綠茶提取物結(jié)合耐力訓(xùn)練對人體底物代謝的影響

盛治進，張忠興，計永勝

（1.安徽醫(yī)科大學(xué) 體育教學(xué)部，安徽 合肥 230032；2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部，安徽 合肥 230026）

由生活習(xí)慣所導(dǎo)致的疾病大多與肥胖密切相關(guān)，如Ⅱ型糖尿病、高血壓、高血脂和動脈硬化等.因此，肥胖是許多國家都面臨的健康問題.這種疾病主要是由于缺乏鍛煉或者攝入過多能量所致，為了防止肥胖癥的發(fā)生，一般建議經(jīng)常進行耐力訓(xùn)練以及改善飲食習(xí)慣.耐力訓(xùn)練是指在中等到高等強度訓(xùn)練中，能夠提高骨骼肌中脂肪酸氧化能力并且在保證一定的能量輸出下增加全身脂肪利用比例.將飲食同耐力訓(xùn)練相結(jié)合，通過飲食調(diào)整增強耐力訓(xùn)練有效性的研究甚少.

在亞洲國家，綠茶是最受歡迎的飲料之一，其含有茶兒茶素（Tea Catechins，TC）類多酚組成的GTE.有研究表明，習(xí)慣性地攝入GTE可以減少體重和脂肪量，在人類休息和運動時，通過增強交感神經(jīng)活動和脂類分解，提高全身脂肪利用的比率.［1］GTE中所含的TC對脂肪的代謝有很大影響.［2-3］Murase等人指出，長期攝入GTE并且進行常規(guī)運動，小鼠體重增加被抑制.長期攝入GTE增加了骨骼肌中脂肪酸氧化，從而增加了全身脂肪的利用比例.［4-5］國內(nèi)學(xué)者關(guān)于GTE對于人體有氧性、無氧性運動疲勞的恢復(fù)做了有關(guān)研究，屬于事后補充GTE的功效研究.［6-7］本文研究人體在耐力訓(xùn)練過程中補充GET對人體底物代謝的影響.

1 對象與方法

1.1 受試對象

研究對象為合肥市某大學(xué)18名健康男性大學(xué)生.納入標(biāo)準(zhǔn)：有長期堅持體育運動的習(xí)慣；無綠茶及相關(guān)飲料的飲用習(xí)慣.年齡21～25歲，身高167～177 cm，體重62.7～71.9 kg，體質(zhì)指數(shù)（BMI）21.4～24.4 kg/m2，峰值攝氧量（VO2peak）3.12～3.74 L/min，通氣無氧閾（VT）1.73～2.18 L/min，最大心率（HRmax）181～203次/分.受試對象被隨機分為兩組：安慰劑（placebo，PLA）組和GTE組，表1顯示了詳細信息.所有受試者均已簽署知情同意書.本研究測試計劃獲得安徽醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn).

表1 兩組實驗對象實驗前后基本特征比較（x±±Ss，n=18）

1.2 實驗設(shè)計

1.2.1 實驗儀器

身高體重測試儀（恒奧德TFB-CSTF-ST），人體成分分析儀（康奈爾公司SN-1C），血壓計（歐姆龍U30），功率自行車（瑞典Monark834E），氣體分析儀（美國KORR Cardio Coach），心率表（POLAR RS800CX），心電圖儀（德國CUSTO Med Cardio 100）.

1.2.2 實驗指標(biāo)

表.2 測試飲料成分表 mg

血液指標(biāo)：血糖、甘油三酯、血乳酸、脂肪酸.形態(tài)學(xué)指標(biāo)：身高、體重、BMI.機能指標(biāo)：心率、血壓.運動指標(biāo)：遞增負荷運動實驗（Graded Exercise Test，GXT），每級負荷最后1 min心率、血壓、動態(tài)心電圖.氣體代謝指標(biāo)：呼吸交換率（Respiratory Exchange Ratio，RER）、攝氧量（Oxygen Uptake，VO2）、二氧化碳生成量（Carbon Dioxide Production，VCO2）.

