运动性贫血研究进展

运动性贫血研究进展北京体育大学曹建民博士红细胞的主要功能就是运输氧气和一定量的二氧化碳，正常情况下处于合成与破碎的动态平衡。红细胞的主要分成是血红蛋白，了解血红蛋白的组成对于深入探讨运动对血红蛋白浓度的影响是十分重要的环节。一、血红蛋白的组成血红蛋白是由两条α珠蛋白多肽链、两条β多肽链与四个血红素共同组成。1、珠蛋白的结构；珠蛋白是构成血红蛋白的蛋白质，珠蛋白在维持血红蛋白的生物学功能中发挥着极为重要的作用，珠蛋白是维持血红蛋白特定空间结构的主要因素，血红蛋白结合氧必需要求珠蛋白具有特定的空间结构才能维持氧的结合。而血红素只有在珠蛋白维持特定的空间结构的前提下，才能与氧气结合，完成运输氧的功能。因此，珠蛋白的组成以及其空间结构对维持血红蛋白极为重要。2、血红素的组成；血红素与珠蛋白构成血红蛋白。血红素是由原卟啉与铁通过非共价键组成的。3、影响血红蛋白功能的效应物；（1）、质子（H＋）血红蛋白的氧亲和力随着二氧化碳分压的上升而下降，这种现象主要是依赖于酸碱度的改变（pH）。（2）、二磷酸甘油酸（BPG）血红蛋白的氧亲和力随着BPG浓度的升高而下降。（3）、氨甲酰基加合体CO2于血红蛋白上的自由氨基结合为氨甲酰基加合体，从而降低血红蛋白对氧的亲和力。（4）、温度温度的上升会使血红蛋白的氧亲和力下降。（5）、SNO加合体（一氧化氮）一氧化氮于血红蛋白β93位半胱氨酸的巯基结合，形成SNO加合体。当血液流经外周微动脉和前毛细血管时，氧气从血红蛋白中释放到周围组织中，去氧态血红蛋白形成，一氧化氮无法与血红蛋白继续结合，一氧化氮从血红蛋白上被逐出，起到局部舒张血管的作用。二、运动性贫血产生的机制运动性贫血是一种在运动训练过程中容易出现的一种暂时性（一过性）身体机能低下的状态，是影响运动员运动能力的主要因素之一。运动界对运动性贫血发生进行了大量的研究，并根据大量的研究成果提出了一些可能机制，但仍无法圆满地解释发生运动性贫血的现象。因此，目前对运动性贫血发生的确切机制仍不十分明晰，仍需进一步的研究以探寻运动性贫血发生的确切机制。正常情况下机体的红细胞生成与破碎处于动态平衡状态，使得机体的红细胞数目和血红蛋白浓度处于正常水平。当运动训练的外部因素干预造成机体的红细胞的破碎速率大于生成速率时，从而使红细胞的动态平衡失调，造成运动性贫血的发生。运动性贫血产生的原因是极为复杂的，当前的研究结果认为运动性贫血的成因主要是以下几个原因所造成的。1、血液稀释由于运动训练所造成的血液稀释而引起的血红蛋白浓度降低产生的运动性贫血并非是真正的运动性贫血状态，因此有学者称之为稀释性假性贫血。运动引起高血容量反应已经被许多学者的实验所证实，这种高血容量反应是机体对运动训练的适应性反应，通过血容量的增加，促进剧烈运动时心每博输出量和最大心排出量的增加，有利于向周围组织氧的运输和释放。同时，高血容量和血球压积的适当降低还有利于降低血粘度，从而减少心肌收缩阻力和外周血液运输阻力，有利于外周组织的血液灌注。许多学者研究结果证实运动员运动后即刻的血量呈现下降的趋势。而运动后4小时内逐渐表现出回升趋势，回升后血量比正常安静状态下血量高5.5～25%，并且，这种血量升高可以持续到训练结束后的3-5天。值得注意的是，高血容量带来的血液稀释作用会对血红蛋白浓度判断产生负偏差，从而干扰对运动性贫血的判断准确性。而高血容量不会对平均红细胞体积（MCV）、铁蛋白等产生影响。因此，应结合多项红细胞参数指标做为诊断标准，以避免由于高血容量带来的血液稀释所造成的判断准确性。目前由于运动训练造成的血液稀释的发生机制以及由此对机体所产生的效果仍不明晰，但是共同的看法是只要由于运动训练所引起的血液稀释不超过机体的可能调节范围，单纯由于血液稀释造成运动性贫血的可能性很小。运动训练引起高血容量反应的机制以及对机体和运动能力的作用有待于深入的研究。研究者项目及对象（n）血液容量变化（%）红细胞容量变化（%）血浆容量变化（%）Welletal(1982)Davidsonetal(1987)Dilletal(1974)Schmidtetal(1989)Brotherhoodetal(1975)Marathon(F=4,M=6)Marathon(M=20)Middledistancerunners(12)VSnonathletes(48)Marathon(M=15)Middle-andlong-distancerunners(40)VSnonathletes(12)F=+4.4,M=+5.5运动后4小时+21+25F=-0.7,M=-0.6运动后4小时+18无变化F=+7.9,M=+10.2运动后4小时+17.2运动后24小时+24+16运动后2天显著性上升（P0.001）2、溶血增加常人成熟红细胞的平均寿命为120天，在正常情况下，每天约有全身的成熟红细胞总数的1/120被破碎消亡，同时有相当数量的成熟红细胞生成，使体内成熟红细胞总数保持恒定。