營養(yǎng)因子延緩運(yùn)動(dòng)疲勞的機(jī)制研究進(jìn)展①

劉旭程

(揚(yáng)州大學(xué)體育學(xué)院 江蘇揚(yáng)州 225127)

運(yùn)動(dòng)性疲勞是指由于運(yùn)動(dòng)而引起的運(yùn)動(dòng)能力和身體功能暫時(shí)下降的正常生理現(xiàn)象，是運(yùn)動(dòng)到一定階段必然出現(xiàn)的一種生理功能變化。對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞產(chǎn)生機(jī)制的研究不斷深入，取得了許多成果和共識(shí)。目前關(guān)于運(yùn)動(dòng)性疲勞機(jī)制的理論，最具代表性的假說有“衰竭學(xué)說”“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定失調(diào)學(xué)說”“堵塞學(xué)說”“保護(hù)性抑制學(xué)說”等，占主導(dǎo)地位的學(xué)說都認(rèn)為運(yùn)動(dòng)性疲勞與線粒體功能的下降密不可分。劇烈運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致耗氧量增加，加重線粒體的工作負(fù)擔(dān)，破壞體內(nèi)氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)之間的平衡，帶來一系列的機(jī)體傷害。

因此，對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞的研究不但具有重要的理論價(jià)值，而且對(duì)于指導(dǎo)訓(xùn)練和提高運(yùn)動(dòng)成績都具有重大意義。該文采用文獻(xiàn)資料法，研究發(fā)現(xiàn)疲勞機(jī)制可以從能量代謝、系統(tǒng)、器官、分子、細(xì)胞等方面進(jìn)行分析，針對(duì)不同機(jī)制如何調(diào)節(jié)進(jìn)行探討，為幾種營養(yǎng)素在延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞的應(yīng)用中提供理論證據(jù)。運(yùn)動(dòng)性疲勞的機(jī)制及具體恢復(fù)措施如下。

1 能量代謝機(jī)制

磷酸原系統(tǒng)、糖酵解系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)是人體運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須依賴的三大能量代謝系統(tǒng)，三大系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，共同維持運(yùn)動(dòng)機(jī)能運(yùn)行。能量供應(yīng)系統(tǒng)有相對(duì)比較穩(wěn)定的時(shí)間與強(qiáng)度閾值，如果能量在被消耗后，沒有得到及時(shí)的恢復(fù)，就會(huì)導(dǎo)致能力衰竭，誘發(fā)運(yùn)動(dòng)性疲勞。

機(jī)體在進(jìn)行長時(shí)間、中低強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)時(shí)，脂肪是能量代謝的主要物質(zhì)。在氧氣供應(yīng)充足的條件下，脂肪酸可分解為乙酰CoA，徹底氧化成二氧化碳和水，并釋放出能量。適量增加泛酸能夠促進(jìn)脂肪酸的氧化，為運(yùn)動(dòng)提供充足的能量。趙楠[1]等人研究發(fā)現(xiàn)，隨著泛酸水平的提高，肩胛、胃周圍及腎周圍脂肪均有不同程度的減少，說明添加泛酸可以明顯減少機(jī)體的脂肪沉積。沉積脂肪作為動(dòng)物機(jī)體貯存能量的主要形式，其是合成脂肪與脂肪的代謝分解的一種平衡狀態(tài)，一旦原有的平衡被打破，將會(huì)導(dǎo)致脂肪沉積的增加或體內(nèi)脂肪的減少，從而影響動(dòng)物的生理健康。脂肪沉積的減少可以使機(jī)體體重降低，進(jìn)而提升運(yùn)動(dòng)能力。因此，在運(yùn)動(dòng)中添加泛酸能夠促進(jìn)脂肪酸氧化，為運(yùn)動(dòng)提供充足能量。

