自由基尤其是氫氧自由基(OHˉ)對機體具有很強的毒性。這些自由基主要會對細胞膜、脂質、DNA核甘酸及蛋白質硫氫鍵作用而造成傷害,進而與衰老、心血管疾病、呼吸系統疾病及惡性腫瘤有關。 機體內兩個重要的抗氧化物酶,過氧化物岐化酶(Super-Oxide dimutase, SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px),有些研究發現運動後SOD會上升,有些則是下降;而在GSH-Px方面的研究結果則較一致:即長時間衰竭性運動時體內GSH-Px會下降,而短時間運動時濃度不變或升高。但經過一段長間的運動訓練後,機體會產生適應性的變化,即較高的自由基水平會刺激清除自由基酶(如SOD、GSH-Px)的增加,因而保持較高的自由基清除力。
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