当由于某种原因造成循环系统的成熟红细胞生存时间缩短、破坏速度加快时，过早、过多的被破坏，即为溶血。此时，骨髓加速红细胞的生成与释放，以代偿红细胞的破碎消亡。当红细胞破坏的速度超过了骨髓生成红细胞的代偿能力，则血循环中红细胞数减少，出现贫血，成为溶血性贫血。造成溶血增加的原因：（1）红细胞膜和红细胞内抗氧化能力的改变（2）红细胞能量供应不足（3）血液酸化（4）运动引起激素水平变化（5）血浆渗透压改变（6）补体诱导的红细胞的溶解（7）体温上升3、铁代谢紊乱；导致铁代谢紊乱的因素：（1）机体对铁需要量增加（2）铁摄入不足造成铁摄入不足的原因与膳食中铁含量、饮食习惯、膳食铁的可利用度、小肠的吸收能力等因素有关。（3）铁吸收障碍铁吸收障碍是造成铁缺乏的重要原因之一。运动训练对铁吸收的影响可能是由于剧烈体育运动使血浆中转铁蛋白百分饱和度升高，从而使铁进入血液的速度减慢所致。另外，肠道中粘膜细胞内的PH值对铁的吸收影响很大，由于大强度的运动训练可使血液中的PH值发生变化，从而影响小肠粘膜细胞中的PH值，粘膜细胞内PH值的变化使其对铁的吸收能力下降。运动导致一氧化氮的增加也是使铁吸收下降的重要原因之一。有研究表明大鼠经12周游泳运动后血清NO浓度与铁浓度呈高度负相关。胰液分泌也影响非血红素铁的吸收。HCO3–的分泌可导致PH升高，从而，降低非血红素铁的溶解度；胰酶本身对非血红素铁的吸收有抑制作用，胰酶缺乏可引起铁吸收增加。（4）铁丢失增加铁丢失增加是导致机体铁负平衡的重要原因。运动员铁丢失的途径主要为：1）、汗液丢失；2）、尿液丢失；3）、胃肠道丢失；4）、月经血丢失；5）、溶血增加；6）、机体应激；4、胃肠道出血5、月经紊乱6、造血机能改变以前对运动性贫血的研究往往注重与对溶血、铁代谢紊乱、月经紊乱等方面的研究，而对于造血机能的研究相对较为薄弱。造血机能涉及到运动性贫血时对珠蛋白的基因表达的影响、诸多细胞造血因子在运动性贫血发生的变化，以及对血红素合成代谢的影响。目前对珠蛋白基因表达的影响研究表明当运动性贫血发生时对珠蛋白基因表达没有明显的影响；对造血细胞因子的研究主要有：促红细胞生成素（Erythropoietin,EPO）、粒－单核细胞集落刺激因子、粒细胞集落刺激因子、白细胞介素－3（Interleukin-3,IL－3）；目前研究表明运动性贫血发生时除了对EPO有影响外，对其它造血细胞因子没有明显影响。因此，运动性贫血发生不是由于运动训练对造血机能具有明显的抑制，而可能更多是通过增加红细胞的溶血和铁代谢的紊乱从而造成运动员运动性贫血发生率的增加。7、血红素分解代谢增加血红素氧合酶(HO)是催化血红素产生胆红素、一氧化碳(CO)和铁的限速酶,它分为二型即原生型(HO-2)和诱生型(HO-1)。HO-1又被称为热休克蛋白32，除被其HO介导血红素生理降解为胆色素，胆色素大部分是由血红蛋白和细胞色素b衍生而来。HO-1又称诱导型，广泛分布于全身组织，金属离子、低氧、激素、内毒素、细胞因子及氧化剂等均能诱导HO-1的表达，是目前所知体内受影响因素最多的酶。血红素氧合酶-1亚型会被血红素、低氧、炎症性的细胞活素和许多类型的氧化应激所激活，其可能可以提供抗氧化保护机制。机体血红素氧合酶-1缺失的成年小鼠从20周开始会表现出血清铁浓度显著下降、血清铁蛋白水平显著升高和总铁结合力显著上升的特点，而肝肾部位出现可引起大分子氧化损伤的铁聚积特征，再次说明血红素氧合酶-1通过肝脏和肾脏内铁的释放途径有助于铁的循环利用。因此，血红素氧合酶-1一方面可以促进血红素的分解代谢、发挥不利用血红蛋白生成的功能，另一方面在铁的再循环过程中担当重要角色(通过机体组织器官铁聚积的缓解)、表现为血红蛋白合成的积极因素。目前，关于运动与HO-1的研究属于起步阶段，大部分实验结果表明运动性贫血发生时血红素氧合酶(HO)显著增加，提示运动性贫血发生时促进血红素在肝脏组织的分解代谢速率，从而使机体内血红素一定程度上处于高分解代谢状态，从而影响机体内血红蛋白水平下降的因素。三、运动性贫血状况的监测1、红细胞参数2、铁代谢指标缺铁时铁代谢指标的变化指标正常范围运动导致缺铁时的变化血清铁（μmol/L）男：14.3~32.2下降女：10.7~28.6下降血清铁蛋白（μg/L）男：平均9430为潜在性缺铁，15为缺铁性贫血女：平均3430为潜在性缺铁，15为缺铁性贫血转铁蛋白饱和度（％）25~5015考虑为缺铁性贫血血清总铁结合力（μmol/L）44~80（250~450μg/dl）上升血清转铁蛋白受体（mg/L）2.8~8.5上升红细胞游离原卟啉（mg/L）0.5上升，1锌原卟啉（μmol/L红细胞）0.72±0.21~0.85±0.29上升红细胞－MCV（fl）80~98下降铁缺乏，上升叶酸、VB12缺乏红细胞－RDW（％）11.5~14.5上升，15%MCV/RDW下降网织红细胞升高(曹建民总结)