對(duì)運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)肌酸補(bǔ)充的一些新認(rèn)識(shí)

蘇玉慧

（吉林師范大學(xué)體育學(xué)院，吉林 四平 136000）

對(duì)運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)肌酸補(bǔ)充的一些新認(rèn)識(shí)

蘇玉慧

（吉林師范大學(xué)體育學(xué)院，吉林 四平 136000）

肌酸在能量供應(yīng)方面具有很重要的作用，另外它還可以提高肥大反應(yīng)時(shí)的基因表達(dá)和衛(wèi)星細(xì)胞的激活。最近一些研究發(fā)現(xiàn)，肌酸的補(bǔ)充對(duì)一些代謝紊亂病如肌病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、骨病以及衰老等均有一定的好處。本文主要對(duì)肌酸補(bǔ)充的作用進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)。

運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)；肌酸補(bǔ)充；作用

1 概 述

肌酸是人體內(nèi)一種天然的營養(yǎng)素，可自行合成，也可從食物獲取，體內(nèi)約有95%的肌酸被運(yùn)輸?shù)焦趋兰　⒋竽X和睪丸。肌酸在肌肉收縮中能夠快速提供能量。催化肌酸分解的肌酸激酶（CK）是真核細(xì)胞的一個(gè)重要的維持細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)的激酶。此外，肌酸還可以將ATP從線粒體轉(zhuǎn)移到胞漿里，原因是在ATP的產(chǎn)生部位（線粒體等）和ATP的消耗部位（骨骼肌和大腦等）分別有不同的CK同工酶。胞漿和線粒體CK 2種同工酶的相互作用在維持細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)方面起了重要的作用。這2種同工酶有利于形成一個(gè)大的胞內(nèi)磷酸肌酸（PC）池，即一個(gè)快速能量緩沖劑，可以預(yù)防細(xì)胞應(yīng)激狀態(tài)下ATP的急劇下降。由于線粒體和胞漿CK同工酶的特定的位置，因此與ATP相比PC具有更快的擴(kuò)散速度 。肌酸比起ADP也有非常高的擴(kuò)散速率，CK/PC系統(tǒng)建立了一個(gè)能量穿梭或者能量循環(huán)，使得ATP產(chǎn)生部位和消耗部位聯(lián)系在一起（圖1）。另外，亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中CK的間隔部分對(duì)CK/PC循環(huán)的功能是非常重要的。例如，胞漿中CK的一個(gè)重要的部分在結(jié)構(gòu)和功能上與ATPases有關(guān)或者共位。這些ATPases包括質(zhì)膜上不同的離子通道；肌肉中的收縮裝置：肌動(dòng)蛋白激活的肌球蛋白ATPases，這里CK位于肌原纖維的肌節(jié)的M帶和I帶；3肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的鈣離子通道。所有這些情況，PC用于再生ATP，ATP是直接從CK運(yùn)輸?shù)接懈呋钚缘腁TPase。在ATP產(chǎn)生位點(diǎn)，胞漿CK的一部分是與糖酵解酶有關(guān)的，線粒體內(nèi)的蛋白脂質(zhì)復(fù)合物所含的線粒體CK與氧化ATP生成有關(guān)。

圖1 肌酸激酶和磷酸肌酸（CK/PC）在細(xì)胞中的穿梭圖

PC-CK系統(tǒng)的其他作用還有如下幾點(diǎn)：（1）維持ATP/ADP比率，可以提高線粒體的呼吸；（2）減慢ADP的增長速度，從而使腺苷丟失最小化；（3）通過直接或者間接的抗氧化反應(yīng)來預(yù)防糖酵解和糖原分解；（4）通過H+的緩沖作用來維持合適的PH；（5）通過釋放Pi來激活糖酵解和糖原分解，從而使運(yùn)動(dòng)開始時(shí)碳水化合物和Cr分解提供能量。

