抗氧化酶的作用
重要的抗氧化酶和抗氧化剂的作用
超氧化物歧化酶（SOD）是美国的McCord和Fridovich在1969年发现的一种清除超氧阴离子自由基的酶。SOD是一种广泛存在于生物体内的金属酶，按金属辅基的成分不同主要分成三类,第一类含铜和锌，称为CuZn-SOD，是最常见的一种，呈蓝绿色，主要存在于真核细胞的细胞浆内。第二类含锰，称为Mn-SOD，呈粉红色，主要存在于原核细胞体、真核细胞的细胞浆和线粒体内。第三类含铁，称为Fe-SOD，呈黄褐色，主要存在于原核细胞中。另外，在牛肝中还发现一种CoZn-SOD[8]。
正常生理状态下，机体产生的自由基和清除自由基的速率处于动态平衡状态。但当机体内自由基产生增多，就会对机体的蛋白质、脂质和DNA造成损伤，导致机体疾病的发生。SOD是生物体内对抗氧自由基的一种最重要的抗氧化酶，是专门清除超氧阴离子自由基的。它的作用是将氧自由基歧化，发生2O2-
+2H+ SOD H2O2 + O2的反应。由于H2O2 在SOD活性部位生成，会对SOD本身产生杀伤。催化产生的H2O2 如果不被及时清除，它会与O2-反应生成毒性更大的羟基自由基。衰老自由基学说认为，代谢产生的自由基对机体造成的损害可引起衰老，SOD可有效的清除自由基，在一定程度上延缓衰老。此外，SOD还具有增强机体免疫力，提高机体对自由基引发的疾病的抵抗力，消除运动性疲劳等生理功能[3]。
过氧化氢酶（CAT）是一种末端氧化酶，广泛存在于动植物和微生物体内，酶分子结构中含有铁卟啉环，1个分子酶蛋白中含有四个铁原子[9]。CAT的生物学功能是催化过氧化氢分解为水和氧，2 H2O2 CAT 2H2O + O2 。过氧化氢酶（CAT），广泛存在于动植物和微生物体内的一种末端氧化酶。它的生物功能是催化细胞内的过氧化氢分解，起抗氧化作用，即2H2O2 2H2O+O2，它可防止过氧化氢含量过高对机体组织造成损伤，对细胞起到保护作用。
本研究结果显示，力竭运动后，大鼠的心组织、肝组织和肺组织中CAT活性均表现出升高，这可能是由于运动应激造成大鼠组织过氧化物质增多，使得组织CAT活性对应升高。同时，结果显示，联合补充谷氨酰胺和番茄红素对力竭运动大鼠肝组织和肺组织的抗氧化能力提高的效果最为明显，而单纯补充番茄红素对心脏
组织的抗氧化能力提高优明显作用。这说明对于力竭运动大鼠的肝和肺组织，联合补充这两种物质起到协同抗氧化的作用。对于心脏组织，联合补充的效果不如单独补充一种的效果好，此机理尚待探讨。
谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX），为水溶性四聚体蛋白，含有四个亚基，每个亚基含有一个硒原子[10]。主要存在生物体的线粒体和细胞液中，它的生理功能是不仅可以清除过氧化氢，同时还可以清除脂质过氧化物，所以说它也是机体内重要的抗氧化酶之一，在反应过程中还原性谷胱甘肽作为还原物质提供H+。反应如下：
2H2O2+2GSH GSH-PX 2H2O+GSSG
ROOH +2GSH GSH-PX ROH +GSSG +H2O
(有机过氧化物) （无毒醇类）
由于硒是GSH-PX的组成成分，因此机体的含硒量与GSH-PX活性有密切关系。
