【doc】月经周期对女运动员耐力运动时物质代谢及激素变化的影响

【doc】月经周期对女运动员耐力运动时物质代谢及激素变化的影响 月经周期对女运动员耐力运动时物质代谢 及激素变化的影响 第16卷第1期 2009年1月 体育学刊 JournalofPhysicalEducatiOil Vo1.16No.1 Jan.2009 .运动人体科学. 月经周期对女运动员耐力运动时 物质代谢及激素变化的影响 付德荣,刘承宜,孙小华2 (1.华南师范大学激光运动医学实验室,广东广州510006;2.广东省体育职业技术学院,广东广州510663) 摘要:综述了月经周期中雌,孕激素水平波动对耐力运动时物质代谢及相关激素的影响作 用.前人的研究表明,中低强度运动时雌激素可增加脂类氧化,减少糖的利用,起着碳水化合物 节省化效应.孕激素在雌激素作用的基础上提高脂类氧化,增加有氧运动能力.在雌,孕激素较 高的黄体期进行有氧运动,机体氧化脂类能力高于卵泡期,利用碳水化合物能力低于卵泡期.月 经周期对胰岛素,儿茶酚胺类激素,生长激素及糖皮质激素的基础值及运动诱导的反应值没有明 显影响作用.因此,运动训练过程中应考虑月经周期时相对物质代谢的影响作用以期充分地发挥 女性运动员的生理潜能. 关键词:运动生理学;月经周期;雌激素;孕激素;物质代谢;耐力运动;综述 中图分类号:G804.7文献标识码:A文章编号:t006.7116(2009)01.0100—06 Effectsofthemenstrualcycleonsubstancemetabolismandfemaleathletes hormonechangesofduringanenduranceexercise FUDe.rong,LIUCheng—yi,SUNXiao—hua (1.LaboratoryofLaserSportsMedicine,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510006,China; 2.GuangdongVocationalInstituteofSports,Guangzhou510663,China) Abstract:Theauthorsgaveanoverviewoftheeffectsofthefluctuationofestrogenandprogesteronelevelsinthe menstrualcycleonsubstancemetabolismandrelatedhormonesduringanenduranceexercise.Previousresearches indicatedthatduringamediumorlowintensityexerciseestrogencanincreaselipidoxidationandreduceglucose utilization,achievingtheeffectofcarbohydratesaving.Onthebasisofestrogenfunctions,progesteronepromotes lipidoxidationandenhancestheaerobicexercisecapacity.Duringanaerobicexercisedoneinthecorpusluteurnpe— riodwitharelativelyhighlevelofestrogenandprogesterone,thelipidoxidationcapacityofthebodyishigherthan thesameintheovarianfollicleperiod,whilethecarbohydrateutilizationcapacityofthebodyislowerthanthesame intheovarianfollicleperiod.Themenstrualcyclehasnosignificanteffectonthebasicvaluesandsportinducedre— actionvaluesofinsulin,catecholaminehormone,growthhormoneandglucocorticoid.Therefore,duringspots trainingtheeffectsofthemenstrualcycleonsubstancemetabolismshouldbeconsideredinordertofullyexert physiologicalpotentialsoffemaleathletes. Keywords:sportsphysiology;menstrualcycle;estrogen;progesterone;substancemetaboli sm;enduranceexercise; overview 月经周期是下丘脑一垂体一卵巢轴相互协调及性 器官靶组织对性激素反映的结果.