自從Roger等人發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充肌酸可以提高肌肉的肌酸和PC含量后，肌酸已經(jīng)很大程度上被健康運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充來提高運(yùn)動(dòng)能力，尤其在短時(shí)間極量運(yùn)動(dòng)中， PCCK起著重要的增強(qiáng)體能的作用。之后還有研究證實(shí)補(bǔ)充肌酸可以使健康機(jī)體增加力量和瘦體重，并且可以促使與肌肉肥大有關(guān)的基因、蛋白的表達(dá)增加和衛(wèi)星細(xì)胞的激活。另外，肌酸的補(bǔ)充還可以通過增加肌肉質(zhì)量或者Cr-CK系統(tǒng)直接影響骨骼的生物能學(xué)。考慮到健康機(jī)體可能會(huì)對(duì)肌酸有良好的適應(yīng)，因此許多學(xué)者又調(diào)查了患有肌萎縮、肌肉虛弱和一些肌肉、骨骼、肺和大腦代謝紊亂的病人，發(fā)現(xiàn)他們補(bǔ)充了肌酸后也會(huì)有一定的治療作用。

2 肌酸對(duì)肌肉功能失調(diào)的作用

在肌病中，有很多因素造成了壞疽、細(xì)胞凋亡和自我吞噬，如細(xì)胞骨架的破壞、ROS產(chǎn)生的增加、電子傳遞鏈的紊亂、蛋白質(zhì)降解的增加以及胞內(nèi)Ca2+量的提高。越來越多的人體試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)肌酸的補(bǔ)充可以抵消這些紊亂。例如，最近Chung等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)具有肌炎的肌病患者肌酸補(bǔ)充6個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)他們的肌肉功能比那些沒有補(bǔ)充的會(huì)改善許多。因此，肌酸對(duì)于肌肉功能失調(diào)可能具有一定的治療作用。

3 肌酸對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用

盡管人類大腦只占體重的2%，但在機(jī)體靜息狀態(tài)時(shí)大腦消耗的能量占全部的20%左右。因此，中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)的膜電位以及信號(hào)反應(yīng)的維持需要很高的ATP轉(zhuǎn)化速度。外源性的肌酸可以通過血腦屏障來維持較高的ATP轉(zhuǎn)化。大腦和脊髓內(nèi)也有CK的同工酶，因此認(rèn)為PC-CK對(duì)CNS有重要的作用。一些以肌酸合成或運(yùn)輸失調(diào)為特征的綜合癥與精神延遲、孤獨(dú)癥、說話遲、大腦萎縮等都有關(guān)系。此外，大量的實(shí)驗(yàn)還證實(shí)了在椎體細(xì)胞中有CK，與學(xué)習(xí)記憶過程有關(guān)。因此，肌酸的補(bǔ)充可能會(huì)提高大腦的記憶以及抗疲勞功能。McMorris等發(fā)現(xiàn)，健康機(jī)體剝奪睡眠后，補(bǔ)充肌酸可能會(huì)減輕由于睡眠剝奪刺激引起的認(rèn)知功能損傷，但是補(bǔ)充肌酸對(duì)認(rèn)知功能改善的機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

4 肌酸對(duì)骨骼和軟骨的作用

在骨骼和軟骨生長和修復(fù)過程中，細(xì)胞主要依靠糖酵解和氧化磷酸化提供高能量來生存，并增殖分化合成胞外基質(zhì)。最近，研究證實(shí)了PC-CK系統(tǒng)在這些組織中也具有重要的作用，主要是由于在骨骼和軟骨的不同生長階段的不同種的CK同工酶在起作用。例如，軟骨細(xì)胞肥大與CK的高表達(dá)有關(guān)。曾有研究發(fā)現(xiàn)，β-胍基丙酸（肌酸的類似物能與肌酸競爭性地進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)）會(huì)造成嚴(yán)重的肌酸和PC內(nèi)容減少，即造成CK系統(tǒng)的紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致軟骨細(xì)胞功能失調(diào)。一些利用類固醇藥物長期治療的營養(yǎng)不良的病人補(bǔ)充肌酸后發(fā)現(xiàn)骨量有很好的適應(yīng)性增加。Louis等研究發(fā)現(xiàn)，一些患有營養(yǎng)不良的年輕病人服用了肌酸后骨礦物質(zhì)密度增加了3%，骨吸收減少了30%。

