脂肪分解代謝與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

吳菊花，鞠麗麗

（1.上海體育學(xué)院 ，上海 200438 ；2. 廣州體育學(xué)院，廣東 廣州 510500）

脂肪分解代謝與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

吳菊花1，鞠麗麗2

（1.上海體育學(xué)院 ，上海 200438 ；2. 廣州體育學(xué)院，廣東 廣州 510500）

脂肪是機(jī)體能量?jī)?chǔ)存的重要形式之一，是有氧耐力運(yùn)動(dòng)時(shí)的主要能源物質(zhì)。酮體調(diào)節(jié)、甘油三酯和脂肪酸循環(huán)反饋調(diào)節(jié)等因素影響脂肪分解代謝，依據(jù)不同項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間，針對(duì)性地制訂運(yùn)動(dòng)方案，可有效增加運(yùn)動(dòng)員的脂肪分解代謝，提高機(jī)體的脂肪供能比例。

脂肪分解代謝；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練；運(yùn)動(dòng)能力

脂肪是脂類的一種，是人體內(nèi)重要的有機(jī)化合物之一，是機(jī)體能量的重要儲(chǔ)存形式，具有許多生物學(xué)功能。脂肪（或稱甘油三酯）是機(jī)體在安靜或運(yùn)動(dòng)（尤其是有氧耐力運(yùn)動(dòng)）時(shí)的主要能源物質(zhì)。脂肪作為生物燃料參與供能時(shí)，首先被水解為甘油和脂肪酸，然后再分別進(jìn)行分解代謝。而在肝臟，脂肪酸還可經(jīng)過不徹底氧化，轉(zhuǎn)化為小分子的酮體，成為長(zhǎng)時(shí)間耐力運(yùn)動(dòng)時(shí)腦和肌肉組織的補(bǔ)充能源。長(zhǎng)期系統(tǒng)的體育鍛煉或運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，可促進(jìn)機(jī)體的脂肪分解代謝。因此，充分了解脂肪分解代謝與運(yùn)動(dòng)間的關(guān)系，可為不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練計(jì)劃的制訂提供理論依據(jù)。

1 脂肪分解代謝基本過程

脂肪通過氧化分解為機(jī)體提供生命活動(dòng)所需的能量。脂肪由1分子甘油和3分子脂肪酸組成，其首先分解為1分子甘油和3分子脂肪酸。甘油經(jīng)磷酸化、脫氫后轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岜?，進(jìn)入糖無(wú)氧分解代謝途徑，進(jìn)一步降解為丙酮酸。該過程中，由基質(zhì)水平磷酸化生成ATP，同時(shí)釋放氫原子并遞交給NAD+，生成NADH+H+。丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)繼續(xù)氧化，1分子甘油完全分解生成22分子ATP。

脂肪酸的氧化分解較為復(fù)雜。首先，脂肪酸必須經(jīng)ATP活化生成脂肪酰CoA，在肉毒堿?；D(zhuǎn)移酶的作用下，脂肪酰CoA進(jìn)入線粒體，并經(jīng)脫氫、水化、再脫氫、硫解的β氧化，生成乙酰CoA，乙酰CoA再經(jīng)三羧酸循環(huán)，最后徹底氧化生成CO2和水，同時(shí)釋放大量ATP。脂肪酸氧化合成的ATP分子較多，1分子硬脂酸可凈合成146分子ATP，1分子軟脂酸可合成129分子ATP。

此外，脂肪還可進(jìn)行不完全氧化，生成酮體。由于酮體分子量小，易溶于水，故可作為長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)大腦及其他肝外組織的補(bǔ)充能源。酮體的代謝利用守則是“肝內(nèi)生成，肝外利用”，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)相當(dāng)重要。

2 脂肪分解代謝在運(yùn)動(dòng)中的意義

2.1提供長(zhǎng)時(shí)間低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體所需的大部分能量

脂肪是較理想的能量?jī)?chǔ)存形式，相同單位重量下，脂肪攜帶的能量高于糖和蛋白質(zhì)。每克脂肪在體內(nèi)完全氧化可釋放37.71 KJ能量，是等量葡萄糖或蛋白質(zhì)釋放能量的2倍多，但脂肪酸氧化時(shí)的耗氧量高。80 Kg的成年男性和60 Kg的成年女性，若具有正常范圍的體脂百分率，其脂肪分別可提供450 000 KJ和550 000 KJ能量，以馬拉松速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，理論上脂肪供能可達(dá)119 h之久。需要說明的是，人體不只依賴于脂肪的氧化分解供能，而主要依賴葡萄糖氧化分解供能，但在長(zhǎng)時(shí)間低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，脂肪的氧化分解成為人體的主要供能形式。

