摘 要： 微量元素硒与运动员竞技能力之间的关系, 已经成为国内外学者的研究热点.体内充足的硒能够加速乳酸的消除, 帮助身体从疲劳中迅速地恢复, 为此设计了实验进行验证.将篮球选手分为补硒组与非补硒组, 采用对羟基联苯法验证其运动前后体内血乳酸含量, 证明硒能通过加速对乳酸的消除改善其竞技能力.此外, 还分析了体内有机硒化合物参与免疫功能的过程, 研究了机体免疫能力与运动员竞技能力之间的联系, 给出了硒的补充标准和日常食物中硒的相关含量.
关键词： 生物化学; 硒元素; 竞技能力; 免疫机能; 硒蛋白活性;
Abstract： The relationship between trace element selenium and athletic ability of athletes has become a research hotspot for domestic and foreign scholars.Sufficient selenium in the body can accelerate the elimination of lactic acid and help the body recover quickly from fatigue.In this experiment, basketball players were divided into selenium supplement group and non-selenium supplementation group, and the hydroxyl biphenyl method was adopted.The blood lactic acid content in the body before and after exercise was verified, and it was proved that selenium can improve its competitive ability by accelerating the elimination of lactic acid.In addition, the process of the participation of organic selenium compounds in the immune function was analyzed, and the relationship between the body's immune ability and the athletic ability of the athletes was studied.The standard of selenium supplementation and the related content of selenium in daily food was given.
Keyword： biochemistry; selenium element; competitive ability; immune function; selenoprotein activity;
硒是一种人体不可或缺的微量元素, 人体不能合成硒, 只有通过外界来吸收[1,2].1990年, 国际学术机构联盟召开了关于人类营养的微量元素作用的会议, 根据基础代谢率, 推荐成年男性和女性的最低硒所需量是21ng/d和16ng/d.运动选手由于长期的运动训练有可能导致硒的缺乏, 因此可以根据实际情况进行适当的调整, 同时也应强调训练过程中身体的含有量的监视, 并排除不良影响, 提高运动能力.
由于硒具有广泛的生物学作用, 所以存在大量的关于硒和运动能力之间关系的研究.各种研究资料、研究实验均表明, 硒是影响身体免疫机能的重要因素, 机体内硒含量的不足会造成免疫功能的损害[3,4].我国篮球运动员体内血清硒水平明显偏低.本文通过实验测试证明了硒能够影响运动员竞技能力.此外, 硒是身体抗氧化物质上不可缺少的成分, 能清除身体在代谢过程中生成的自由基.由于体内的自由基清除系统的存在, 体内自由基的水平始终处于动态平衡状态下.然而, 当机体内自由基过度生成, 或自由基清除系统运行速度变慢, 都可能使体内的自由基变高, 使体内的细胞受损.因此, 为了保证机体内硒的含量处于适当的水平, 需要从食物中摄入一定量的硒.
1、 实验
目前, 已经有一些关于国内外运动员硒营养状况的研究报告.一项针对我国职业篮球运动员的血清硒水平的测试显示, 我国篮球运动员的血清硒水平仅为103.8ng/mL.其中, 一项关于美国成年人的健康调查报告显示, 美国成年人血清硒水平浓度为124.7ng/mL.另外, 国外某个分析研究所的研究表明, 北欧人的血清硒水平浓度平均为140ng/mL, 日本男性的血清硒水平浓度为156.4ng/mL.与之相比, 我国部分篮球运动员的血清硒水平是明显偏低的.相关研究已表明, 运动员的竞技状态与其体内血清硒水平息息相关[5,6], 为此, 我们设计实验进行验证.
1.1、 实验对象及说明
实验对象为CUBA联赛的12名篮球运动员, 将12名受试者均匀分为两组并进行标记, 对其中一组进行补硒.实验时两组受试者首先分别跑步运动30min, 10min后对这两组受试者血乳酸含量进行检测, 60min后再进行一次检测, 检测方法为对羟基联苯法.
