態平衡。

人體內自然生成許多不同的抗氧化酵素,例如過氧化物歧化酶協助把過氧化物轉換成過氧化氫,再藉由過氧化氫酶、麩胱苷肽過氧化酶、或抗壞血酸過氧化酶繼續還原成水和氧。這些酵素協助人體共同清除過氧化物,防止體內產生過多的自由基或過氧化物。

運動訓練的影響

運動強度和持續時間是改變人體抗氧化能力的重要因素。一定時間和強度的運動訓練,可以使身體的防禦系統對運動產生適應性變化,使體內抗氧化酵素活性明顯提高,有利清除因運動所產生的自由基,減緩組織細胞膜中的脂質過氧化反應的程度。運動訓練引起的抗氧化能力的改變,在肌肉上的表現尤其明顯。

爆發力型運動(無氧運動) 爆發力型的運動會增加自由基的生成,導致自由基清除能力的下降,使過多的自由基累積在體內,而引起疲勞。主要的原因在於爆發力型運動會降低體內維生素E的濃度,而缺乏維生素E會使自由基的生成增加。組織中脂質過氧化物的增加,會造成紅血球的損壞、溶血增加,並使得骨骼肌、肝臟粒線體的氧化磷酸化程度降低,導致運動能力的下降。

研究顯示,爆發力型的運動會增加骨骼肌、心肌、肝臟、腎臟、胃等組織中的自由基生成,使心肌中的丙二醛在開始運動的24小時後達到高峰。而丙二醛正是脂質過氧化反應的二次代謝產物,經常用來做為細胞膜的脂質過氧化傷害的指標。這說明從事爆發力型運動,像是舉重、短跑,應特別注意體內氧化壓力是否平衡。

耐力型運動(有氧運動) 有氧運動的訓練可以增強身體抗氧化系統的防禦能力,降低脂質過氧化物的含量。耐力型的有氧訓練運動,可以使身體抵抗氧化損害的抗氧化酶產生保護性適應的變化,進而提高體內自由基的清除效率。實驗發現,在為期9周的游泳訓練後,可以使小鼠心肌和肝組織中的過氧化物歧化酶、過氧化氫酶和麩胱苷肽過氧化酶的活性增高。這些酶都可以有效地降低體內自由基的生成,維護體內自由基生成和清除之間的平衡。

有氧訓練比較不容易使身體受到自由基損傷的主要原因有兩方面:(1)有氧訓練可以讓身體心肺功能增強,減少因為有氧系統過度負荷和組織器官相對缺血、缺氧所導致過量自由基的生成。(2)抗氧化酶是在長期輕度地增強氧化壓力的情況(如有氧訓練)下誘導產生的。

有氧訓練可以使身體的氧化壓力程度適當地提高,激發身體抗氧化壓力的能力。也就是說抗氧化酶活性升高,使體內的自由基防禦系統保持在較高的水準。因此,耐力型的有氧訓練,例如長跑、鐵人三項等,可引起身體防禦性酶的適度增加,提高身體抗自由基損傷的能力。

歸納運動對抗氧化能力影響的因素,主要有下列幾種:(1)運動負荷:長時間且較輕的負荷比瞬間爆發力型運動的負荷,有比較小的氧化壓力。(2)適應性獲得的時間因素:適應性的改變是長期的,抗氧化能力會因為長期停訓而下降。(3)訓練狀態:良好的訓練狀態可以影響身體抗氧化能力的適應性變化。(4)抗氧化劑的補充:抗氧化能力的適應變化,不僅與運動訓練有關,而且受到體內營養狀況的影響。

不是動的愈多愈好

運動可以促進血液循環、新陳代謝,幫助降低血脂和減重。每周3次適度的運動,每次的運動強度使心跳速率達到130下左右,持續30分鐘,這樣是有益健康的。但是運動要量力而為,才不會造成不必要的傷害。

有些人在平時不運動,一運動起來,就過量而不自知,結果愈動愈累,甚至對健康造成反效果。過度的運動會提升體內的氧化壓力,自由基的產生遽增,進而影響健康。尤其是運動員,面對長期大量的運動訓練,運動時身體能量的需求迅速增加,新陳代謝更旺盛,這時候組織中自由基的生成也隨著提高,因此體內所產生的自由基傷害,也較一般人來得大。

