Transcript 運動與自由基 • 主講人：劉介仲 •元培科技大學 體育室 •

運動與自由基
• 主講人：劉介仲
•元培科技大學 體育室
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前言
• 運動對於我們的身體好處是眾人皆
知的事, 除了可以讓我們放鬆壓力,
免除心血管疾病之苦, 伸展筋骨, 可
以說是百病良醫, 但是我們同時也 知
道, 運動需要專業的輔助工具與適當
的專業知識, 否則運動不足毫無效用,
過度運動卻又容易造成運動傷害, 但
除此之外, 您知道運動還會產生自由
基?
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• 人體運動後不可避免地會出現疲勞、
酸痛，機體中大量自由基生成，並導
致細胞膜脂質過氧化損傷是疲勞發生
的重要機理之一。要想通過運動到達
健身的目的，就必須設法減少體內過
多的自由基生成或增加機體清除自由
基的能力，否則你的健身運動將適得
其反，造成對身體的傷害。
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• 氧氣是生命的基礎, 我們的生命基本上是一
部氧化與還原的循環機器, 我們吃下食物,
然後吸收, 再以氧化作用轉變成我們可以利
用的能量消耗它, 這個過程無疑會意外地產
生許多自由基, 當我們年輕時, 體內有非常
好的自由基中和系統來為我們免除自由基
造成的傷害, 但是當我們日日年老, 我們的
自由基修補系統也隨之老化效率下降, 而未
被中和的自由基就會慢慢累積, 並且對他們
的身體攻擊與傷害。
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• 運動時會發生比平常多的自由基,
因為我們的身體在大量運用氧氣,
會意外地發生單電子氧自由基,
所以, 對於40歲以上的人, 因為自
由基修補系統已經功能下降, 所
以可能會發生自由基傷害, 醫生
常說, 年長者更需要運動不是嗎?
如此一來不是很矛盾?
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• 所以美國老化醫學學會(American Aging
Association)建議, 40歲是一個關鍵的年齡,
40歲以下的人因為自由基修補系統尚佳,
無需顧慮運動的自由基問題, 而40歲以上
的人要避免做太過激烈的運動, 以免產生
的自由基傷害, 而一方面也要多服用抗氧
化物, 如常見的維它命C, E, β-胡蘿蔔素, 以
及各種青菜水果, 來中和體內的自由基
• 放心去運動吧!!別忘了蔬菜與水果!!
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自由基與運動損傷之相關
研究
近二十年來在運動科學領域中，研究顯示
伴隨劇烈或不當運動產生的氧自由基是細
胞和組織損傷的主要原因。活性氧源
(Reactive oxygen species, ROS) 可經由一
系列的生化反應在各器官、組織中引起細
胞內氧化壓力的增加，造成體內抗氧化系
統負荷與失衡，其與運動後發生的許多生
理現象紊亂有關，如疲勞、肌肉酸痛、 肌
纖維斷裂和免疫功能受損等。
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• 最近幾年，有越來越多的運動員參加超級
耐力賽，如：鐵人三項全能運動、100 公里
比賽和24小時馬拉松。顯示，這些激烈的
體育運動項目在全世界受到相當大的歡迎。
然而，有許多的研究報告已經證實耐力運
動，例如：5,000公尺、10,000公尺、馬拉
松、越野賽跑、划船以及騎單車，會對於
身體造成影響(Nieman et al., 2002; Millet et
al., 2002; Palmer et al., 2003; Neumayr et al.,
2004; Mastaloudis et al., 2004; Blaber et al.,
2004; Wu et al., 2004)。
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• 尤其以激烈運動過程中所產生的氧
自由基(oxygen free radicals)受到目
前運動醫學界的關注與廣泛的研究
(Bejma , 1999; Navarro- et al., 1999;
Nielsen 2004; Ji et al., 2004)。
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• 從1960年代起，生物科學家就開始認
識到自由基(free radicals)在生物體裡扮
演著極重要的角色。早期自由基的研
究，大部份是集中在臨床上的疾病與
自由基的關係。
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• 現在許多科學家與醫師更認識到
自由基是導致許多疾病的原因，