随着卯泡发育成熟 及排卵,体内雌,孕激素水平呈现明显的周期性波动, 子宫内膜随之发生周期性的剥脱和出血.雌,孕激素 收稿日期:2008—08—26 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60478048和60178003o 作者简介:付德荣(1968一),女,博士研究生,研究方向:运动人体科学.通讯作者:刘 承宜教授. 第1期付德荣等:月经周期对女运动员耐力运动时物质代谢及激素变化的影响101 这种周期性的变化规律不仅调节着女性的生殖功能, 还与机体的物质代谢及运动能力有着密切的关系. 1雌,孕激素对物质代谢的影响 耐力性运动中,女性利用脂肪供能比例明显高于 男子,而碳水化合物(carbohydrate,CHO)氧化(CHO oxidation,CHO.)能力弱于男性,呈现物质代谢的性 别差异与女性体内较高的雌激素水平有关..成年男 性补充雌激素后可降低运动时呼吸交换率(respiratory exchangeratio,RER),在65%最大摄氧量(vo2)强度 运动时减少CHO,提高脂类利用,提高脂肪与CHO. 比达31%,75%.闭经女性补充雌激素后,安静时游 离脂肪酸freefattyacids,FFA)明显升高,以65%VO 跑台运动90min后再以85%VO运动至力竭,与安 慰剂组比较,雌激素补充组运动过程中糖显现率(rate ofappearance,兄)及糖消率(rateofdisappearance,Rd) 均明显下降.人为控制正常女性体内性激素自发性周 期变化而给与外源的雌激素时,60%VO强度踏车 运动60min,RER明显降低,糖兄和尼降低,肌糖 原利用估计值(estimatedmuscleglycogenutilization, EMGU)下降,血浆FFA的浓度升高,CHO呈现节省 化,而脂类利用增加.雌激素补充同样可降低男性耐 力运动时机体糖兄和尼嗍,从而调节运动时血糖平衡. 动物实验显示相似结果.雄性大鼠注射雌激素可 明显增加其运动肌对脂类的利用川,在2h的次最大强 度跑台运动中,与对照组比较,肝糖原,肌糖原下降 的速度显着减慢,糖的消耗明显减少,脂肪酸氧化增 加,血乳酸浓度降低,运动成绩提高.卵巢切除的大 鼠骨骼肌结合胰岛素能力下降,骨骼肌减少了对胰岛 素诱导的2一脱氧一D一葡萄糖(insulin—stimulated 2一deoxy—D—glucose,2-DOG)的摄取,减少了肌糖原的 合成,糖异生增强,肝,心肌,骨骼肌等各组织中 糖原的含量减少,血糖升高".雌激素补充可恢复骨骼 肌结合胰岛素的能力,恢复对2-DOG的正常摄取, 降低糖异生,增加肌糖原及肝糖原的沉积",减少运动 时对糖的氧化利用,出现碳水化合物的节省化效应. 雌激素增加脂肪氧化,减少运动时CHO消耗,与 其调节物质代谢过程中相关酶活性以及有关激素的敏 感性有关.实验证明,雌激素可提高运动肌中脂蛋白 脂肪酶Oipoproteinlipase,LPL)活性,升高股红肌与脂 肪组织中LPL活性比及心肌与脂肪组织中LPL活性 比,促进脂肪酸向运动肌的流向嘲;提高肉碱棕榈酰基 转移酶活性,并可逆转大鼠因卵巢切除所致的B一羟 脂酰辅酶A脱氢酶(beta—Hydroxyacyl—CoAdehydro— genase一HAD)活性的降低,使之恢复正常水平; 增加胰岛素的敏感性及与靶细胞结合的能力;调节 糖原合成酶及柠檬酸合成酶的活性";减少中等强度 运动时肾上腺素的分泌量;提高白色脂肪细胞中腺苷 酸环化酶活性,增加肾上腺素的脂解作用";减少运 动过程中EMGU及糖冗l等.雌激素通过上述多种方 式减少糖利用,增加脂肪氧化供能比. 孕激素调节物质代谢的作用没有雌激素明显.单 独使用孕激素对卵巢切除的大鼠糖代谢动力学参数的 恢复影响不明显.与雌激素联合应用时,在雌激素作 用基础上促进脂类氧化加强,并增加有氧运动能 力.给健康女性口服避孕药并进行递增负荷实验, 随着运动强度的增加,高孕激素组(35gethinyles— tradiol和1000gnorethisterone.highprogestin,高) 峰值摄氧量(peakoxygenuptakeVOpeak)升高的幅度大于 低孕激素组(35gethinylestradiol和500gnorethis— terone.lowprogestin,低,RER低于低P组,峰值 功力输出(peakpoweroutput,eak)有升高趋势,运动 至疲劳的时间延长.在以75%v0.叫强度持续运动20 min时,高R组氧脉搏增加,RER降低,脂类的氧化 增强,运动至力竭的时间相对延长,峰值摄氧量有上 升的趋势,总做功量增加,但功力输出,心率,峰值乳 酸浓度不受孕激素浓度的影响".孕激素对物质代谢的 作用可能与其降低己糖激酶的活性【l9l,减弱磷酸戊糖途 径代,降低脂肪细胞对胰岛素的敏感性,降低脂 肪酸的合成等多种调节途径有关. 