运动应激对IGF-I系统的影响和适应 Effects of Exercise Stress on IGF-1 System and Its Adaptation

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Advances in Physical Sciences 体育科学进展 , 2013, 1, 1-4

http://dx.doi.org/10.12677/aps.2013.11001 Published Online September 2013 (http://www.abtbus.com/journal/aps.html)

Effects of Exercise Stress on IGF-1 System and Its

Adaptation

Wencong Huang

Sports School, Guangxi Teacher Education University, Nanning

Email: huangwencong@sohu.com

Received: Jul. 11 th , 2013; revised: Jul. 23rd, 2013; accepted: Aug. 2nd, 2013

permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided th e original work is properly cited.

Abstract: Different kinds of exercise stress will make different kinds of effects on IGF-1 system of HPG axis,

and IGF-1 system o of body will change accordingly, which mainly embodies in the function of IGF-1 Sys-

tem. The article states changes of IGF-1, IGFBPs and GH respectively, which are representative indexes of

HPA axis function, and discusses mechanism of these changes.

Keywords: Exercise Stress; IGF-1 System; IGF-1; IGFBP; GH

运动应激对 IGF-I 系统的影响和适应

黄文聪

广西师范学院体育学院，南宁

Email: huangwencong@sohu.com

收稿日期： 2013 年7月11 日；修回日期： 2013 年7月23 日；录用日期： 2013 年8月2日

摘要：不同种类运动应激对 IGF-1 系统产生不同的影响，而机体的 IGF-1 系统也产生不同的适应性

变化，作为反映 IGF-1 系统功能的代表性指标 IGF-1，IGFBPs 和GH 有不同的变化趋势。本文对其变

化的趋势及机理进行了探讨。

关键词：运动应激；IGF-1 系统；IGF-1；IGFBPs；GH

1. IGF-I 系统简介

IGFs 是一类结构上类似于胰岛素原的多肽，主要

包括 IGF-I 和IGF-II 两类。IGF-II 主要在胚胎期产生，

对胎儿的生长期重要作用。 IGF-I 是人体中最主要的

生长介素， hGH主要是通过IGF-I 来实现其合成代谢

作用的。 IGF-I 不仅作为内分泌因子存在于血液中，

而且还能通过自分泌或旁分泌方式在组织局部发挥

作用。

在血液循环中，绝大部分的 IGF-I 与其结合蛋白

以复合物的形式存在 (150 KD)。该复合物由三部分组

成： 1) 酸稳定亚单位 (ALS)； 2) IGFBP-3；3) 一分子

的 IGF-I。ALS 对稳定血清中 150 KD复合物起十分重

要的作用。 IGFBP-3 作为高分子量结合蛋白是与 IGF-I

结合的主要蛋白，主要作为 IGF-I 的储存库，与

IGFBP-3 的结合即防止了 IGF-I 的降解也降低了游离

IGF-I 的浓度。从目前资料来看，由于 IGFBP-3 的半

衰期很长，在运动之中不容易改变；而低分子量结合

蛋白如在运动中变化较大，虽然在安静时与 IGF 结合

的量较少，运动时可能起到调节 IGF-I 的生物活性的

作用。由于相关研究还不多，本文以 IGF-I 为主，介

运动应激对 IGF-I 系统的影响和适应

绍运动应激对 IGF-I 系统的影响和适应。

2. 急性运动对 IGF-I 系统的影响和适应