此外，作為人體中脂肪酸運(yùn)輸?shù)妮d體，左旋肉堿是以乙酰基左旋肉堿的形式，通過把中長鏈脂肪酸向著線粒體內(nèi)膜運(yùn)送，來提高脂肪酸的氧化效率，進(jìn)而促進(jìn)能力的釋放。而酰基肉堿將線粒體內(nèi)的短鏈?；ㄒ阴?、丙酰、支鏈酰等）運(yùn)送到線粒體膜外，進(jìn)而可以使得加線粒體內(nèi)游離輔酶A的數(shù)量得以增加，促進(jìn)脂肪代謝效率，釋放更多的能量。Atalay等人安排受試者在服用兩種不同劑量的急性左旋肉堿后進(jìn)行跑步機(jī)測試，隨后抽取血樣進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)3g劑量的左旋肉堿可通過增加谷胱甘肽（GSH）和硝酸亞硝酸鹽（NOx）含量，并降低脂類氧化（TBARs）含量，提供強(qiáng)大的抗氧化作用?？梢?，左旋肉堿不僅是促進(jìn)脂肪分解代謝的重要物質(zhì)，還具有抗氧化能力，適當(dāng)補(bǔ)充左旋肉堿能夠促進(jìn)能量產(chǎn)生、減肥和延緩運(yùn)動(dòng)疲勞。

2 系統(tǒng)機(jī)制——中樞神經(jīng)系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的指揮和調(diào)節(jié)下進(jìn)行的。正常情況下，中樞神經(jīng)遞質(zhì)處于相對(duì)平衡狀態(tài)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)處理信息需要能量，假如消耗能量與補(bǔ)充無法維持平衡，就會(huì)給中樞神經(jīng)系統(tǒng)帶來疲勞，處理信息的準(zhǔn)確性也會(huì)下降，肌肉活動(dòng)的效率也會(huì)下降[2]。5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）是中樞重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，主要由色氨酸代謝而來，而色氨酸和支鏈氨基酸（Branched-chain amino acids,BCAA）均由同一載體轉(zhuǎn)運(yùn)通過血腦屏障，兩者競爭與載體結(jié)合，當(dāng)支鏈氨基酸濃度升高時(shí)，能夠抑制色氨酸進(jìn)入大腦中，從而機(jī)體提高運(yùn)動(dòng)水平。劉占東等人[3]通過測定慢性運(yùn)動(dòng)疲勞模型大鼠的海馬組織5-HT的含量發(fā)現(xiàn)，慢性運(yùn)動(dòng)性中樞疲勞與一次性力竭模型大鼠均表現(xiàn)中樞5-HT的明顯升高，使得老鼠的運(yùn)動(dòng)機(jī)能降低。

機(jī)體經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)動(dòng)，肌肉能夠吸收血液中的BCAA，引起游離色氨酸（f-TRP）/BCAA比值升高的現(xiàn)象。同時(shí)，血漿脂肪酸與白蛋白結(jié)合，增高f-TRP濃度，進(jìn)而增高f-TRP/BCAA的比值，f-TRP在色氨酸羥化酶等作用下轉(zhuǎn)變?yōu)?-HT，使得腦內(nèi)5-HT的增高占優(yōu)勢。

因此，補(bǔ)充BCAA（BCAA合成僅限于植物和微生物體內(nèi)，所以人體只能從食物中獲得BCAA）能夠使f-Trp/BCAA比值下降，進(jìn)而使5-HT的濃度降低，達(dá)到延緩中樞疲勞的目的。邱卓君[4]等人通過研究劃船運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充BCAA對(duì)血小板5-HT2A受體的影響發(fā)現(xiàn)，2周大運(yùn)動(dòng)量訓(xùn)練期間補(bǔ)充BCAA能夠改善血液BCAA含量、穩(wěn)定f-Trp/BCAA比率，減少5-HT升高，從而增加耐力運(yùn)動(dòng)過程中身體生理、心理反應(yīng)。Kutsuza T[5]等人進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充BCAA可避免肌肉由于訓(xùn)練引起的代謝性酸中毒，這同樣說明補(bǔ)充BCAA對(duì)中樞疲勞有一定延緩作用。

3 器官機(jī)制——肌肉

機(jī)體在進(jìn)行大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，體內(nèi)能源物質(zhì)如肌糖原消耗較快，影響肌肉的能量供應(yīng)，從而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)性疲勞。

左旋肉堿具有抗疲勞作用，其抗疲勞作用機(jī)理主要與左旋肉堿增加肌糖原、肝糖原儲(chǔ)備，減少運(yùn)動(dòng)后肌肝糖原消耗，抑制乳酸生成有關(guān)。周筱燕[6]等通過小鼠補(bǔ)充左旋肉堿進(jìn)行抗疲勞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后左旋肉堿組乳酸增加較對(duì)照組明顯降低（P<0.05），說明適量補(bǔ)充左旋肉堿能夠減少運(yùn)動(dòng)后肌糖原耗竭，從而延緩運(yùn)動(dòng)疲勞。