2月经时相对物质代谢的影响 月经周期的不同时相中,雌,孕激素水平会有明 显变化.黄体期雌激素的水平比卵泡期升高3倍左右, 孕激素升高达20倍左右(血清雌激素:卵泡早期 0.18,0.22nmol/L,黄体期0.55—0.7nmolfL;血清孕激 素:卵泡早期<3nmo1]L,黄体期32,64nmol/L).这 种变化对运动时物质代谢会有一定的影响,主要体现 在对糖的尼,届,糖代谢清除率glucosemetabolic clearancerate,MCR)"'及脂类的尼和尼以及RER 的调节上. 2.1对碳水化合物代谢的影响 CHO在运动中的供能比例随着运动强度的增大 而增加.当运动强度达65%VO以上时,CHO. 迅速上升,脂类氧化明显降低,强度达(89? 3)%V0,((92?1)%HR一)以上时,脂类氧化供能比 几乎可忽略不计[28]o在接近VO强度运动时,肌糖原, 肝糖原是能量的主要来源. 安静时,月经周期时相对糖代谢动力学,血乳酸, RER影响不明显,30-31].运动状态下,月经周期对 102体育学:FIJ第l6卷 物质代谢的影响作用与运动强度,运动水平及运动持 续的时间等有关.以35%VO:…及60%VO强度跑 台运动30min,正常月经周期的普通女性黄体中期氧 化利用CHO的比例明显低于卵泡中期,当运动强度达 75%VO…时,CHO利用在卵泡,黄体两期中没有差 异.有运动习惯的女性以7o%-~L酸阈(1actatethresh— old,LT)强度功率自行车运动25min,总CHO…血乳 酸浓度,RER,糖尼或尼在卵泡期和黄体期中没有差 异,但在紧接其后以90%LT强度继续运动25min时, 黄体期总CHO.比卵泡期低13%,糖兄低于卵泡期 14%,尼低于卵泡期15%,血乳酸,RER亦明显低于 卵泡期.血糖浓度在安静及70%LT或90%LT强度运 动时,黄体期的值均高于卵泡期.Devries等的实 验也显示休闲运动青年女性在65%VO强度功率车 运动90min时,黄体期(月经周期的(20?1)d)/L, 和MCR值均低于卵泡期(月经周期的(9?1)d),黄体期 骨骼肌利用前糖原,大糖原,总糖原比卵泡期分别降 低30%,16%及24%;血糖及肌糖原在总CHO中的 贡献率,卵泡期为29%和71%,黄体期为32%和68%, 差异不明显.但也有实验显示中等强度运动时月经周 期时相对CHO代谢没有明显影响作用. 如果在运动的前中后过程中合理补充糖饮料,月 经周期时相对糖代谢的影响作用就会减弱或消失. Campbell等对中等程度训练的8名月经周期正常的 女性进行70%V0.强度自行车运动2h,紧接着再进 行4kJ/kg的最快速度定量计时测试,结果显示非补糖 组卵泡期CHO.百分比((80.1?1.2)%)明显高于黄体期 ((77.0?1.0)%)(0.05),糖尼,尼,MCR及肝葡萄糖 生成(hepaticg1.coseproduction,HGP)亦明显高于黄体 期,卵泡期的成绩比黄体期提高13%.在补糖组中糖 代谢动力学的差异基本消失,总CHO.百分比,糖尼, 尼,MCR的值在卵泡,黄体两期中没有明显变化,且 补糖组中总CHO.百分比,血糖以及糖兄,尼均高于 非补糖组的任何时期,HGP低于非补糖组任何时期, 但血LT,MCR在补糖组与非补糖组没有明显不同. 补糖组的运动成绩与非补糖组比较卵泡期及黄体期分 别提高了19%及26%. 2.2对脂类代谢的影响 脂肪的氧化利用是中低强度运动时的主要能量来 源',耐力训练可提高机体利用脂肪的能力.中 等程度训练者最大氧化脂肪的运动强度范围为(55? 3)%,(72?4)%VO…,而普通人群为(48-3?0.9)% VO:….运动方式对脂类的氧化率亦有影响作用,同 等强度运动时,跑步运动者脂类的氧化利用率高于自 行车运动者. 安静状态下月经周期时相对脂类的代谢没有影 响'".在35%VO.一及60%VO强度跑台运动时, 正常月经周期的普通女性黄体中期氧化脂肪的能力明 显高于卵泡中期,当运动强度达75%VO时,这种 差异消失[16]oZdefc等"对运动习惯的民众进行70%LT 强度功率自行车运动25min,总脂类的氧化在卵泡期 和黄体期没有差异,但在紧接其后的90%LT强度运 动时,黄体期总脂类的氧化利用高于卵泡期23%. Campbell等实验也显示在70%VO强度运动时, 中等程度训练的女性黄体期脂类氧化百分比明显高于 卵泡期.运动过程中合理补充糖饮料,可降低月经各 期中脂类的氧化百分比,并消除卵泡黄体两期中氧化 脂类的差异.但Honon等实验却显示50%VO… 强度90min功力车运动时,月经时相对脂类的代谢没 有明显影响作用. 月经周期时相对CHO及脂类代谢的影响作用与 运动者的运动水平,运动模式,运动强度以及运动时 间的选择有关.高水平运动者氧化脂类的能力高于低 水平运动者.运动模式不同募集的运动肌群不同,氧 化能源有所差异.运动强度与运动时间的安排直接决 定了CHO及脂类的功能比例.