2.1. 持续性运动对 IGF-I 系统的影响

安静时 IGF-1 水平与受试者机体状况高度相关。

原先研究认为，急性运动对血清 IGF-I 水平没有影响。

这是因为 GH 释放刺激 IGF-I 增高要有相当长时间，

而人体内尚未发现 IGF-I 的储存池，因此运动刺激不

可能引起 IGF-I 水平的急剧增高[1]。但已有越来越多

的发现，男女受试者在短时间运动后， IGF-I 确有短

暂的升高，而这种升高时间很短且只在运动开始阶段

出现 [2,3] 。正因如此，在许多持续时间长的实验中，这

一变化往往会漏测。需要指出的是，在急性运动过程

中， IGF-I 的变化是独立于 GH 的变化的。至于IGF-I

短暂升高的机理还需要进一步的研究。

长时间运动后水平 IGF-I 水平不变或下降，同时

伴随 IGFBPS 的变化，如 IGFBP-1 水平上升，但

IGFBP-3 变化不明显[1,3]。Nguyen et al. (1998)[3]研究发

现，运让动员进行 3 小时长距离滑冰(NSR 组)和2 × 45

分钟跑台模拟足球比赛 (TSG 组 )，运动后即刻，NSR

组 IGF-I 下降 14.6%，TSG组不变；NSR 组的 IGFBP-1

显著增加了 11.8 倍，TSG 组增加了 6.3倍 ( 在第一个

45 分钟结束时没有变化 )；NSR 组的 IGFBP-3 没有发

生变化， TSG 组也不明显。他们认为，长时间运动(45

分钟以上 ) 对 IGFBP-3 这样的高分子量结合蛋白影响

不明显，主要是增加 IGFBP-1 以结合游离的 IGF 并限

制其胰岛素样作用。而 IGFBP-1 的提高既防止 IGF的

降低血糖作用，又在肌糖原耗竭时促进葡萄糖被肌细

胞的摄取。

2.2. 抗阻力量运动对 IGF-I 系统的影响

一般认为急性抗阻力量运动运动不引起男女性

血清 IGF-I 浓度的提高，但似应该考虑年龄因素的影

响 [1,2,4] 。S. Bermon et al. (1999)[5]急性抗阻性运动后，

发现在老年受试者总 IGF-I 浓度和游离 IGF-I 浓度明

显提高，并且维持 6 小时。他认为可能的来源是肌肉，

虽然肌肉中的 IGF-1 主要是自分泌或旁分泌，但抗阻

力量练习造成的肌细胞损伤会使其释放到血液。应该

指出的是，急性抗阻运动的时间一般较长，同样完全

有可能出现对 IGF-1 变化的漏测。Nindl et al. (2001)[4]

研究发现，抗阻力量运动后 13 小时，男性受试者的

总 IGF-1 和游离IGF-1 没有发生变化；运动后第一小

时，只有IGFBP-3 出现明显增长，但很快回到基础值；

而 IGFBP-2 和 ALS 却分别上升和下降。并认为

IGFBP-3 升高和 ALS 下降表明了 150 KD复合物的分

解，但所产生的游离 IGF-1 很快就与 IGFBP-2 结合了。

所以，抗阻力量运动对 IGF-I 系统的影响可能并不体

现在 IGF-I 数量的改变，而体现在与 IGFBP 结合方式

上的变化。

3. 长期训练对 IGF-I 系统的影响与适应

3.1. 长期耐力性训练对 IGF - I系统的影响与适应

IGF-1 被认为是反映 GH/IGF-1轴状态的更有用

指标，因为与 GH 相比更稳定。已有研究发现，长期

持续性训练会使青年男女的 IGF-1 水平提高[2,6,7]；而

老年受试者却没有出现同样的情况。这可能与年龄有

关，但也可能是训练方式不同所造成的 [2] 。所以尚需

进一步研究。 Roelen et al. (1997)[7]对健康青年男性进

行 2 周的大运动量持续耐力训练，结果发现，经过2

周训练后，运动组的血浆 IGF-I 水平明显提高，有氧

运动能力 (VO2max 等)大大增强；对照组血浆 IGF-I 水

平和有氧运动能力没有明显变化。 Koziris et al. (1999)

[6] 对优秀大学生男女运动员进行了一个赛季的研究观

察，并将赛季分为训练前、训练 2个月、训练 4个月

和赛季结束，结果发现，男女运动员的血清 IGF-I 水

平在前三个阶段逐渐上升，比赛阶段仍保持高水平。

并且还观察到， IGFBP-1 在各阶段都没有显著性变化，

而 IGFBP-3 在第三、四阶段明显高于训练前水平。

3.2. 长期抗阻力量训练对 IGF-I 系统的

影响与适应

多数研究表明，长期抗阻力量训练能使男女性的

血清 IGF-1 水平提高[2,8,9]。有学者认为认为，由于女

性的低睾酮水平，在训练中，她们更要通过刺激

GH-IGF-1 轴来提高肌肉蛋白的合成[2]。Borst et al.

