短期补充氢分子对健康成年人运动诱导氧化应激影响的系统综述和meta分析

研究目的:氧化应激(Oxidative stress, OS)被定义为某些细胞环境中氧化还原特性的不平衡,这可能是由于暴露于环境污染物(辐射)或内源性抗氧化系统能力有限导致的结果。氧化还原平衡对于维持关键细胞功能的正常运作至关重要。剧烈运动时所释放的活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)可能会超过抗氧化系统的保护能力而产生氧化应激,导致炎症的出现和神经/内分泌系统的功能失调,进而产生疲劳,极大地增加运动损伤的风险。因此,预防或减轻氧化应激对于减少肌肉损伤、促进人体疲劳恢复有着重要的意义。许多研究表明,补充传统抗氧化剂(例如维生素C、维生素E和白藜芦醇)可以在一定程度上改善包括运动员在内的不同群体的抗氧化能力,从而达到减轻运动疲劳、促进身体健康和预防运动损伤的作用。然而,最近的研究表明,过量摄入传统抗氧化物质可能会加重氧化应激,抑制运动诱导的骨骼肌和心血管所产生的有益的生理适应。因此,迫切的需要寻找到一种高效和足够安全的抗氧化剂,以提高人体在面对运动诱导的氧化应激时的抗氧化潜力。氢分子(H2)是一种有效的抗氧化剂,可以减轻运动诱导的氧化应激及炎症。氢分子与传统的抗氧化剂不同,作为最小的分子,可以穿透细胞膜并快速扩散到细胞器中(例如,线粒体)。它可以选择性地减少氢氧根离子(OH-)和过氧亚硝酸阴离子(ONOO-),因此不会对生理活性物质产生影响(例如,H2O2)。目前有许多研究表明,氢分子对健康成年人运动诱导的氧化应激有益,然而不同研究的方案设计以及研究结果的差异较大。例如,一项纳入了8个样本的研究发现,与安慰剂水作为对照组相比,连续摄入3天的富氢水可能会导致健康成年人的BAP(biological antioxidant potential)/d-ROMs(diacron-reactive oxygen metabolites)的降低;而另一项纳入了9个样本的研究发现,与安慰剂水作为对照组相比,连续摄入2周的富氢水,对受试者的氧化应激和抗氧化反应没有产生显著影响。与此同时,近年来已出现大量研究聚焦于氢分子在运动人群当中的应用及机制探究。因此,本研究通过系统评价和meta分析,以定性和定量评价氢分子对健康成年人运动诱导氧化应激的影响,为氢分子影响氧化应激的实践应用提供更加科学的理论依据。
研究方法:本研究按照系统评价和荟萃分析(PRISMA)首选报告项目指南进行,并注册于PROSPERO网站(注册号:CRD42022364123)。作者依据PICOS原则制定的文献检索策略(molecular hydrogen"OR"hydrogen rich water"OR"hydrogen-rich water"OR"hydrogen rich saline) AND (Oxidative Stresses"OR"Stress, Oxidative"OR"Antioxidative Stress"OR"Antioxidative Stresses),独立对PubMed、Web of science、Medline、SPORTDiscus、PsycINFO共五个数据库进行检索,同时进行人工检索纳入研究和综述的参考文献;检索时间为从数据库成立到2022年10月3日。根据纳入和排除标准对文献进行筛选。使用PEDro量表评价纳入文献质量。使用RevMan 5.3和Stata16.0软件进行数据统计和分析,连续数据采用Der Simonian-Laird随机效应模型,Hartung-Knapp-Sidik-Jonkman方差校正,使用加权均数差(Weighted Mean Difference,WMD)或标准化均数差(Standardized Mean Difference, SMD)对各个研究的效应量进行合并。根据Cohen’s d的标准划分效果量尺度,分别为,取<0.2为微小效果,0.2-0.3为小效果,0.5为中效果,>0.8为大效果。以I2统计量判断研究间的异质性,取P<0.05为显著性水平。同时以I2值对异质性进行定量评价,当I2值为0%、25%、50%、75%时分别表示研究间存在无异质性、轻度异质性、中度异质性及高度异质性。通过敏感性分析和亚组分析探究异质性来源,使用漏斗图和Egger检验评价发表偏倚。以剪补法(trim and fill analysis)估计发表偏倚对合并效应的影响。使用meta回归来探究氢分子对健康成年人运动诱导下氧化应激的影响。此外,使用定量系统评价证据分级工具(GRADE)对结果的证据质量进行评估。
研究结果:系统检索得到471篇文献:PubMed(n=110)、Web of Science(n=133)、SPORTDiscus(n=25)、MEDLINE (n=187)、PsycINFO (n=14)、Manual (n=2);共排除了217篇重复出版物,留下254篇文章;然后通过标题和摘要剔除236篇不相关文章;对这18篇文章进行了进一步的评价,对其中13篇进行了剔除,最终,5篇文献被确定纳入meta分析。纳入文献的整体质量较高(PEDro≥6)。纳入研究中,干预组的样本量为8至20名受试者,共计67人;给氢方式主要为饮用富氢水(HRW)和吸入富氢气体(HRG);干预的运动方式主要为持续运动与间歇运动;结局指标通过d-ROMs来评估参与者的氧化应激水平,通过BAP、d-ROMs/BAP评估参与者的抗氧化潜力。meta分析结果发现,氧化应激(d-ROMs)的合并效应量不显著(MDpooled=0.06 UCARR,95%CI-0.22.36～22.48,p=0.99),异质性低(I2=27.86%,p=0.29);漏斗图和Egger检验表明无发表偏倚(t=-0.04,p=0.970),亚组分析中未发现显著差异。抗氧化潜能(BAP)的合并效应量显著(MDpooled=57.73μM,95%CI0.06～115.40,p=0.049),且无异质性(I2=0%,p=0.85);漏斗图和Egger检验表明不存在发表偏倚(t=0.19,p=0.861),通过进一步的亚组分析发现与对照组相比补充氢分子对间歇性运动的抗氧化潜能有更加显著的效果(MDpooled=91.20uM,95%CI-0.19～182.58,p=0.049)。研究结论:短期补充氢分子可以提高健康成年人的抗氧化潜能,但可能无法直接降低运动诱导的氧化应激水平;短期补充氢分子对间歇性运动的抗氧化潜能提升更有效果。