一般人體內有清除自由基且會減輕損害的抗氧化防禦系統,能夠維持體內自由基生成和清除之間的動態平衡。然而隨著運動強度和時間的增加,自由基的產生急遽增多,超過了身體清除的能力,組織內抗氧化劑的含量迅速下降,失去平衡,身體產生過多的氧化壓力,造成組織的氧化性損傷。這就是運動性氧化壓力使得肌肉疲勞的主要原因之一。

適量且正確的運動

劇烈運動會消耗肌肉中的抗氧化酶,進而降低總抗氧化能力。為了健康和延緩衰老,須掌握合適的運動強度、運動量、運動時間和符合科學的運動方法。可以選擇一些比較輕鬆的運動項目,像是散步、健身操、舞蹈、游泳等對身心有良好刺激的體育活動,並長期不間斷地持續下去,可以增強身體抗氧化的防禦功能,延緩老化。因此,應從多方面評估運動訓練負荷,防止過度訓練的發生,而達到運動強身的目的。

至於如何合理而有效地安排適性的健身運動,可以參考以下建議:
  1. 根據年齡和性別選擇適宜的運動項目。
  2. 確定合適的運動強度。運動強度主要用心跳速率作指標,最好能控制在每分鐘130下左右。
  3. 確定運動時間。健身運動的時間應不少於8分鐘,一般控制在20至60分鐘之間最好。運動量由運動強度和運動時間共同決定,運動強度大時,持續時間應比較短。
  4. 運動頻率。以增強肌肉力量為目的的人,也就是從事重量訓練的人,每周安排2次最好。以保持健康體能為目的的人,每周可以有3~5次。但是,最重要的是養成良好而且規律的運動習慣。
  5. 運動中,應隨時注意身體的變化,不斷地修改運動方式。

因此,正確的運動應選擇合適的運動方式和運動強度,並且把運動和營養的需求結合起來,循序漸進,持之以恆,才能對身體各器官及免疫功能產生良好的效應。

適量地補充抗氧化劑

「運動性氧化壓力」主要指運動時氧化壓力升高,導致組織的抗氧化劑分解或者被大量地消耗掉,繼而使抗氧化劑濃度降低而失衡。因此,適當地補充抗氧化劑以強化體內清除氧化自由基的防禦能力是必要的。

運動員的營養目標是期望能獲得足夠的能量及攝取適當的營養素,以維持適當的肌肉和體脂肪。在競賽前,肝醣儲存和維持體液平衡是最重要的。攝取足夠的抗氧化營養素,則是長期性的工作。

從經過連續4天比賽的馬拉松選手中,發現在前3天,這些選手的肌酸激酶濃度顯著地增加,表示他們的肌肉正受到某種程度的損害。到了第4天,肌酸激酶的濃度才開始下降。

另一方面,研究結果也顯示氧化壓力容易造成去氧核醣核酸的破壞。8-氫氧-2'-去氧鳥糞嘌呤核苷是去氧核醣核酸因為自由基所造成的氧化性傷害產物中,含量最多的一種,因為可以顯示出極低量的去氧核醣核酸氧化性傷害,所以經常用來做為偵測去氧核醣核酸氧化性傷害的工具。

馬拉松選手尿液中的8-氫氧-2'-去氧鳥糞嘌呤核苷濃度,在第1天跑完後會上升,到第3天才下降,且顯著地比前兩天的濃度還低。這結果顯示他們體內的抗氧化能力及修復系統還不能應付第1天的競賽,第2天也沒有任何改變,一直到第3天及第4天以後,體內抗氧化能力及修復系統才能有效地除去8-氫氧-2'-去氧鳥糞嘌呤核苷,避免其含量上升。

這正是因為體內的適應能力,使得去氧核醣核酸不會受到過度的氧化性損害。因此,重複相同的耐力運動所造成的運動氧化傷害,並不會造成尿液中8-氫氧-2'-去氧鳥糞嘌呤核苷濃度持續升高。

同時磷酸肌酸和碳水化合物的耗竭,以及肌肉內乳酸的堆積,都是影響耐力運動產生疲勞的潛在因素。因此建議應攝取更充足的營養以減緩疲勞,這些營養素包括脂溶性及水溶性的抗氧化劑。脂溶性抗氧化劑包括維生素E、類黃酮素、類胡蘿蔔素、多酚等,主要存在於細胞膜中,保護細胞膜免受氧化自由基的攻擊。水溶性抗氧化劑包括維生素C、麩胱苷肽等,存在於細胞質液、粒線體或細胞外液中。