例如癌症(cancer)、心血管梗塞
(atherosclerosis)、糖尿病
(diabetes)、白內障(cataract)以
及老化(aging)等等(Trueba et al.,
2004; Racek, 2004; Higdon, 2003;
Tabatabaie et al., 2003)。
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• 在1982年，Davies等人就提出激
烈運動會產生大量的自由基，因
而引起運動醫學界對於自由基的
關注。
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• 在正常休息的狀況下大約有
2~5%的氧會在電子轉換過程中
產生自由基(Alessio, 1993)。但是，
在過去的20年，已經有很多研究
證實，自由基的產生量會隨著耗
氧量的增加而遞增(Davies et
al.,1982; Meijer et al., 2001)。
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• 特別是在運動的時候，全身性耗氧
量是休息狀況的10~20倍(Astrand
and Rodahl, 1986)，在骨骼肌更是高
達100~200倍(Halliwell and Gutteride,
1999)，故導致大量的自由基產生而
造成氧化壓力上升。在體內，ROS
會在極短暫的時間內，會攻擊蛋白
質，並造成DNA損傷(Jackson, 2000)。
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• 激烈運動所造成氧化壓力也會導
致細胞膜上的不飽和脂肪酸受到
ROS攻擊，而發生脂質過氧化反
應(lipid peroxidation) (Alessio et
al., 2000; Mastaloudis et al.,
2001)。
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• 脂質過氧化產物會破壞細胞膜的
結構，使細胞膜的滲透性增加，
而造成細胞內的蛋白質、電解質、
礦物質、溶液等的外洩，造成細
胞膜變形甚至導致細胞發生壞死
(Senturk et al., 2001)。
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劇烈運動產生氧化壓力來源的機轉
(Konig et al., 2001)
劇烈運動
(Physical exercise)
肌肉性壓力
全身性壓力
(muscular stress)
(systemic stress)
荷爾蒙 伸縮所造成的 無氧性代謝作用
增加攝氧量 發炎反應
反應
機械性損傷
缺血再灌流
=> 粒線體中的電子大量洩漏
=> 細胞激素的形成
=> 顆粒性白血球氧化作用的爆發反應
=> Xanthine oxidase酵素催化的反應
- O2+e-→O2•-(Superoxide radical)
- 2O2•-+2H+ → H2O2+O2(Hydrogen peroxide)
- Fe2+H2O2 →OH•+OH-+Fe3+(Hydroxyl radical)
- H2O2+O2•→HOCL+H2O(Hypochloric acid)
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Responsible mechanisms and sources of exercise-induced ROS formation.
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什麼是自由基？
• 正常情況下，參與代謝的氧大多數與氫結
合生成水，然而有4 - 5%的氧將被催化形成
超氧陰離子，後者又可形成過氧化氫，它
們都屬於自由基。
H2O → H＋ + OH一
• 上式表示水加電解質後，會自動分解成帶正電的
氫離子（H＋）和帶負電的氫氧離子（OH一），
所以水溶液可以利用正負離子來導電，而氫離子
（H＋）和氫氧離子（OH一）的電量是成對存在。
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• 自由基有多種，如氧自由基和羥
自由基，是指那些最外層電子軌
道上含有不配對電子的原子、離
子或分子。自由基具有高度的氧
化活性，它們極不穩定，活性極
高，它們攻擊細胞膜、線粒體膜，
與膜中的不飽和脂肪酸反應，造
成脂質過氧化增強。
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• 脂質過氧化產物 (MDA等) 又可分解
為更多的自由基，引起自由基的連
鎖反應。細胞膜結構的完整性受到
破壞，引起肌肉、肝細胞、線粒體、
DNA、RNA等廣泛損傷從而引起各
種疾病，諸如炎症、癌症、擴張性
心肌病，老年性白內障，哮喘等疾
患。故自由基是人體疾病、衰老和