1.2.3 測試飲料

兩組受試者在10周內(nèi)每天喝340 mL的測試飲料.飲料的組成成分如表2所示.在GTE組測試飲料中，TC總含量為659.5 mg，大約相當(dāng)于6-7杯普通綠茶的含量.PLA組所飲用的飲料中TC總含量為0.實驗期間，受試者不能飲用除實驗室提供的其他飲料.

1.2.4 膳食攝入

在實驗期間，兩組受試者的膳食配比做統(tǒng)一要求，每天平均能量維持在2700±312 kcal，其中蛋白質(zhì)（%）13.5±0.8，脂肪（%）31.2±2.4，CHO（%）55.3±3.1.

1.2.5 實驗方法

實驗設(shè)計：根據(jù)遞增負荷運動實驗確定最大吸氧量（VO2max）、耗氧量峰值（VO2peak）、通氣無氧閾（VT）、最大心率（HRmax）指標(biāo).再采用亞極量運動模式進行日常訓(xùn)練，該模式吸氧量為最大吸氧量（VO2max）的75%，能量代謝當(dāng)量（MET）值為8，心率（HR）150～165次/分.受試者在溫度為23℃、濕度為35%的環(huán)境中進行為期10周的耐力訓(xùn)練.每周3天，每天60 min.GTE組在整個實驗期間服用事先備好的含GTE測試飲料，PLA組服用的飲料不含上述物質(zhì).各項實驗數(shù)據(jù)的獲取時間為，實驗前（Pre-experiment）：未服用測試飲料，10周訓(xùn)練開始前.實驗后（Post-experiment）：最后一次服用測試飲料，10周訓(xùn)練結(jié)束后.

實驗操作：首先進行遞增負荷運動實驗.實驗開始前，兩組受試者于當(dāng)日早上8點來到實驗室，期間已經(jīng)禁食12小時，統(tǒng)一提供早餐，餐后90 min進行測試，實驗溫度23～25℃，濕度50%.待正常狀態(tài)后進入負荷測試狀態(tài).正式測試開始后，受試者以60轉(zhuǎn)/分的負荷開始蹬車，運動強度每3分鐘增加60轉(zhuǎn)，直到180轉(zhuǎn).在此強度下，每2分鐘增加30轉(zhuǎn)，直到240轉(zhuǎn).之后每2分鐘增加15轉(zhuǎn)，直到受試者力竭不能保持轉(zhuǎn)速.在此期間，每15秒測試一次耗氧量和通氣閾.結(jié)束后取3個最大平均值，確定耗氧峰值.然后在亞極量運動模式下獲取實驗數(shù)據(jù).實驗室環(huán)境和測試設(shè)備不變，維持VO2max的75%，HR控制在150～165次/分，以每分鐘60轉(zhuǎn)的速度運動90 min.環(huán)境濕度每分鐘測量一次.VO2和VCO2每30 s測量一次.血樣采集時間在90 min運動之后.

1.2.6 底物氧化量計算

底物氧化量的計算：把實驗過程中每30 s測量一次的VO2和VCO2數(shù)據(jù)代入底物氧化公式［8］：

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 24.0軟件包進行統(tǒng)計分析.計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ±s）表示，組內(nèi)數(shù)據(jù)用配對t檢驗，組間數(shù)據(jù)用方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義.

2 結(jié)果

實驗前，PLA組和GTE組血液指標(biāo)、形態(tài)學(xué)指標(biāo)、機能指標(biāo)、膳食攝入等均無顯著性差異（P＞0.05）.整個訓(xùn)練過程中，PLA組和GTE組的平均運動負荷無顯著性差異（P=0.87，P＞0.05）.

