氨基酸補(bǔ)劑對(duì)體育運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)素質(zhì)的影響

張路遙（淮陰工學(xué)院體育教學(xué)部 江蘇淮安 223000）

運(yùn)動(dòng)素質(zhì)包括力量、速度、耐力、柔韌性及靈活性，是運(yùn)動(dòng)能力的重要組成部分，也是運(yùn)動(dòng)員獲得優(yōu)異競(jìng)賽成績(jī)的關(guān)鍵因素。營(yíng)養(yǎng)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)素質(zhì)的提高除了日常堅(jiān)持訓(xùn)練外，還能通過(guò)運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑進(jìn)一步提升和維持。氨基酸與蛋白質(zhì)一樣，是常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑，具有運(yùn)動(dòng)保護(hù)、促進(jìn)作用，但目前較少有氨基酸補(bǔ)劑在運(yùn)動(dòng)方面的影響機(jī)制的綜合性報(bào)道?；诖耍撗芯繌陌被峤Y(jié)構(gòu)與功能、氨基酸與運(yùn)動(dòng)多個(gè)方面綜合闡述氨基酸補(bǔ)劑的作用機(jī)制，為其在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的研制及推廣提供參考。

一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與功能

氨基酸是蛋白質(zhì)基本組成單位，含有羧基、氨基兩種官能團(tuán)，其中組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種，而且大多為L(zhǎng)-α型（除了甘氨酸）。氨基酸在體內(nèi)的代謝途徑有兩種，一是在肝臟處合成蛋白質(zhì)或被分解，二是隨血液流經(jīng)到各個(gè)組織器官，進(jìn)而合成特異性組織蛋白。氨基酸在體內(nèi)的分布如下：肌肉占50%～80%、肝臟約占10%、腎臟約占4%、血液占1%～6%，除了氧化分解供能、組成蛋白質(zhì)外，某些氨基酸分子還可以發(fā)揮調(diào)控因子的作用。

二、氨基酸與運(yùn)動(dòng)

蛋白質(zhì)是機(jī)體重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但不能被人體直接吸收，需要消化分解為多肽、氨基酸后才能被吸收利用，也就是說(shuō)氨基酸可以直接為機(jī)體運(yùn)動(dòng)提供能量。蛋白質(zhì)供能比例與機(jī)體所處的狀態(tài)有關(guān)，安靜時(shí)蛋白質(zhì)供能占總能量的3%～18%左右，運(yùn)動(dòng)時(shí)明顯升高，而且運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越大，供能占比也越高。近年研究顯示，適量補(bǔ)充氨基酸補(bǔ)劑能夠提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力，減輕疲勞感。

（一）支鏈氨基酸與運(yùn)動(dòng)

支鏈氨基酸（BCAA）指結(jié)構(gòu)中具有分支碳骨架的氨基酸，主要儲(chǔ)存于肌肉中，是人體維持生命活動(dòng)必需而又無(wú)法合成的一類(lèi)氨基酸，只能從食物或運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑中獲取，如異亮氨酸、纈氨酸、亮氨酸等。隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，肝糖原幾乎被消耗殆盡，此時(shí)肝臟/肌肉開(kāi)始從血液中大量攝取BCAA用以維持機(jī)體運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致血液中BCAA含量減少，運(yùn)動(dòng)能力下降。有學(xué)者將16只雄性白鼠隨機(jī)分為兩組，其中實(shí)驗(yàn)組給予5%BCAA飼料喂養(yǎng)，對(duì)照組予以正常飼料喂養(yǎng)，連續(xù)喂養(yǎng)10 d，結(jié)果實(shí)驗(yàn)組小鼠力竭運(yùn)動(dòng)時(shí)間較對(duì)照組明顯延長(zhǎng)，血清游離BCAA水平較對(duì)照組明顯升高，同時(shí)人體實(shí)驗(yàn)還顯示，實(shí)驗(yàn)組12 min跑步成績(jī)優(yōu)于對(duì)照組，最大吸氧量高于對(duì)照組，提示BCAA補(bǔ)劑可以持續(xù)性為機(jī)體運(yùn)動(dòng)供能。

（二）芳香族氨基酸與運(yùn)動(dòng)