运动者个体间性激素周 期性波动幅度的差异对物质代谢也可能存在着一定影 响作用. 3月经周期对相关激素水平的影响 体内物质代谢受多种激素的调节,如胰岛素,儿 茶酚胺类激素,肾上腺皮质激素以及生长激素等,这 些激素的水平变化可直接影响机体的物质代谢及运动 能力的发挥. 实验显示,安静状态下胰岛素浓度在正常月经周 期的卵泡期和黄体期中没有明显差异,,但对其敏 感性存在不同观点.Diamond"和Toth等的实验显示 胰岛素敏感性不受月经周期时相的影响,而Valdes 和Escalante"等的实验表明胰岛素敏感性在黄体期时 明显下降(前者P<O.007,后者P<O.001).运动可提 高胰岛素的敏感性,降低体内胰岛素的水平.月 经周期的不同时期运动,对胰岛素浓度的影响各实验 "''报道在月经不同时 结果间存在一定差异.Zdenc等 期以70%LT或90%LT的不同强度运动,胰岛素在运 动中的反应水平不受月经周期时相的影响;HortonTJ 等实验显示,50%VO强度90min运动时,胰岛 素浓度在黄体中期明显高于卵泡早期和卵泡中期(欠 0.001),伴有明显的血糖升高的同步变化,尤其在运动 的最初45min内;而Braun等的实验则显示52% VO:强度功率车运动15min时,黄体期胰岛素的值 第1期付德荣等:月经周期对女运动员耐力运动时物质代谢及激素变化的影响 103 明显低于卵泡期,随运动时间的延长这种差异消失. 运动过程中合理补充糖饮料可降低长时间运动引起的 血糖及胰岛素水平的下降,延长至疲劳的时间'. 运动明显升高儿茶酚胺类激素的水平,t, 在接近100%VO:强度运动时,肾上腺素浓度可升高 14倍,去甲肾上腺素可升高l8倍.运动水平对其存 在影响作用,运动员安静及运动时肾上腺素的浓度均 高于非运动员.月经周期时相对儿茶酚胺类激素不 产生明显影响.Dean的实验显示在卵泡早期, 卵泡中期及黄体中期中,肾上腺素的安静值分别为(24 ?2),(23?3),(26?5)pg/mL,去甲肾上腺素的安静 值分别为(242?6O),(229?33),(225?16)pg/mL;在 乳酸阈强度运动结束时,肾上腺素的质量浓度分别为 (4184-110),(3364-70),(3534-51)pg/mL,去肾上腺素 的质量浓度分别为(38004-1109),(41354-1076), (4034-i-9611pg/mL,均没有明显差异.Braun及 Boteazou等的实验也同样说明了肾上腺素及去甲肾 上腺素的水平变化与月经周期时相没有联系,而与运 动强度及运动时问关系密切'. 安静时肾上腺皮质激素及促皮质激素 (adrenoeortieotropiehormone,ACTH)浓度不受月经周期 的影响,以70%VO:运动明显升高该2激素的水平, 但在月经周期的不同时相中其对运动刺激的反应相 似[49]0Ho~on等的实验显示可的松的安静值在月经周 期的不同阶段水平相似,在50%VO.一强度90rain运 动时,可的松水平明显升高,并存在时间效应关系, 但这种反应不受月经周期时间差别的影响.Braun, Bailey】及Kanaley的实验同样反映出可的松水平在 安静时及运动时均不受月经周期时相的影响.运动过 程中合理补糖对可的松浓度有影响.在70%VO强 度运动至疲劳的实验中,运动至60min时,补糖组可 的松浓度大于非补糖组((357?26),(274?28)nmol/L), 但运动至疲劳时,补糖组可的松水平低于非补糖组 ((486?57),(625?59)nmol/L). 运动明显升高血生长激素(growthhormoneGH)水 平,其峰值幅度与运动负荷量明显相关.年龄, 性别及运动水平对GH的浓度有影响作用.优秀女子 运动员GH基础值高于优秀男子运动员,年轻女性 GH对运动刺激的反应释放量高于同龄男子及年长", 长期耐力训练可提高GH的敏感陛,降低GH的基础值 及对运动刺激的反应值.实验显示,月经周期对GH 安静值及运动刺激的反应值均无明显影响作用"...... 以60%VO强度运动90min时,卵泡早期,卵泡中 期及黄体中期的GH反应值分别是(37.54-11.5),(61.9 4-11.5)及(48.14-12.8)L,没有明显差异.Zderic 等'报道GH安静值在卵泡期((1.4?0.03)ng/mL)及黄 体期((1.64-0.19)ng/mL)中相似,以70%和90%LT运 动后,黄体期GH值【70%LT(11.64-4.2)ng/mL,90% LT(11.14-2.4)ng/mL)稍高于卵泡期(7O%LT(8.8?4.3) ng/mL,90%LT(8.5土2.6)nghnL),但差异无显着性. 参考文献: 【1]DevriesMC,HamadehMJ,PhillipsSM,eta1. 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