抗氧化劑是什麼?運動員該怎麼選擇抗氧化食物

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身體裡的代謝簡單說起來就是一連串的氧化還原反應,細胞層級就有高效率的氧化還原循環(Redox Cycling)。過度的氧化代謝會形成活性氧類(Reactive oxygen species,ROS):包括氧離子、過氧化物和超氧離子自由基等堆積。過高的活性氧類濃度會對細胞和基因結構造成損壞。此外,超氧離子自由基在生物體中還會與一氧化氮(NO)反應,生成活性氮類(reactive nitrogen species, RNS),此物質若過量更易造成細胞傷害。(圖一)

圖一:來源:Gur P. et al:Molecular Interactions Between Reactive Oxygen Species and Autophagy in Kidney Disease. Int. J. Mol. Sci. 2019
圖一:來源:Gur P. et al:Molecular Interactions Between Reactive Oxygen Species and Autophagy in Kidney Disease. Int. J. Mol. Sci. 2019

一般人正常代謝下,細胞裡能有效率地處理活性氧類。然而身體代謝失調,如糖尿病、甲狀腺功能亢進、腎上腺功能失調等,就可能產生過多的活性氧類(ROS)與活性氮類(RNS)。另外身體極度的勞累、長時間曝曬於大太陽下、過度運動等也容易大量的活性氧類堆積。

醫學界一直推展定期適度運動來增進健康,的確適量的有氧運動可以減少體內活性氧類(ROS)、增加抗氧化物質、增強抗氧化酵素作用、提升抗氧化能力、修補減少氧化傷害。然而平時過度訓練、經常參加太激烈太耗體能的賽事反而適得其反。(圖二)

圖二:來源Alessandro Pingitore et al. Exercise and oxidative stress: Potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition 2015
圖二:來源Alessandro Pingitore et al. Exercise and oxidative stress: Potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition 2015

活性氧類對身體的傷害最容易出現的有心血管疾病、老化、腦部退化、視網膜黃斑部病變、癌症與腎臟疾病。充分的休息與適度的補充抗氧化物質才能有效減少並修復過氧化傷害。

正常狀況下,身體內有豐富的抗氧化物質,自然界食物裡也存在豐富的抗氧化劑,一般人均衡飲食下都有足夠的抗氧化物質來應付活性氧類,但在特殊的情況,或許需要適度補充抗氧化劑。下面我們來了解一下抗氧化劑。

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抗氧化劑種類:

一、 多酚類:花青素 Anthocyanins ACN、蝦紅素 Astaxanthin ASX、兒茶素 Catechins、薑黃素  Curcumin、檞皮素 Quercetin、白藜蘆醇 Resveratrol。
二、 水溶性抗氧化劑:維他命 C。
三、 脂溶性抗氧化劑:維他命 A(β-胡蘿蔔素)、維他命 E、硫辛酸 alpha Lipoic acid ALA、輔酶 Q10。
四、 水脂都溶雙性抗氧化劑:麩胱甘肽 Glutathione GSH、N-乙醯-左旋半胱胺酸 N-Acetyl Cysteine NAC、褪黑激素 Melatonin。
五、 礦物質類:硒 Selenium 、鋅 Zinc。

一般人日常生活時都處於身體恆定狀態 Homeostasis,身體能有效地處理代謝中的活性氧類。然而當出現某些狀況(如一場激烈的馬拉松賽,熬夜使用 3C 產品)來破壞這個平衡,就需要多補充抗氧化劑來幫助身體回復平衡。肉腳教練建議以天然食物補充為主,如地中海類飲食著重的大量蔬果、橄欖油、堅果、魚蝦蚌殼類等。至於需不需要額外補充營養食品類的抗氧化劑,就要看個人的飲食習慣是否偏食,或是因為多外食而無法吃到適合的食物了。(圖三)

圖三:來源Alessandro Pingitore et al. Exercise and oxidative stress: Potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition 2015
圖三:來源Alessandro Pingitore et al. Exercise and oxidative stress: Potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition 2015

學術論文上有不少抗氧化劑對運動表現的影響,運動員可能比較關心這方面的研究。先就多酚類抗氧化劑來說,大部分此類的抗氧化劑都有助於穩定心血管狀況。但只有花青素 ACN 中酸櫻桃與黑醋栗的研究有些報告說明稍可增強表現,可惜都缺乏更明確的證據。維他命 A、C、E 補充都與運動表現無關。脂溶性抗氧化劑裡的硫辛酸 alpha ALA 與輔酶 Q10 雖可增強粒線體的抗氧化能力與幫助心血管疾病患者改善體能,然而對正常人都沒有顯著幫助。褪黑激素雖屬於抗氧化劑,但一般被當作是助眠劑,補充後不會增進運動表現。補充抗氧化的礦物質的硒與鋅都與運動表現沒直接相關證據。

比較有趣的是水脂都溶雙性抗氧化劑中的麩胱甘肽 GSH 與 N-乙醯-左旋半胱胺酸 NAC。麩胱甘肽 GSH是由麩胺酸、半胱胺酸及甘胺酸所構成,而 NAC 則是 GSH 的重要前驅物質。麩胱甘肽的主要功能在於細胞內抗氧化的防禦,對抗活性氧類 ROS。而麩胱甘肽與氧化型麩胱甘肽(GSSG)的比例在調節細胞氧化還原狀態上扮演著重要的角色。(見圖三)由於它們是細胞內抗氧化的主要物質,因此不少研究針對它們對改善身體體能與疾病、老化的影響。