芳香族氨基酸（AAA）主要指苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、色氨酸（Trp），其中 Phe及 Tyr是合成兒茶酚（CA）的前體，Trp是合成5羥色胺（5-HT）的前體，與運(yùn)動(dòng)性疲勞的發(fā)生密切相關(guān)。CA、5-HT等神經(jīng)遞質(zhì)可增加交感神經(jīng)負(fù)荷，使機(jī)體出現(xiàn)疲勞癥狀。由于CA、5-HT不能透過(guò)血腦屏障只能在腦內(nèi)由前體物質(zhì)合成，而腦內(nèi)AAA轉(zhuǎn)入量受AAA/BCAA比值的調(diào)控，二者比值升高進(jìn)入腦內(nèi)的AAA增多，合成的CA、5-HT也相應(yīng)增多，更易產(chǎn)生疲勞。研究表明消除運(yùn)動(dòng)大鼠血清AAA水平，提示維持腦內(nèi)AAA/BCAA平衡，可以推遲運(yùn)動(dòng)疲勞的發(fā)生。上述表明，補(bǔ)充AAA會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生負(fù)面影響，我們通常所說(shuō)的氨基酸補(bǔ)劑主要指BCAA補(bǔ)劑。

三、氨基酸補(bǔ)劑對(duì)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)素質(zhì)的影響

（一）對(duì)運(yùn)動(dòng)員力量的影響

肌肉是力量的主要承載者，機(jī)體長(zhǎng)期處于負(fù)氮平衡狀態(tài)，可導(dǎo)致肌肉質(zhì)量及力量下降，對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)斐刹焕绊?；而正氮平衡可促進(jìn)肌蛋白合成，增強(qiáng)肌肉質(zhì)量與力量。早先一篇關(guān)于BCAA補(bǔ)劑對(duì)柔道運(yùn)動(dòng)員肌肉力量的影響的研究指出，長(zhǎng)期口服BCAA補(bǔ)劑可以提高運(yùn)動(dòng)員唾液睪酮水平及大腿等速肌力，而且對(duì)肝功能無(wú)不良影響，表明合理補(bǔ)充BCAA是安全有效的，可以起到維持并提高大腿肌肉力量的作用。BCAA補(bǔ)劑的這種效用可能與以下機(jī)制有關(guān)：（1）體外攝取的BCAA可以用于氧化分解供能，使內(nèi)源性蛋白質(zhì)及睪酮的消耗減少；（2）BCAA代謝過(guò)程中產(chǎn)生的琥珀酸輔酶A及乙酰輔酶A可參與三羧酸循環(huán)，與蛋氨酸等發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，從而減少蛋氨酸的消耗，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，減少運(yùn)動(dòng)應(yīng)激損傷；（3）維持AAA/BCAA比值，以減少AAA向腦內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)及CA、5-HT等的合成，從而延長(zhǎng)肌肉力竭時(shí)間。研究人員以老年肌少癥患者為研究對(duì)象，也顯示補(bǔ)充BCAA可以提高臨床療效，增加患者骨骼肌質(zhì)量與力量。

（二）對(duì)運(yùn)動(dòng)員速度的影響

對(duì)某些極限或速度型運(yùn)動(dòng)員而言，速度是獲取勝利的關(guān)鍵因素。將20名速滑運(yùn)動(dòng)員隨機(jī)分為兩組，實(shí)驗(yàn)組連服3個(gè)月的氨基酸口服液，對(duì)照組服用安慰劑，與受試前相比，實(shí)驗(yàn)組血清睪酮、血紅蛋白水平顯著升高，而且在同等負(fù)荷運(yùn)動(dòng)下，實(shí)驗(yàn)組血尿素（BUN）水平、肌酸激酶（CK）活性顯著低于對(duì)照組，表明長(zhǎng)期補(bǔ)充氨基酸口服液可以增強(qiáng)身體機(jī)能，提高運(yùn)動(dòng)速度。這可能與氨基酸補(bǔ)劑加快體內(nèi)氨基酸代謝速率有關(guān)，一方面氨基酸氧化分解為機(jī)體提供能量；另一方面氨基酸為組織蛋白合成提供原料，促使肌肉、骨骼肌生長(zhǎng)，從而提高運(yùn)動(dòng)速度。