死亡的直接參與和製造者。
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自由基是具有獨立不成對電子的原子，分子
或離子。常見的自由基，共有五種﹕
•
•
•
•
•
超氧化物 (superoxide anion radical, O2 )
過氧化氫 (hydrogen peroxide, H2O2)
氫氧自由基 (hydroxyl radical, OH)
單線態氧 (singlet oxygen, 1O2)
過氧化脂質 (lipid hydroperoxide, LOOH)
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自由基是如何產生
• 自由基的產生有兩個來源，一是體內正
常的生理運作所產生，另一個則是受到
外界不當的影響：
• 一、人體生理運作
• 1.新陳代謝
人體正常的新陳代謝，本身就是一個氧
化的過程，自由基是代謝作用的副產品。
另外，為了維持人體正常運作，必須製
造許多有用的化學物質，這時也會有自
由基產生。
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• 2.防禦外來病菌
當有外來病毒細菌進入人體，白
血球就會利用自由基去吞噬外來
的入侵者，因 此當身體有發炎症
狀的時候，體內便會有大量的自
由基。
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• 二、外界環境影響：
1.抽煙(二手煙)，酗酒
2.輻射、紫外線、電磁波
日光曝曬，或癌症患者接受的放射線治
療，都會產生自由基
3.環境污染
包括空氣污染、飲用水污染、工業廢水
污染、土壤污染
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4.化學藥物濫用
如食品添加劑、農藥、蔬果污 染、毒
品、藥物濫用
5.精神狀況
壓力過大、急躁、焦慮、鬱悶、緊張
等情緒問題，也會產生自由基
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6.年齡
年齡的增長、代謝功能的降低可
加速自由基的產生
7.運動過度
超負荷的運動可使機體產生過量
的 自由基
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8.膳食方面
經常只吃精製的大米和麵粉、肉食 以
脂肪含量高的豬肉為主，容易導致自
由基的產生。
9.生活方式方面：現代人生活繁忙，缺
少運動，降低身體的抵抗力，難以抵
抗自由基的侵襲；生活高度緊張，會
使大腦和其他器官的脂質過氧化含量
增加，產生自由基。
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運動時體內自由基的生成為什
麼會增加？
• 人體運動時需要更多的能量，機體對氧的
攝取和消耗都會增加，體內自由基也將成
比例增加。因為運動時機體處於相對缺氧、
細胞質內鈣離子濃度增加、體溫增加、兒
茶酚胺水平升高，運動中和運動後血紅蛋
白的自主氧化速度增加等均可引起自由基
產生增加。
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• 運動可增加氧利用的速率，通過電子
傳遞鏈的電子流也就可增加自由基的
產生。有人發現，運動到精疲力竭後
肝臟和肌肉的自由基產生增加2 - 3倍。
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• 在自由基增加的同時，大強度運
動也消耗機體的抗氧化物質 (維
生素Ｃ、維生素Ｅ) ，從而降低
機體的抗氧化能力，也就是削弱
了機體的清除自由基的能力。這
兩方面作用結合到一起，使健身
運動不僅達不到健身的目的，相
反還會損害健康。
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• 長期運動的運動量和強度合適時，並
不增加體內自由基的生成和脂質過氧
化產物，而肌肉、肝臟和血液的抗氧
化能力增加15 ~ 50%。超氧化物岐化
酶 (SOD) 、谷胱甘肽過氧化酶(GSHPX) 和過氧化氫酶(CAT) 活力增加，這
樣方式的運動可提高機體抗氧化能力，
有益於健康。
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人體如何清除體內的自由基？
• 人體靠某些和抗氧化物質來清除自由
基，它們有的是自身組織所含有的，
另一部分是從食物中攝入的。
• 1、人類機體組織的抗氧化物質有：
膽紅素、過氧化氫酶、輔酶Q10、胱氨
酸、谷胱甘肽、谷胱甘肽過氧化物、
超氧化物岐化酶、牛磺酸等；
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• 2、飲食中的抗氧化物質有：
• 花紅素、維生素C、β - 胡蘿蔔素、
生物黃酮類、薑黃色素、甘露醇、
蛋氨酸、植物酚酸、多酚類、維