2.2降低蛋白質(zhì)和糖的消耗

在耐力性運(yùn)動(dòng)中，脂肪作為能源物質(zhì)被氧化動(dòng)用的能力提高時(shí)，具有降低蛋白質(zhì)消耗的作用，有助于延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，提高運(yùn)動(dòng)能力。運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間耐力訓(xùn)練后，體內(nèi)動(dòng)用脂肪氧化供能的能力提高。高水平耐力運(yùn)動(dòng)員脂肪氧化分解的能力明顯高于普通人，運(yùn)動(dòng)時(shí)脂肪供能的比例顯著提高。同時(shí)，還可降低糖的消耗，維持機(jī)體血糖穩(wěn)定，有效提高運(yùn)動(dòng)能力。

3 脂肪分解代謝的影響因素

長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)時(shí)，脂肪酸的利用常受機(jī)體激素和代謝調(diào)節(jié)的影響。血漿激素濃度的變化促使脂肪組織內(nèi)酯酶活性升高，使血漿中脂肪酸數(shù)量增加，加快骨骼肌對(duì)脂肪酸的利用。除激素對(duì)脂肪分解的調(diào)節(jié)外，還需甘油三酯和脂肪循環(huán)的調(diào)節(jié)及酮體的調(diào)節(jié)。

3.1酮體調(diào)節(jié)

血漿脂肪酸水平是肝內(nèi)酮體生成速率的調(diào)節(jié)因素，但高酮體又可抑制脂解作用。當(dāng)脂肪酸濃度升高時(shí)，酮體生成作用加強(qiáng)，血漿酮體水平隨之上升。實(shí)驗(yàn)證明，血漿高酮體水平能促進(jìn)胰腺分泌胰島素，胰島素具有強(qiáng)抗脂解作用，可降低脂肪酸動(dòng)員。此外，酮體水平升高也能削弱脂肪組織的脂解作用。所以，酮體通過直接作用和促進(jìn)胰島素分泌的間接作用降低脂解速率。這些作用提供一種敏感的反饋調(diào)節(jié)，將血漿游離脂肪酸水平的信息傳遞給脂肪組織。當(dāng)脂肪酸動(dòng)員速率超過利用速率時(shí)，血漿游離脂肪酸水平升高，刺激肝內(nèi)酮體生成，提高血漿酮體水平；而當(dāng)脂肪酸動(dòng)員速率低于利用速率時(shí)，情況正好相反。

3.2甘油三酯和脂肪酸循環(huán)反饋調(diào)節(jié)（圖1）

甘油三酯和脂肪酸循環(huán)反饋調(diào)節(jié)主要表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌對(duì)脂肪酸的需求，脂肪細(xì)胞中脂肪的動(dòng)員。當(dāng)肌肉利用脂肪酸的速率增大時(shí)，血漿游離脂肪酸濃度下降，脂肪組織內(nèi)脂肪酸濃度不能滿足酯化過程的需要，導(dǎo)致酯化速度下降。另外，脂肪酸抑制甘油三酯酶活性的作用降低，從而促進(jìn)脂肪組織動(dòng)員脂肪酸。而當(dāng)肌肉內(nèi)脂肪酸氧化速率下降時(shí)，有利于脂肪組織內(nèi)合成甘油三酯，但此過程的反饋調(diào)節(jié)主要反映在酯化過程，對(duì)脂解速率無(wú)較大影響。

在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中，脂肪氧化調(diào)節(jié)的最終結(jié)果是使脂肪組織的脂肪酸釋放與肌組織的脂肪酸利用相適應(yīng)。同時(shí)，還存在一個(gè)升高的血漿游離脂肪酸水平，這種變化能促進(jìn)運(yùn)動(dòng)肌吸收脂肪酸。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后期，這種調(diào)節(jié)結(jié)果表現(xiàn)為較高的血漿游離脂肪酸水平的相對(duì)穩(wěn)態(tài)濃度。