4 細(xì)胞機(jī)制——血細(xì)胞

運(yùn)動(dòng)對(duì)血細(xì)胞的影響主要以細(xì)胞流變學(xué)特性和功能為主，目前有許多研究都說明，過長時(shí)間進(jìn)行耐力運(yùn)動(dòng)，一方面會(huì)直接對(duì)紅細(xì)胞帶來損傷，并加速其老化過程，使其變形性被降低，會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力和恢復(fù)能力。李翠珍[7]等人通過對(duì)大鼠的研究表明，力竭運(yùn)動(dòng)后即刻及1h后，檢測出來大鼠紅細(xì)胞變形性下降，丙二醛含量與紅細(xì)胞變形性呈負(fù)相關(guān)（P<0.01），證實(shí)了運(yùn)動(dòng)后紅細(xì)胞脂質(zhì)過氧化是影響紅細(xì)胞變形性的重要因素。力竭游泳后紅細(xì)胞膜上脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛顯著升高，表明自由基的產(chǎn)生超過清除自由基能力，使紅細(xì)胞膜損傷，影響其功能。自由基產(chǎn)生增加將嚴(yán)重?fù)p傷細(xì)胞，導(dǎo)致紅細(xì)胞變形性和穩(wěn)定性降低，縮短壽命及血液流變學(xué)的改變，進(jìn)而使紅細(xì)胞破碎，發(fā)生溶血，影響運(yùn)動(dòng)時(shí)能量的供應(yīng)。

作為水溶性B族維生素的泛酸，在參與體內(nèi)糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝過程時(shí)是以輔酶（CoA）形式存在的。根據(jù)葛穩(wěn)博等人的研究發(fā)現(xiàn)，泛酸的補(bǔ)充能用于抗脂質(zhì)過氧化：泛酸在體內(nèi)以輔酶（CoA）形式，可以使細(xì)胞質(zhì)膜不受到損害，清除體內(nèi)的自由基；同時(shí)促進(jìn)體內(nèi)合成磷脂，以促進(jìn)細(xì)胞的修復(fù)，控制脂肪的新陳代謝，從而提高抗氧化能力。因此，適量補(bǔ)充泛酸能夠抑制過氧化脂質(zhì)的形成，延緩運(yùn)動(dòng)疲勞。

5 分子機(jī)制——乳酸

糖酵解速率會(huì)在人體高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)增加，同時(shí)會(huì)生成代謝的產(chǎn)物乳酸堆積抑制果糖磷酸激酶活性，導(dǎo)致糖供能速率被抑制，并導(dǎo)致ATP的合成速率被放緩。而血液里面乳酸濃度的過度增高會(huì)直接降低肌肉組織與血液的pH值，導(dǎo)致神經(jīng)肌肉節(jié)點(diǎn)難以傳遞興奮信號(hào)，導(dǎo)致肌肉收縮被影響，身體產(chǎn)生疲勞感。因此改善肌肉組織能量供應(yīng)，減少乳酸生成，將有助于緩解運(yùn)動(dòng)疲勞的發(fā)生，提高運(yùn)動(dòng)能力。

近年來研究表明，左旋肉堿是一種化學(xué)結(jié)構(gòu)類似于膽堿的營養(yǎng)素，其主要功能是通過把長鏈脂肪酸向線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)，協(xié)助脂肪酸的氧化過程。一般來說，左旋肉堿可以作為線粒體酰基CoA與CoA比率的調(diào)節(jié)劑，同時(shí)可以向代謝中的丙酮酸氧化過程施加刺激作用，減少乳酸生成，緩解運(yùn)動(dòng)時(shí)氧化應(yīng)激，從而提高運(yùn)動(dòng)能力。Jacobs PL[8]研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充左旋肉堿可使力竭運(yùn)動(dòng)后血乳酸濃度降低24%。由此可見，左旋肉堿能夠清除過多乳酸，延緩運(yùn)動(dòng)疲勞，提高運(yùn)動(dòng)能力。

6 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)這些研究表明，根據(jù)身體的需求補(bǔ)充針對(duì)性的營養(yǎng)素，能夠顯著提高身體在運(yùn)動(dòng)時(shí)的抗疲勞能力。未來可以針對(duì)幾種營養(yǎng)素的配伍、最佳使用劑量和使用時(shí)機(jī)做進(jìn)一步探討，更為有效地將營養(yǎng)素運(yùn)用到實(shí)踐中，為人類醫(yī)學(xué)保健做貢獻(xiàn)。