生素Ｅ、硒、鋅及合成的抗氧化
物質如二叔丁對甲酚 (BHT) 、叔
丁對甲氧酚 (BHA) 等。
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參加運動的人如何防止自由基
損傷？
• 從運動時自由基的生成和清除過
程看，一位從事運動的人要防止
自由基的損傷，可以從兩個方面
著手，
1、選擇適當的運動方式
2、補充一定量的抗氧化物質增強
人體清除自由基的能力。
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選擇什麼運動方式可以防止自
由基損傷？
• 人們都抱著不同的目的參加運動，它們可
以選擇能達到自己的目的的運動方式。例
如像跳繩這樣的可以加快血循環，增加大
腦的供氧，起健腦作用；持之以恆從跑步
運動可以調動體內抗氧化物的活性，達到
抗衰老的效果；像游泳這樣的手腳並用的
運動有最佳的減肥作用；健美操和體操是
最優的健美運動。
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• 無論你從事那種運動，為防止自由基的損
傷，都必須遵循以下幾條原則：
1、切忌“運動得越多越好”的錯誤觀點，
運動的頻度、時間和強度都要有所限制。
一般認為每週從事3 - 4次，每次20 - 40分
鐘的有氧運動最合適。
2、運動要遵循生理規律，首先要做準備活
動，運動要逐步加量，有氧運動在20分鐘
以上，力量性運動所用的重量要適當並與
有氧運動配合進行，運動結束時要作放鬆
和伸展活動。
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• 3、運動強度在中等或中等以上為宜，
運動的最大心率大約在130 - 170次 /
分。不同年齡的人運動心率的選定不
同，一般不要超過最大心率的80%。
用220減去年齡，就是你的最大心率。
35歲的人最大心率為220 - 35=185次 /
分，他的運動最大心率不應該超過
185×80%=148次 / 分；
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人體天然的防禦能力
• 科學家已經研究出，我們體內主要有五種可以消
除自由基，防止細胞受到傷害：
• 1、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，簡稱
SOD，體內最重要的抗氧化酶)
2、觸酶(catalase，簡稱CAT)
• 3、穀胱甘肽過氧化酶(glutathione peroxidase，
簡稱GPX)
• 4、穀胱甘肽還原酶(glutathione reductase ，簡
稱 GRD)
• 5、還原型穀胱甘肽(reduced
glutathione)，簡稱
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GSH)
補充那些抗氧化物質可以減少
自由基對機體的損害？
• 補充抗氧化物質有利於運動機體減少
自由基的產生或加速其清除，以對抗
自由基的副作用，因而對一般人和運
動員的健康都有益，可能延緩運動性
疲勞發生和加快體能恢復。年齡大的
體力活動者比年輕者服用抗氧化劑效
果更好。
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• 常用的抗氧化營養素的種類
• 抗氧化營養素種類繁多，各有不
同的特性，可根據年齡、身體狀
況，生活環境，來搭配適合自己
的抗氧化營養素補充品。
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抗氧化維生素
• β胡蘿蔔素 (β-carotene)
• 維生素C (Vitamin C)
• 維生素E (Vitamin E )
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•
β胡蘿蔔素 (β-carotene)
•
•
特 性：
β胡蘿蔔素是類胡蘿蔔素(carotenoid)的一
種，是非常有效的抗氧化劑，擅於捕捉氧自由基；
它會在肝臟中轉換成維生素A，而且只有在身體
需要時才會進行轉換，所以攝取高量的β胡蘿蔔
素並不會產生副作用。
效 用：
血液中含有較高濃度的β胡蘿蔔素，罹患癌
症的機率較低，對於避免肺癌有明顯的效果。對
細胞膜有保護的作用。
來源：
食物中以深黃、橘紅及深綠色的蔬果含量最多，
如： 南瓜、茼蒿、油菜、芒果、胡蘿蔔等。
•
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•
•
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•
•
維生素C (Vitamin C)
特 性：
維生素C是第一個被發現的維生素，能增強體內 免疫
力、抗氧化能力，消除自由基。因其為水溶性維生素，
很容易在食物刀切、烹煮過程中流失。
•
效 用：
1. 可以保護細胞。