目前對(duì)于肌酸對(duì)骨代謝的調(diào)節(jié)方式有較大的爭議，一方面認(rèn)為是通過直接的PC-CK系統(tǒng)激活骨的生物能學(xué)調(diào)節(jié)；另一方面認(rèn)為是間接的調(diào)節(jié)，即先提高了肌肉量然后引起了在骨骼上的肌肉附著點(diǎn)處產(chǎn)生了較大的張力，從而對(duì)骨代謝有一定的調(diào)節(jié)。Gerber等體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，肌酸對(duì)主要的成骨細(xì)胞的分化、代謝活性以及礦物化具有很強(qiáng)的刺激作用。這說明了肌酸對(duì)骨骼的作用不是因?yàn)榧∪饬康母淖円鸬?，而可能通過提高了PC/Cr的比率，從而維護(hù)線粒體的功能和超微結(jié)構(gòu)。因此，推測(cè)補(bǔ)充肌酸很可能在骨斷裂的愈合中能起到一定的作用，具體機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。

5 肌酸的其他作用

CK在許多器官里都有分布，PC-CK在不同的位置可能會(huì)有不同的生理作用。有研究發(fā)現(xiàn)，患有心臟病患者的心肌中肌酸減少，心臟內(nèi)通過CK催化的ATP的轉(zhuǎn)化速度減慢。因此，可以推測(cè)補(bǔ)充肌酸可以增加心肌細(xì)胞的能量供應(yīng)量，進(jìn)而提高心肌的收縮能力，改善心血管的工作能力。

肌酸的補(bǔ)充對(duì)碳水化合物的代謝也有一定的調(diào)節(jié)作用。Ferrante等研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充肌酸可以改善高血糖癥，從而延遲糖尿病的發(fā)生。Op’t Eijnde等發(fā)現(xiàn)，肌酸補(bǔ)充可以增加GLUT－4的含量，與在靜息狀態(tài)和緊接著后面訓(xùn)練期中的糖原積聚量增加是一致的，說明肌酸引起的葡萄糖攝取增加在提高GLUT-4方面起著很重要的作用。因此，肌酸很可能對(duì)2型糖尿病患者有一定的治療作用。

Fuld等研究發(fā)現(xiàn)，患有慢性阻礙性肺?。–POD）的患者補(bǔ)充肌酸后，肌肉質(zhì)量、力量、有氧呼吸能力以及身體功能與沒有補(bǔ)充的患者相比改善許多。但是，最近2個(gè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CPOD病人補(bǔ)充了肌酸后并沒有得到改善。這種矛盾的具體原因還不清楚，還需進(jìn)一步研究。

另外，機(jī)體的衰老過程通常和一系列的機(jī)能失調(diào)有關(guān)，包括sarcopenia、肌肉力量下降、機(jī)體無力、骨質(zhì)疏松癥、認(rèn)知功能損傷、脂代謝紊亂、胰島素抵抗、線粒體功能障礙以及其他的功能性和結(jié)構(gòu)性的喪失等。前面提到肌酸的補(bǔ)充對(duì)這些失調(diào)都會(huì)有一定的改善作用，因此補(bǔ)充肌酸可以預(yù)防或者減輕衰老退行性變化。

6 結(jié) 語

肌酸補(bǔ)充除了可以增強(qiáng)肌肉質(zhì)量和力量外，對(duì)一些代謝紊亂病如一些肌病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、骨病以及衰老等也均有一定的好處?？紤]到肌酸補(bǔ)充的廣泛作用，猜測(cè)肌酸可能會(huì)是一個(gè)非常有前景的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的營養(yǎng)補(bǔ)充劑。

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G804.7

A

1674-151X（2016）09-155-02

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.17.080

投稿日期：2016-06-26

蘇玉慧（1986—），助教，碩士。研究方向：運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)。