1.2、 实验过程
对羟基联苯法: (1) 对受试者在安静状态下取末梢血0.02mL, 然后在饮水300~400mL后立即进行剧烈运动10min, 后取末梢血0.02mL; (2) 取运动前后末梢血后, 立即吹入含有0.24mol/L NaF 0.48mL的试管中, 加入0.6mol/L的三氯醋酸1.5mL, 充分摇匀, 在3 000r/min下离心10min, 分离出上清液; (3) 取6支试管进行编号并标记运动前和运动后样品管, 填加相应标准乳酸应用液、三氯醋酸和NaF的试剂, 充分摇匀; (4) 加入0.16mol/L的CuSO4·5H2O溶液4滴, 混匀, 然后在冰浴中加入浓H2SO46mL, 放置于沸水中加热4min, 并冷却至15℃; (5) 对各试管加对羟基联苯6滴, 立即摇匀, 使白色絮状物散失, 置于30℃水浴0.5h, 每10min摇动试管一次; (6) 用1cm光径比色杯, 在560nm波长下进行比色, 用0号管做空白对照, 读取测定管光密度值.
1.3、 结果与讨论
两组受试者血乳酸含量的检测结果如表1所示, 10min与60min后进行检测的两组受试者中补硒组的血乳酸含量明显低于不补硒组.两组受试者平均血乳酸含量的原始值分别为18.0mg/dl与18.1mg/dl.补硒组平均值更高, 但运动10min后, 非补硒组平均值为26.3mg/dl, 而补硒组平均值为24.0mg/dl, 运动60min后的结果则分别为24.7mg/dl与22.1mg/dl.证明硒可加速乳酸的消除, 而血乳酸含量直接影响运动员的竞技能力.
在大运动量训练以及比赛中, 当机体超过所谓的“无氧阈”时, 能量主要通过无氧酵解获得[7,8,9].与此同时, 机体内将产生大量乳酸, 从而导致肌肉中H+浓度上升, pH下降, 导致机体产生疲劳感.其过程为:
表1 受试者血乳酸含量对比Tab.1 The comparison of subjects’blood lactic acid content
生物体中存在的有机硒化合物主要有:硒代半胱氨酸 (selenocysteine, HSe-CH2CH (NH2) -COOH) 、硒甲基硒代半胱氨酸 (se-methyselenocysteine, CH3Se-CH2-CH (NH2) -COOH) 、硒蛋氨酸 (selenomethionine, CH3-Se-CH2-CH2-CH (NH2) -COOH) , 硒代胱氨酸 (selenocystine, HOOC-CH (NH2) -CH2-Se-Se-CH2-CH (NH2) -COOH) 、二甲基二硒 (DMDSe, CH3-Se-Se-CH3) 等.机体内的硒不仅能通过加速对乳酸的消除来影响竞技能力, 还与身体免疫机能密切相关, 通过参与机体的免疫功能影响体能状态.
图1 硒代半胱氨酸结构式与比例模型Fig.1 The structure and ratio model of selenocysteine
2、 体内有机硒化合物参与免疫功能分析
硒是影响身体免疫机能的重要因素之一, 对身体的免疫机能有各种各样的影响.人类主要是通过观察硒缺乏动物的免疫功能变化, 来了解硒在免疫功能中的作用的.研究发现硒对免疫功能的影响非常广泛复杂, 硒参与细胞免疫过程, 可以促进干扰素和白介素等淋巴因子的分泌, 还能够影响淋巴细胞的增殖和分化.
图2 抗氧化酶示意图Fig.2 The antioxidant enzyme schematic
各种研究资料、研究实验均表明, 硒是影响身体免疫机能的重要因素, 机体内硒含量的不足会造成免疫功能的损害.在人类的免疫学研究中, 硒可以在一定程度上改善对寄生虫和感染性病原体的耐药性.有机硒存在形式之一是可以解离的因子;另一种主要以结合硒的蛋白和硒代半胱氨酸形式存在, 以氨基酸共价键结合形式.硒代半胱氨酸结构式与比例模型见图1.
组织中的硒蛋氨酸主要来自膳食, 不能在体内合成.硒蛋氨酸在各种蛋白质中置换蛋氨酸, 硒代半胱氨酸参与构成谷胱甘肽过氧化物酶, 清除体内过多的活性氧自由基, 被认为是硒的生物活性形式.由于:
因此, 谷胱甘肽过氧化物酶存在时可有效防止过氧化氢对亚铁血红蛋白的破坏, 从而保护机体免受活性氧的损伤和由活性氧所引发的多种疾病.