2.幫助鐵質吸收，預防貧血。
3.強化血管，加速傷口癒合，避免壞血病。
4.增加免疫力，預防感染性疾病。
5.捕捉自由基，預防癌症。
•
來 源：
1.深綠色蔬菜是維他命C很好的來源。
2.水果中以番石榴、的含量最多，其他如柳丁、葡
萄柚，
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芒果、柚子等。
•
維生素E
•
特 性：
• 維生素E是人體最重要的脂溶性抗氧化維生素，
可以避免細胞膜的脂肪酸被自由基氧化，對於極
易被氧化的紅血球、蛋白分子可提供強大的保護
作用。
•
效 用：
• 可以避免低密度脂蛋白(LDL)的氧化，對維護眼
睛、肺部、皮膚、肝臟和動脈的健康非常有幫助。
•
來 源：
• 食物中的胚芽、全榖類、豆類、蛋、甘藷及綠色
蔬菜，都是維生素E的來源。
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抗氧化礦物質
•
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•
•
銅(copper)
硒(selenium)
鋅(zinc)
鐵(iron)
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銅(copper)
•
特性
• 銅是許多蛋白質和酵素的重要成分，特別對
SOD(超氧化物歧化酶)的形成，具有促進的作用，
是抗氧化成分之一。
•
效用
• 1.銅可以幫助鐵的吸收，在血紅素的形成過程中
扮演重要角色。
• 2.銅是骨骼形成的重要成分之一。
• 3.幫助毛髮和皮膚生長。
•
來源
• 肝臟、肉類、豆類、堅果、葡萄乾、香菇等。
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硒(selenium)
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•
•
特性
硒是體內抗氧酶中榖胱甘肽過氧化酶GPX的促進
因子，GPX可以解除過氧化氫的潛在傷害，進而
保護細胞和血液免受自由基的侵害。另外，硒對
抑制脂質氧化也有幫助。
效用
1.對免疫力的提昇有很大的幫助，尤其對老年人、
素食者和後天性免疫不全症(AIDS)患者，特別重
要。
2.幫助去除致癌物的毒性，以及促使癌前細胞死
亡。
來源
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大蒜、洋蔥、海產類、全榖類，都是硒的來源。
鋅(zinc)
•
•
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•
•
特性
在體內100種的酵素中，都有鋅的存在，是維持
生命的必須物質。鋅是SOD的促進因子，並且
能強化SOD的活性，是抗氧化的成分之一。
效用
1.對DNA的合成和細胞的分裂非常重要，孕婦
攝取足夠的鋅有助胎兒發育。
2.有助於精子的製造，與生殖能力有密切的關係。
3.有助於免疫力的提昇。
來源
肉類、海產、牛奶、蛋、大豆、花生。
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鐵(iron)
•
特性
• 鐵是組成血紅素和肌紅素的主要物質，最主要的
功能是運輸氧氣。它是能量代謝過程中的重要物
質，參與許多酵素系統的運作，對免疫系統有增
進作用。
•
效用
• 避免貧血，增加抗氧化能力，但是過量的鐵反而
會增加自由基的數量。
•
來源
• 肝臟、肉類、蛋、豆類、深綠色蔬菜、全榖類、
乾果類。
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抗氧化植物性營養素
•
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•
蕃茄紅素 (lycopene)
柑屬類生物類黃酮 (citrus-bioflavonoids)
酵母萃取物 (α-硫辛酸)
綠茶萃取物 (gree-tea)
花青素 (anthocyanosides)
無色花青素 (leucoanthocyanins)
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蕃茄紅素
(lycopene)
•
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特性
是類胡蘿蔔素的一種，它可以使蕃茄、草莓等水果顯現出紅色，
它也大量存在於人體血液中，是一種強效的抗氧化劑，非常擅於
抓住自由基。除此之外，許多研究顯示，蕃茄紅素對預防癌症有
驚人的效果。
效用
1.蕃茄紅素能保護肝臟，免受致癌物侵害。
2.抑制腦瘤細胞和乳癌細胞增長。
3.減少癌症放射性治療中所受到的傷害和後遺症。
4.對預防攝護腺癌效果顯著。
5.實驗顯示，蕃茄紅素對食道癌、胃癌、結腸直腸癌等，都有相
當幫助。
來源
紅色的蕃茄、紅葡萄柚、紅西瓜、木瓜都有不少的蕃茄紅素。