（三）對(duì)運(yùn)動(dòng)員耐力的影響

既往研究顯示，耐力運(yùn)動(dòng)后，運(yùn)動(dòng)員血清BCAA水平明顯下降，表明長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)需要依靠BCAA氧化分解供能，由此推測(cè)，額外補(bǔ)充BCAA可以增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)耐力。相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明，連續(xù)4 d，每天給實(shí)驗(yàn)小鼠補(bǔ)充25 mg BCAA，可以降低小鼠血乳酸水平，延長(zhǎng)力竭游泳時(shí)間，進(jìn)一步證實(shí)BCAA可以延緩運(yùn)動(dòng)疲勞的產(chǎn)生。營(yíng)養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生疲勞度的原因主要有兩方面，一是肝糖原耗竭導(dǎo)致血糖濃度降低，大腦中樞接收到疲勞信號(hào)，從而發(fā)出相應(yīng)指令；另一方面與CA、5-HT等神經(jīng)遞質(zhì)合成增多有關(guān)。5-HT水平直接關(guān)乎大腦睡眠、情緒及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等，Trp是合成5-HT的原料，腦內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的Trp越多，5-HT合成也越快，越易產(chǎn)生疲勞。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Trp與BCAA存在相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，外源性補(bǔ)充BCAA可以抑制Trp向腦內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，使5-HT合成減少，最終達(dá)到緩解疲勞的目的。此外，研究人員通過(guò)放射性技術(shù)示蹤也發(fā)現(xiàn)，耐力運(yùn)動(dòng)后大鼠腦內(nèi)5-HT濃度明顯上升，腦及血小板5-HT2A表達(dá)下調(diào)，運(yùn)動(dòng)期間補(bǔ)充BCAA可以阻止5-HT2A下調(diào)，起到緩解中樞疲勞的作用。

研究顯示，BCAA的抗疲勞機(jī)制還與心肌保護(hù)作用有關(guān)。心肌組織是有氧氧化代謝的主要場(chǎng)所，其中分布有大量的線粒體，其在合成能量的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的自由基，在自由基的攻擊下，線粒體膜會(huì)發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化，導(dǎo)致膜流動(dòng)性降低，運(yùn)動(dòng)耐力下降。BCAA補(bǔ)劑可以通過(guò)以下途徑保護(hù)線粒體：①通過(guò)消除自由基或阻斷自由基反應(yīng)，減少丙二醛（MDA）的合成，從而降低脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)；②通過(guò)增加谷氨酸（Glu）、丙氨酸（Ala）、天冬氨酸（Asp）等必需氨基酸濃度，促使BCAA代謝加快，為線粒體氧化供能提供便利；③通過(guò)抑制鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)，減少心肌細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)心肌組織。

（四）對(duì)運(yùn)動(dòng)員柔韌性的影響

柔韌是評(píng)估運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)素質(zhì)的重要指標(biāo)之一，柔指的是韌帶、肌肉拉伸的最大范圍，韌指的是在損傷軟組織情況下肌肉所爆發(fā)的最大力量。對(duì)散打、武術(shù)、體操運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，柔韌性是其獲得成功的關(guān)鍵因素。身體柔韌性可以通過(guò)日常訓(xùn)練加以提高，但需要循序漸進(jìn)、從易到難、由淺到深，否則很容易造成組織損傷。研究人員通過(guò)下坡跑運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)SD大鼠骨骼肌損傷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠血清游離氨基酸在運(yùn)動(dòng)后即刻下降，認(rèn)為游離氨基酸參與了骨骼肌代謝，與組織肌損傷相關(guān)。觀察大鼠被動(dòng)牽拉損傷后肌肉內(nèi)氨基酸譜變化情況也發(fā)現(xiàn)，大鼠損傷后肌肉內(nèi)氨基酸先降低后升高，也進(jìn)一步證實(shí)氨基酸參與了肌肉宿損傷與修復(fù)。由此可見(jiàn)，BCAA對(duì)肌肉組織具有保護(hù)作用，對(duì)柔韌性訓(xùn)練有一定的幫助。以20名皮劃艇運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)期間補(bǔ)充BCAA補(bǔ)劑能夠降低血清肌酸激酶、乳酸脫氫酶水平，也說(shuō)明BCAA能夠促進(jìn)運(yùn)動(dòng)損傷后恢復(fù)。

（五）對(duì)運(yùn)動(dòng)員靈活性的影響

靈活性的定義為：運(yùn)動(dòng)員在突發(fā)情況下準(zhǔn)確判斷、迅速改變動(dòng)作及空間位置的能力。對(duì)運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，靈活性素質(zhì)分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是起跳、急停、平衡、躲閃等一般素質(zhì)；另一類(lèi)是專項(xiàng)靈活性素質(zhì)，如接發(fā)球、射擊等專項(xiàng)動(dòng)作。靈活性完成過(guò)程需要人體感覺(jué)器官、神經(jīng)中樞、肌肉共同參與，首先是感覺(jué)器官接收外界信號(hào)，然后傳遞給大腦皮層，最后大腦發(fā)出指令給肌肉。其中大腦皮層的狀態(tài)直接影響動(dòng)作完成的質(zhì)量，因?yàn)榍蝾?lèi)比賽中的急停、專向等都是在一瞬間完成的，需要大腦快速作出判斷。既往報(bào)道顯示，氨基酸參與了大腦海馬突觸效應(yīng)、學(xué)習(xí)記憶機(jī)制，可能對(duì)運(yùn)動(dòng)員靈活性素質(zhì)的提高有促進(jìn)作用。