(2001) [8] 发现，经过 13~25 周的抗阻力量训练，男性

和女性的血清 IGF-1 有相同的增长，并且发现大运动

量组 IGFBP-3 明显下降，而小运动量组则没有发现。

IGFBP-3 下降意味着游离 IGF 的增多，有利于肌肉力

量的增长，而研究人员的确发现大运动量组的肌力增

运动应激对 IGF-I 系统的影响和适应

长更明显。该研究也表明了，引发 IGF-1 的生物活性

发生改变也许需要有一定运动量的抗阻性训练。 Marx

et al. (2001) [9] 对女性受试者的研究表明，大运动量和

小运动量的抗阻力量训练都会引起血清 IGF-1 增长。

但也有研究表明，长期抗阻力量训练对血清 IGF-1 水

平无影响。 Kraemer et al. (1999)[10] 对青年男性(30 yrs)

和老年男性 (60 yrs) 进行为期 10周的大运动量抗阻力

量训练，结果发现，训练后两组的血清 IGF-1 水平均

无变化；青年组增加安静时 IGFBP-3 ，而老年组并无

变化。

抗阻性训练使肌肉肥大和肌力增长的机制， GH/

IGF-I 轴起的作用可能有三：1) 训练增加了 GH的分

泌，导致肝脏 IGF-I生成的增加并提高血液 IGF-I 水

平， IGF-I 刺激肌肉 IGF-I 受体增加蛋白合成；2) 训

练增加了 GH 的分泌，直接刺激肌肉内源性IGF-I 的

产生促使肌肉肥大； 3) 运动直接增加肌肉 IGF-I含量，

并独立于血液 GH 和 IGF-I 的变化[8]。

4. 其它影响 IGF-I 系统变化的重要因素

4.1. GH 的分泌情况

因为 GH 不仅启动各组织细胞生长因子及其结合

蛋白的转录，而且增加细胞对生长因子的反应性，所

以对 IGF-I 系统调节起重要作用。正常生理情况下，

GH 分泌增多可引起血清 IGF-I、IGFBP-3 水平升高。

从理论上说，任何影响 GH 变化的因素也能直接或间

接的影响 IGF-I 系统变化。

4.2. 年龄和性别

人刚出生时，血清 IGF-I 水平很低，以后逐渐增

加，青春期达到高峰。青春期后，血清 IGF-I 浓度趋

于稳定。 30 岁后，血清 IGF-I 水平开始缓慢下降。更

年期前的健康女性比男性有更高的血清 IGF-I 水平，

更年前期，血清 IGF-I 和 GH 随年龄的下降在男性比

女性更明显。

4.3. 营养作用

适宜的营养是维持 IGF-I 及其 IGFBP-3 正常生理

活性的重要因素。缺乏营养或营养不良可导致 IGF-I

和它们的 IGFBPs 水平下降。虽然此时 GH 水平正常

或高于正常，会出现机体组织抵抗 GH 和IGF-I 合成

代谢作用的现象，表现为生长缓慢 [11,12] 。IGF-I 能否从

食物中中直接摄取是令人关注的问题。 Mero et al.

(2002) [13] 发现，在运动员正常训练过程中补充牛初乳

能有效提高血清 IGF-I 水平，直接口服 rhIGF-I 不能有

同样效果，说明增加的 IGF-I 可能不是从牛初乳中直

接摄取。

5. 结论

1) 急性运动对血清 IGF-1 水平的影响不大，无论

是短时间运动的上升还是长时间运动的下降，都能很

快恢复正常基础值。所以，今后研究似更应注意运动

对 IGF-1 与IGFBPs 结合方式上的变化上来。另外，

由于 IGF-I 是在组织细胞产生，且通过旁分泌和自分

泌发挥作用，所以特定组织内 IGF-I 也许比血液中

IGF-I 对运动应激的反应更明显。这也今后值得更多

关注的地方。

2) 长期抗阻力量训练和耐力训练均可使血清

IGF-I 升高，但这种升高是否决定长期训练后体形与

肌肉发达程度的改变，目前尚无定论。另外，长期训

练对 IGFBPs 特别是 IGFBP-3 的影响很难确定规律，

也许是因为 IGFBP-3 的变化是独立于 IGF-1 反应的，

并在细胞水平有自己潜在生物活动。这些都需要进一

步的研究。

3) GH 的分泌情况，年龄和性别和营养作用等因

素都会对 IGF-1 系统的改变有重要影响。

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