圖1　甘油三酯和脂肪酸循環(huán)示意

（引自馮美云，2005）

4 脂肪分解代謝與運(yùn)動(dòng)能力

在有氧代謝運(yùn)動(dòng)中，肌肉能同時(shí)利用糖、脂肪和蛋白質(zhì)供能。其中，糖和脂肪是主要的供能物質(zhì)。由于體內(nèi)糖儲(chǔ)備有限，為了獲得最大耐力的運(yùn)動(dòng)能力，糖和脂肪必須同時(shí)利用。運(yùn)動(dòng)中盡可能多地利用脂肪酸氧化供能，可減少糖的供能，使有限的糖貯備保持到運(yùn)動(dòng)后期，維持血液葡萄糖濃度的相對(duì)穩(wěn)定，滿足大腦對(duì)血糖的需求。然而，脂肪組織中脂解和酯化過程同時(shí)發(fā)生，甘油三酯分解成脂肪酸的同時(shí)又重新合成甘油三酯。這種過程在人體中循環(huán)進(jìn)行，可有效提高脂肪酸動(dòng)用調(diào)節(jié)機(jī)制的敏感性，對(duì)改善運(yùn)動(dòng)能力，尤其是提高運(yùn)動(dòng)員的耐力水平具有重要作用。

4.1促進(jìn)脂肪酸供能與最大耐力

任何使血漿游離脂肪酸濃度提前升高的因素（如運(yùn)動(dòng)前1 h補(bǔ)充咖啡因等），都能造成運(yùn)動(dòng)前期肌內(nèi)糖利用速率下降，脂肪分解增強(qiáng)，從而節(jié)省體內(nèi)糖的供能，提高長(zhǎng)時(shí)間低強(qiáng)度項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力。長(zhǎng)時(shí)間低強(qiáng)度的有氧訓(xùn)練，使單位時(shí)間內(nèi)通過心臟的血流量增大，內(nèi)臟器官的血流供應(yīng)增加，可有效動(dòng)員內(nèi)臟脂肪的氧化供能。例如，在馬拉松運(yùn)動(dòng)中，糖原和脂肪酸構(gòu)成運(yùn)動(dòng)員最基本的能量物質(zhì)。糖原最先被氧化供能，大約在30 km糖原儲(chǔ)備被耗盡，此時(shí)脂肪酸開始供能。而理想的供能形式是先動(dòng)用脂肪酸，保持糖原儲(chǔ)備，到比賽最后階段再使用糖原供能。因此，增強(qiáng)脂肪氧化分解能力，可有效節(jié)省體內(nèi)糖的供能，減緩疲勞的產(chǎn)生（Hultman等，1986）。

4.2抑制脂肪酸供能與最大強(qiáng)度耐力

由于脂肪酸氧化供能的輸出功率低于糖供能，在30 min以內(nèi)的運(yùn)動(dòng)中，減少脂肪酸供能是提高運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)能力的重要生化因素。運(yùn)動(dòng)前補(bǔ)充糖可抑制脂肪組織的氧化分解和釋放脂肪酸，減少肌肉吸收和氧化脂肪酸。因此，賽前30～60 min攝入適量糖，可降低運(yùn)動(dòng)中脂肪的氧化比例，有助于提高中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的比賽成績(jī)。

4.3運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)脂肪酸氧化能力的影響

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，耐力訓(xùn)練對(duì)人體骨骼肌脂肪酸代謝的影響最為明顯。究其原因，一方面耐力訓(xùn)練使每分鐘心輸出量增大，血紅蛋白和肌紅蛋白含量增多，骨骼肌毛細(xì)血管密度增大，提高了對(duì)骨骼肌的供氧能力；另一方面，訓(xùn)練肌細(xì)胞內(nèi)的線粒體數(shù)目增多、體積增大，線粒體內(nèi)各種氧化酶的活性升高，骨骼肌利用氧的能力隨之提高，從而使骨骼肌氧化利用脂肪酸的能力得到增強(qiáng)。例如，有氧操運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行亞極量運(yùn)動(dòng)時(shí)，從脂肪酸獲得更多的能量供應(yīng)，有利于其長(zhǎng)時(shí)間貯備糖，進(jìn)而提高速度耐力。

5 小 結(jié)

脂肪是機(jī)體能量?jī)?chǔ)存的重要形式。運(yùn)動(dòng)時(shí)，脂肪供能的重要性隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增大而降低，隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增高。提高脂肪的動(dòng)員和利用能力，能有效改善運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力，尤其對(duì)運(yùn)動(dòng)員耐力水平的提高有重要作用。日常訓(xùn)練中，通過明確脂肪分解代謝與運(yùn)動(dòng)能力的關(guān)系，客觀了解脂肪分解代謝特點(diǎn)，進(jìn)而科學(xué)、高效地指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。

[1]王鏡巖.生物化學(xué)：第3版[M].北京:高等教育出版社,2002

[2]林文弢.運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)：第2版[M].北京:人民體育出版社,2009

[3]林文弢.運(yùn)動(dòng)能力的生物化學(xué)[M].北京:人民體育出版社,1995