硒代半胱氨酸是多种酶辅基的必需成分, 硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组分, 每个酶分子含有4个硒原子.谷胱甘肽过氧化物酶能催化过氧化氢还原, 并减少活性氧和自由基的产生, 让身体的自由基水平维持在稳定状态, 其具有强大的抗氧化活性生物保护组织.谷胱甘肽过氧化物酶是抗过氧化物的重要酶, 其主要功能是阻止过氧化物和自由基的形成 (见图2) .
3、 硒的补充
硒能防止运动中的酸化损伤, 保护身体, 提高运动后恢复过程的免疫机能.硒的缺失, 会影响机体的免疫功能, 从而影响竞技能力, 因此要从食物中摄入一定量的硒.但盲目的补给, 不仅会促进自由基生成, 同时也会对运动能力造成不良影响.研究结果显示, 经常吸烟会造成血液中硒浓度的下降.因此, 专家建议, 肝脏疾病、心血管疾病、糖尿病患者、癌症患者、胃肠疾病患者等有必要注意硒补给, 保护机体免疫力.
究竟以何种剂量进行补充才能使主要硒酶和硒蛋白活性达到最高, 这是运动医学界一个重要的研究课题.如表2所示为含硒类食品添加剂中硒的最大允许使用量标准, 该数据通过百度百科搜集得到.通过查阅涉及硒的最大允许使用量标准的相关博客发现, 该数据与博客中给出的数据都是吻合的.表3为日常食物中硒的相对含量, 数据引自文献[10].
表2 含硒类食品添加剂中硒的最大允许使用量标准Tab.2 The maximum allowable selenium standard for selenium-based food additives
表3 日常食物中硒的相对含量Tab.3 The relative content of selenium in daily food
4、 结束语
对12名CUBA篮球运动员进行的测试实验表明, 运动后体内充足的硒含量能够促进乳酸的消除, 缓解运动疲劳, 这能减轻运动损耗, 延长运动寿命, 提升运动员竞技能力.通过对体内有机硒化合物参与机体免疫功能的分析, 进一步证明了硒对身体的重要性.
参考文献：
[1]郄文娟, 周蕾, 黄海英, 等.硒化物药用研究进展[J].微量元素与健康研究, 2013, 30 (3) :71-72.
[2]HATFIELD D L, TSUJI P A, CARLSON B A, et al.Selenium and selenocysteine:roles in cancer, health, and development[J].Trends in Biochemical Sciences, 2014, 39 (3) :112-120.
[3]SASAKI K, YOSHIZAWA M, SUGITA N, et al.Evaluation of visual fatigue while watching artificial threedimensional image with vertical parallax[C]//Consumer Electronics.IEEE, 2015:666-667.
[4]赵星龙, 吴晓光, 尹瑞欣.运动性疲劳与肝脏、骨骼肌细胞的关系研究进展[J].亚太传统医药, 2016, 12 (19) :59-63.
[5]STEWART W C, BOBE G, VORACHEK W R, et al.Organic and inorganic selenium:IV.passive transfer of immunoglobulin from ewe to lamb.[J].Journal of Animal Science, 2013, 91 (4) :1791-1800.
[6]MA Y L, LINDEMANN M D, PIERCE J L, et al.Effect of inorganic or organic selenium supplementation on reproductive performance and tissue trace mineral concentrations in gravid first-parity gilts, fetuses, and nursing piglets.[J].Journal of Animal Science, 2014, 92 (12) :5540-50.
[7]王嵘, 鄢行辉, WANG R, 等.不同频率的健身跑对大学生最大吸氧量、无氧阈及耐力素质的影响[J].嘉应学院学报, 2016, 34 (5) :76-79.
[8]胡文忠.心率无氧阈在武警部队五公里武装越野训练中的应用研究[D].长沙:湖南师范大学, 2015.
[9]AGOSTONI P, CORR?U, CATTADORI G, et al.Prognostic value of indeterminable anaerobic threshold in heart failure.[J].Circ Heart Fail, 2013, 6 (5) :977-987.
[10]陈小利, 吕俊芳.微量元素硒与人体健康[J].化学世界, 2001, 20 (2) :503-504.