谷胱甘肽（GSH）是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸三种氨基酸组成的，存在于大多数微生物、动植物细胞内。GSH作为GSH-PX清除脂质过氧化物反应中的还原物质，是必不可少的。庞阳康，孙炎华通过对大鼠注射GSH观察一次性力竭运动后对大鼠自由基的影响，结果显示：补充GSH组的SOD活性显著高于力竭运动组，说明GSH能够有效的清除自由基[11]。
乳酸脱氢酶（LDH）是机体糖酵解供能系统的关键酶之一，它是催化糖酵解过程的最后一个反应步骤，即催化丙酮酸生成乳酸的可逆反应。LDH活性的变化可以反映机体组织在缺氧条件下的糖酵解能力，LDH的活性大小可以用来评价无氧代谢能力的高低，它可作为组织无氧代谢能力的标志酶。
丙二醛（MDA）为膜上多不饱和脂肪酸受自由基攻击而产生的脂质过氧化物的代谢产物。由于自由基极不稳定，很难在体内直接测到，因而在实验中常以MDA含量来反映体内自由基反应的程度，同时也间接反映细胞损伤的程度[59]。
肌酸激酶CK又称磷酸肌酸激酶，属于转移酶，它将高能磷酸键迅速转移到ADP进而生成ATP，来保证剧烈运动肌肉的供能，是骨骼肌细胞中一种关键的代谢酶。有研究表明，运动后血清CK升高可能与运动后组织损伤有关。李一玉[65]对高校游泳运动员补充谷氨酰胺，研究结果发现补充谷氨酰胺组血清CK值在一周后下降20%，一个月后下降43%，说明，口服谷氨酰胺随着服用时间的延长，血清CK 水平逐渐下降，运动员疲劳恢复速度加快，同时谷氨酰胺是纤维原细胞的能量来源，补充谷氨酰胺有利于保护纤维原细胞，降低运动对骨骼肌的损伤。本实验结果显示，大运动量训练后，大鼠血清CK活性明显高于安静对照组，变化原因可能是一方面因为运动过程中大量能量消耗，需要大量ATP来供能，造成CK活性增强。另一方面可能由于运动造成组织损伤，CK大量进入血液，造成血清CK升高。然而运动补充谷氨酰胺一方面降低了组织损伤，另一方面作为能源物质提供运动所需能量，使得机体利用内部ATP量减少，从而使得血清CK发生适应性变化。
当机体进行剧烈运动时，机体供氧不足导致三羧酸循环不能顺利进行，糖酵解作用加快，糖酵解终产物乳酸大量堆积，乳酸堆积过多严重影响内环境的相对稳定和机体的正常代谢，同时，乳酸增多，使得H+增多，进而干扰Ca2+的生理作用，影响肌肉收缩力量，使肌肉产生疲劳现象。因此，一般将血乳酸水平作为反映机体有氧代谢能力和疲劳的一项重要指标。
LDH广泛存在于心肌、肝脏、肾脏和骨骼肌等组织的胞浆中，乳酸脱氢酶（LDH）在肝脏中以NAD+作为氢受体，催化L-乳酸氧化成丙酮酸进行三羧酸循环，在骨骼肌中它能催化糖酵解产生的丙酮酸生成乳酸，所以它是糖酵解过程的重要调节酶。LDH活性的变化可以反映机体组织在缺氧条件下的糖酵解能力，LDH的活性大小可以用来评价无氧代谢能力的高低，它可作为组织无氧代谢能力的标志酶，它的活力约为血清LDH活力的500倍。血清LDH主要来源于骨骼肌，正常情况下，细
胞膜的完整性和功能正常，使得LDH很少透出细胞膜，但是，当机体由于剧烈运动原因发生组织损伤时，会导致组织中的LDH大量渗入血清，进而使血清的LDH活性升高。
总抗氧化能力（T-AOC）代表体内酶性和非酶性抗氧化物的总体水平,各抗氧化物之间有相互联系,协同保护作用,所以T-AOC的测定尤为重要,T-AOC 可直接反映机体抗氧化酶的活力,抗氧化物系统的功能状态,间接地反映出机体所受的脂质过氧化损伤程度,其含量与细胞抗氧化能力呈正相关,与机体脂质过氧化呈负相关[67]。机体防御体系的抗氧化能力（T-AOC）的强弱与生物体的健康程度存在着密切联系，该防御体系有酶促和非酶促两个体系，酶促反应系统主要有一些酶组成，如SOD, GSH-PX , CAT等，许多酶以微量元素为活性中心，非酶促反应体系中主要为维生素、氨基酸和金属蛋白质。这个体系抗氧化作用主要通过以下三条途径:1)消除自由基和活性氧以免引发脂质过氧化;2)分解过氧化物，阻断过氧化链;3)除去起催化作用的金属离子。影响抗氧化能力（T-AOC）的因素很多，如碳水化合物供给不足，维生素的多少，微量元素的吸收量，激素水平等，而过度疲劳则是一个重要的影响因素[76]。