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同一種作物，鮮紅色品種的含量較多。
柑屬類生物類黃酮
(citrus-bioflavonoids)
•
特性
• 類黃酮近年來最引人注意的是具有抗氧化劑的效果。類黃銅是屬
於一種多酚類化合物(polyphenols)，是很強的金屬離子鉗合劑，
可以降低自由基的產生。
•
效用
• 1.增強微血管功能，防止微血管壁出血，維持良好滲透性，是抗
出血性維生素。
• 2.幫助分解膽固醇。
• 3.具有抗菌作用，降低傳染病感染。
• 4.抗過敏。
• 5.有助於抗發炎作用，促進傷口癒合。
•
來源
• 多存在於柑桔類(葡萄柚、柳橙、檸檬等)，的果皮。
• 葡萄籽也含有豐富的生物類黃酮，因無法直接食用，而被製成營
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養補充劑。
酵母萃取物
(α-硫辛酸)
•
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•
•
•
•
特性
α-硫辛酸目前是世界抗老化產品最熱門的成分，
科學證實α-硫鋅酸為水溶性及脂溶性的雙重細胞
抗氧化劑，因此比起一般常見的抗氧化劑其功效
更為顯著。
效用
可減少動物細胞利用氧氣生成能量的過程所出現
的老化現象。
同時也是保護粒線體的少數抗氧化營養素。
來源
酵母
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綠茶萃取物 (green tea)
•
•
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•
•
•
特性
綠茶萃取務中的多酚類物質，特別是兒茶
素(catechins)，具有清除自由基提供身體強
力的抗氧化作用。
效用
多酚類物質經口服後可經胃腸道吸收並產
生生物效用，尤其可對細胞遺傳物質DNA
進行絕佳的保護。
來源
綠茶
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花青素 (anthocyanosides)
無色花青素 (leucoanthocyanins)
•
特性
• 同樣屬於多酚類化合物，有強力的抗氧化功能，
能夠預防因三氯甲烷自由基所引起的微血管硬化
或血液外滲的現象。
•
效用
• 1.能增進微血管組織的健全，對預防靜脈曲張及
促進心血管系統的健康及有幫助。
• 2.對於自由基氧化所導致的眼睛損害，無色青花
素也具有預防的效果。
•
來源
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• 葡萄籽是無色花青素絕佳的萃取來源。
全方位抗氧化作戰
• 一、長期適度運動
• 增強體能進行有氧訓練，許多研究都證
明：增加抗氧化物的消耗，會加強抗自
由基侵蝕和減少傳染病的機會。而有氧
訓練可以提高人的抗氧化能力。經過研
究有氧代謝訓練條件下紅細胞過氧化氫
酶和穀胱肽過氧化物酶的變化。讓人每
天行軍5公里，每週進行6次這樣的有氧
代謝訓練，連續10周。結果證明紅細胞
的CAT和總的GSH-Px活性明顯增加。
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• 有氧代謝狀況，發現長期參加健
身跑的50歲和60歲年齡組的脂質
過氧化物(LPO)較之同齡不參加
健身跑的為低。
• 說明長期適宜強度的有氧代謝訓
練和健身活動可以加強機體對自
由基的清除能力，從而防止了體
內自由的堆積，減少了自由基對
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二、補充抗氧化物劑
• 多樣化的抗氧化劑，可以幫助我們
抵抗無所不在、隨時伺機攻擊的自
由基，例如維生素C能防治關節炎和
糖尿病，維生素E可以預防心臟病和
腦中風，α硫辛酸可以保護粒線體。
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• 每日補充適當、多元的抗氧化劑，
才能有效全面地發揮卓越的抗氧
化效果，如果產品只有一兩種抗
氧化劑，保護功能會非常有限。
一定要了解本身的身體及生活狀
況，搭配完整的抗氧化劑補充品。
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• 當然，對抗自由基不能只靠補充
抗氧化劑，還必須要積極地避免
長期處在會產生自由基的生活型
態及環境裡，譬如盡量減少過度
的日晒，不要抽煙、注意均衡健
康的飲食，更不能濫用藥物，並
保持愉快的心情，如此才能全方
位的對抗自由基，讓生活有希望，
生命有品質。
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祝各位
身體健康
事事如意
謝謝
聆聽 ！
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