圖三:麩胱甘肽GSH 在麩胱甘肽過氧化酶的協助下可將雙氧水轉化成水,而本身氧化成 GSSG,GSSG 在麩胱甘肽還原酶作用下消耗NADPH 還原成GSH。
圖三:麩胱甘肽GSH 在麩胱甘肽過氧化酶的協助下可將雙氧水轉化成水,而本身氧化成 GSSG,GSSG 在麩胱甘肽還原酶作用下消耗NADPH 還原成GSH。

運動方面,2005 日本京都府立醫科大學 Aoi W. 團隊報告補充 GSH 可減少運動時肌肉乳酸的生成,減少肌肉酸化可以減輕肌肉疲勞。小鼠動物實驗對 GSH 幫助運動都有正面的評價,然而缺乏有效的人類研究。2014 澳洲悉尼理工大學 K.M. Slattery 團隊發現補充 N-乙醯-左旋半胱胺酸 N-Acetyl Cysteine NAC 九天,每天 1200 mg,對於菁英單車選手激烈訓練有正面助益。然而 2013 澳洲墨而本維多利亞大學 Trewin, A.J. 團隊的研究卻顯示口服補充 NAC 七天反而會降低選手功率輸出,對計時賽有害。2018 希臘 V. Paschalis 團隊研究指出補充 NAC 可增加體內 GSH 的濃度,但只對於原本 GSH 濃度偏低的人有運動輔助效用。值得注意的是 2020 國際禁藥組織規定靜脈輸入 NAC 注射液 100ml/12h 就屬於違法。

整體來說,抗氧化劑補充對運動表現沒有明顯的差異職業菁英選手分秒必爭,所屬的團隊裡有醫師與專業營養師,可以檢測選手體內各項物質的多寡,針對不足的部分補充才能有效用。我們一般業餘選手花錢買一堆抗氧化劑大多是吃心安的,服用過量反而適得其反。我還是建議大家從日常飲食去獲取天然的抗氧化劑,食用各式新鮮蔬果、海鮮、堅果與富不飽和脂肪酸的好油(橄欖油、苦茶油、亞麻仁油……..),配合有氧運動與充分休息,如此才可建立完善的體內抗氧化系統。此外注意避免過度訓練,也不要大賽不斷,才不至於讓身體堆積過多活性氧類 ROS,進而產生疾病。

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【延伸閱讀】

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Reference:
1. Shaun A. Mason, Adam J., Trewin Lewan, Parker Glenn, D. Wadley. Antioxidant supplements and endurance exercise: Current evidence and mechanistic insights. Redox Biology Volume 35, August 2020
2. Ambra Antonioni , Cristina Fantini , Ivan Dimauro , Daniela Caporossi : Redox homeostasis in sport: do athletes really need antioxidant support? Res Sports Med. Apr-Jun 2019;27(2):147-165.
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10. Alessandro Pingitore, Giuseppina Pace Pereira Lima , Francesca Mastorci, Alfredo Quinones, Giorgio Iervasi , Cristina Vassalle : Exercise and oxidative stress: Potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition 2015
11. Vassilis Paschalis, Anastasios A Theodorou, Nikos V Margaritelis , Antonios Kyparos , Michalis G Nikolaidis: N-acetylcysteine supplementation increases exercise performance and reduces oxidative stress only in individuals with low levels of glutathione. Free Radic Biol Med. 2018 Feb
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14. N.V. Margaritelis, et al.: Antioxidants in personalized nutrition and exercise
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肉腳超級鐵人訓練團
肉腳超級鐵人邱宗聖 從國三到大學都是田徑隊,屬於三流選手,幸運矇到一枚全國大專運動會1600m接力銅牌。2008年因中年身體危機開始從事自行車運動,2013年初馬,到2015才完成人生第一場鐵人賽 Ironman Taiwan當自己五十歲的禮物。因為職業關係只考慮選擇參加226,至今完成國內外十一場賽事。2015年參與 Ironman University 課程,成為第一批拿到 Ironman Certified Coach 的人,也是研究運動醫學與科學化訓練的開端。與友人共同成立知名鐵人社團DVTT並設立 AED Runners。2019年有幸親臨美國波士頓參加馬拉松成為波馬跑者。另外跑過三次鎮西堡100K,也騎過三次北高380K。 經歷與專業認證: Ironman Certified Coach / Ironman認證教練。 DVTT 醫聲論壇常務理事(二任),監事。 中華民國眼科專科醫師,診所負責人。 倫敦大學科學碩士。 參加過的重點賽事: 五屆 Ironman Taiwan超級鐵人賽 (2015-2019)。 三屆 Challenge Taiwan 226(2016-2018) 二次分二,一次分三。 三場歐洲 Ironman 賽事。 2017-2018 二次台北馬拉松波馬資格達標。 2019波士頓馬拉松。 2019 Ironman AWA 世界分齡銀牌選手。 Facebook:肉腳超級鐵人訓練團