超氧化物歧化酶（SOD），是机体抗氧化系统中重要的抗氧化酶，它能通过有效清除氧自由基来减轻脂质过氧化对机体造成的损伤，它活性的升高体现了机体的清除自由基速度加快。因此，SOD活性大小可在一定程度上反映机体自由基清除系统的状况。脂质过氧化的产物有醛基MDA、酮基等过氧化物。其中,MDA对细胞膜有很强的破坏作用,MDA值可以有效表示机体内自由基产生以及对机体的影响程度,间接地反映细胞受损程度。运动中机体代谢旺盛,线粒体氧化磷酸化加强,呼吸水平提高,线粒体在电子传递过程中产生的氧自由基升高,运动时ATP消耗增加,ATP分解产物次黄嘌呤含量升高,加上运动时黄嘌呤氧化酶活性增加,从而引起脂质过氧化反应增加,MDA含量增加[68]。
此外，机体内自由基的产生和消除是一个动态过程，SOD与 MDA比值被认为能够反映此平衡关系。
琥珀酸脱氢酶(SDH)是三所算循环的一个关键酶，其活性的高低及含量的多少直接影响着三羧酸循环的速度，三羧酸循环使机体长时间运动时产生能量的最重要的途径，琥珀酸脱氢酶与呼吸链的联系也是非常紧密的，它是三羧酸循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶[66]，它是线粒体的标志酶，线粒体SDH活性的改变直接影响着能量代谢的过程。SDH活性增强，组织的氧利用能力就会提高，有利于组织的有氧代谢[72]。
本研究证实，与安静对照组比较力竭运动大鼠血清和肺组织SDH活性均下降，说明实验运动负荷造成机体有氧代谢能力下降。运动补充谷氨酰胺、番茄红素组和谷氨酰胺番茄红素联用组的大鼠血清和肺组织SDH活性显著高于单纯运动组，并且联合补充的的效果最好。这说明番茄红素和谷氨酰胺都能在一定程度上提高大鼠有氧氧化能力，其中以联合补充对增进大鼠机体组织有氧氧化能力的效果最好。
一氧化氮(NO)是机体内的一种自由基,是一种活性很强的小分子物质，它由一氧化氮合酶（NOS）催化L-精氨酸（Arg）合成，所以NOS是NO生成的关键酶，通常用NOS活性表示NO产量。适量的NO具有信号传递供能，过量生成可造成低血压性休克、细胞损伤,直至细胞核酸的亚硝酰化、脱氨基氧化、破坏DNA结构等多种病理损害的诱导与发生。NO的细胞毒性还体现在可抑制能量代谢,干扰糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化[77]。
谷氨酰胺是NO合成的有效抑制剂。NO是一种内皮依赖性的松弛因子和信号传递分子，可直接诱导细胞凋亡，它联合高剂量的过氧化物还可引起心脏局部缺血再灌注损伤，施加谷氨酰胺则可明显减轻这种损伤，表现出谷氨酰胺对心脏的保护效应。谷氨酰胺本身并不能直接抑制一氧化氮合成酶（NOS）的活性，但谷氨酰胺的代谢过程可能对NO合成过程产生影响。比如，谷氨酰胺可转变为葡萄糖胺，抑制戊糖循环途径，降低细胞内NADPH（一氧化氮合成酶所必需的一种关键辅基）的浓度，从而抑制NO的合成[78]。