在2000年,有學者指出服用茄紅素補充品對於運動引起的氣喘,具有保護及緩和的效果。20名會因為運動而導致氣喘的病患,每天補充30毫克的茄紅素,一共連續7天,其中的11位病患的氣喘發生率下降。因此認為服用茄紅素,可以改善運動所引發的氣喘。

鈣、鎂、磷和鐵對於維持人體內的各種機能,扮演著非常重要的角色,像是骨骼的礦質化、維持血液的攜氧量、提供許多酵素系統的輔助因子,以及維持肌肉運動的神經傳導。但是許多女性運動員的鈣攝量,往往少於每日建議攝取量(1,000~1,200毫克)。最值得關注的是正處在青春期的體操及舉重運動員,可能因為缺乏鈣而產生骨折。

運動員體內錳和磷不足的情況比較少見。但在限制熱量飲食的運動選手中,例如跆拳道選手,可能會因攝取不足,而發生肌肉痙攣與影響肌肉伸張的強度。鐵的耗竭普遍發生在女性及長跑運動員的身上,補充鐵有益於健康及維持足夠的血液攜氧量。為了維持身體內這些礦物質的最適當含量,應該攝取富含這些營養素的食物,包括奶類製品、高鐵食物及大量的蔬果。

各種抗氧化食品

乙種胡蘿蔔素 在人體內可以轉變成維生素A,多吃乙種胡蘿蔔素比直接補充大量的維生素A還安全,因為高劑量的維生素A可能引起神經和肝臟的毒性作用。富含乙種胡蘿蔔素的食物有南瓜、肝臟、蛋黃、牛乳、胡蘿蔔、菠菜、南瓜、甘薯、黃色或橘色甜椒、木瓜、芒果等。

維生素C 水溶性的維生素C容易受到熱和氧化的影響而裂解,以生食的方式食用富含維生素C的新鮮食物最恰當。富含維生素C的食物有柑橘類的水果,例如橘子、柳橙、檸檬、葡萄柚等,另外番石榴、奇異果等和大部分綠色蔬菜,像是空心菜、芥菜、青椒等,也都含有豐富的維生素C。

維生素E 維生素E可以溶於脂肪,也就是說,它可以穩定地和脂肪共存在體內,不會受到活性氧物質的損傷,能夠有效地抑制自由基的形成。富含維生素E的食物有芝麻、核桃、小麥胚芽、各種植物油等。

 硒可以增加抗氧化自由基形成的幾種酵素例如麩胱啟 過氧化酶的活性。雖然,硒在人體內有重要的功用,但大量地補充硒可能導致硒中毒。富含硒的食物有全榖類、麥芽、大蒜和洋蔥等。

綜合維生素和礦物質錠 根據經驗,大部分的運動員無法做到均衡的飲食,因此建議運動員最好每日服用適量的綜合維生素和礦物質錠。

茄紅素 最好每天可以攝取25毫克的茄紅素。吃番茄醬、番茄汁、番茄湯等食品,比生吃番茄有更好的茄紅素吸收效果。

橄欖樹葉萃取物 橄欖樹葉萃取物富含維生素E、多酚、磷、鐵、維生素C和具有抗菌及抗氧化作用的橄欖苦素等成分。橄欖苦素是一種多酚類物質,也是橄欖樹對抗疾病的主要成分。近年來許多研究顯示,橄欖葉的萃取物具有增加冠狀動脈血流量、緩和心律不整、預防腸道痙攣等功能。

其他的保健食品 葡萄籽、Q10輔酵素、刺五加、松樹皮、硫辛酸等,都是近年來比較熱門的抗氧化營養補充品。

適度的運動可以增強身體的抗氧化能力,但長時間且劇烈的運動,反而容易導致氧化壓力。為了防止運動損傷、提高運動能力,運動員應適當地食用含抗過氧化作用營養素的食物,或額外補充含這些營養素的錠片,來提高體內抗氧化物的濃度,以增強抗氧化能力,減少在高強度運動訓練中所產生的氧化壓力。

但是最近的研究報告對攝取過量的抗氧化劑,發出值得注意的警告,例如過量的麩胱苷肽過氧化酶反而會引起第二型的糖尿病。因此,含抗過氧化作用營養素食物的攝取量,也不可以漫無目的地增加。

因為攝食習慣、生活方式和遺傳因素的差異,對氧化壓力的敏感性也有個體上的差異。因此,抗氧化劑的補充量也應該個體化,而且要注意抗氧化劑的生物利用率。選擇合適的運動方式和運動強度,從膳食或額外補充足夠的抗氧化劑,除了減少體內氧化壓力,也可以同時享受運動的益處。
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