腦組織中75%的氨基酸為γ-氨基丁酸（GABA）、Asp、Glu及Glu衍生物，主要起神經(jīng)遞質(zhì)的作用，其他如?；撬岬绕鹕窠?jīng)調(diào)質(zhì)作用。以跳臺(tái)小鼠為研究對(duì)象，首先在訓(xùn)練前1.5 h經(jīng)腹腔注射20 mg/kg的苯氧乙酸或訓(xùn)練前3 min經(jīng)腦室注射0.1 μg GABA，結(jié)果小鼠腦內(nèi)GABA水平明顯升高，學(xué)習(xí)記憶能力明顯受損；另外，于訓(xùn)練前3.5 h經(jīng)腹腔注射110 mg/kg鹽酸氨基脲，小鼠腦內(nèi)GABA水平明顯降低，同時(shí)記憶損傷情況有所改善，表明GABA可損害大腦學(xué)習(xí)記憶能力。

?；撬釣槿梭w所需要的一重要的氨基酸，可在體內(nèi)合成也可從食物中獲取，而且在大腦皮質(zhì)、小腦、神經(jīng)、視網(wǎng)膜分布廣泛，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。有學(xué)者采用低蛋白飲食法構(gòu)建宮內(nèi)生長(zhǎng)受限（IUGR）胎鼠，發(fā)現(xiàn)IUGR胎鼠腦內(nèi)?；撬崴斤@著低于正常胎鼠，腦細(xì)胞凋亡數(shù)量高于正常胎鼠，孕期補(bǔ)充?；撬峥梢愿纳铺ナ蟠竽X超微結(jié)構(gòu)，促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞增殖，該機(jī)制可能與?；撬釋?duì)相關(guān)信號(hào)通路的調(diào)控有關(guān)。還有研究顯示，牛磺酸可以消除運(yùn)動(dòng)性疲勞，是一種頗具潛能的運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)成分。

四、過(guò)量攝入BCAA補(bǔ)劑的負(fù)面影響

目前，市面上的氨基酸補(bǔ)劑多為BCAA，是對(duì)人體有利且安全的一類(lèi)營(yíng)養(yǎng)素，但過(guò)量補(bǔ)充也會(huì)帶來(lái)不利影響，如誘發(fā)腸道應(yīng)激反應(yīng)、阻礙其他類(lèi)氨基酸吸收利用等。一項(xiàng)來(lái)自于職業(yè)足球運(yùn)動(dòng)員的調(diào)查顯示，該類(lèi)人群發(fā)生肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）的風(fēng)險(xiǎn)明顯增加，而且還發(fā)現(xiàn)，大部分職業(yè)足球運(yùn)動(dòng)都有補(bǔ)充BCAA的習(xí)慣?；诖耍袑W(xué)者探討B(tài)CAA與ALB之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)25 mmol/L劑量的BCAA有一定的神經(jīng)毒性，會(huì)抑制神經(jīng)突出興奮性，認(rèn)為ALB的發(fā)生可能與BCAA過(guò)量補(bǔ)充有關(guān)。耐受性是人體攝入營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑、藥物等必需考慮的一個(gè)問(wèn)題，如果超過(guò)耐受值將導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)素、藥物及其代謝物在體內(nèi)堆積，增加肝腎負(fù)擔(dān)，發(fā)生中毒現(xiàn)象。

五、小結(jié)

BCAA不僅參與機(jī)體能量代謝與物質(zhì)代謝，還與神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)，具有促進(jìn)骨骼肌蛋白質(zhì)合成、減少心肌損傷、預(yù)防運(yùn)動(dòng)性疲勞的作用。對(duì)運(yùn)動(dòng)員而言，BCAA是一種良好的運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑。但任何營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑都是雙面性的，過(guò)量補(bǔ)充都會(huì)增加機(jī)體負(fù)擔(dān)，甚至產(chǎn)生毒性。因此，研究氨基酸對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響機(jī)制，針對(duì)性開(kāi)發(fā)專項(xiàng)氨基酸類(lèi)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑具有重要意義。