2.1 CHO氧化率變化特征

在PLA組和GTE組中，實驗后兩組的平均CHO氧化率明顯低于實驗前，組內(nèi)差異顯著（P＜0.05）.從組間差異分析，實驗后GTE組CHO氧化率下降值顯著高于PLA組，組間差異顯著（P＜0.05）（表3）.

表3 實驗前后CHO氧化率、脂肪氧化率對比 (mg/min/kg)（±±Ss， n=18）

表3 實驗前后CHO氧化率、脂肪氧化率對比 (mg/min/kg)（±±Ss， n=18）

注：*P＜0.05 vs Pre-experiment.#P＜0.05 vs PLA group post-experiment

CHO Oxidation Rates Fat Oxidation Rates PLA group Pre 3.70±1.042.19±2.12 Post 2.84±2.65*2.31±2.65*GTE group Pre 3.74±2.032.18±1.57 Post 2.67±1.75*#2.54±2.24*#

2.2 脂肪氧化率變化特征

實驗后兩組的平均脂肪氧化率明顯高于實驗前，組內(nèi)差異顯著（P＜0.05）.從組間差異分析，實驗后GTE組脂肪氧化率上升程度顯著高于PLA組，組間差異顯著（P＜0.05）（表3）.

2.3 RER變化特征

在PLA組，90 min運動后平均RER為0.836±0.006，實驗前的數(shù)值為0.840±0.005，組內(nèi)無顯著差異（P＞0.05）.在GTE組中，90 min運動后平均RER為0.807±0.004，實驗前數(shù)值0.846±0.003，組內(nèi)實驗前后呈顯著性差異（P＜0.05）.實驗后組間方面，GTE組相對于PLA組下降趨勢明顯，組間呈現(xiàn)顯著性差異（P＜0.05），即呈現(xiàn)出一種趨勢，補充GTE結(jié)合中度有氧訓(xùn)練加速了呼吸交換率（RER）的下降.

2.4 血基質(zhì)濃度分析

血乳酸濃度和血漿葡萄糖濃度方面，PLA和GTE組在實驗前后濃度基本不變，組內(nèi)和組間差異不顯著（P＞0.05）.血漿甘油濃度方面，實驗開始前隨著運動時間的推進，血漿甘油濃度增加明顯，而實驗后升高的趨勢減緩，組內(nèi)差異顯著（P＜0.05）.血清游離脂肪酸方面，實驗后兩組濃度呈增高趨勢，組內(nèi)差異顯著（P＜0.05）.GTE組比PLA組在實驗后增長趨勢明顯，組間差異顯著（P＜0.05）（表4）.

表4 實驗前后血基質(zhì)濃度對比分析（x±±Ss，n=18）

3 討論

筆者發(fā)現(xiàn)，受試者耐力訓(xùn)練中補充GTE，比單獨訓(xùn)練而言增加了全身脂肪的利用率，增強了在運動過程中優(yōu)先使用脂肪作為能量來源的能力.Carter與De Bock等人得出過對訓(xùn)練的代謝適應(yīng)可以降低能量消耗的結(jié)論，但這種減少很難通過比較訓(xùn)練前后的脂肪氧化絕對值來評估或解釋脂肪代謝的變化.［9-10］

關(guān)于通過GTE來降低RER的作用機理，Murase等人曾做過研究，使用過GTE再進行耐力訓(xùn)練的老鼠，運動后血漿脂肪酸濃度明顯高于沒有使用過GTE的老鼠，這表明長期攝入GTE可在運動中增強脂肪溶解和脂肪酸在骨骼肌合成中的供應(yīng).［5］傳統(tǒng)觀點認為，運動過程中骨骼肌的脂肪酸氧化高度依賴于血管內(nèi)FFA濃度［11］，但這個觀念仍然存在爭議.然而，更高的FFA供應(yīng)至少在一定程度上有助于GTE降低RER.

從作用機理分析，運動過程中骨骼肌中脂肪酸特別是長鏈脂肪酸的氧化主要是通過肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶（CPT-I）進入線粒體進行調(diào)控的.丙二酰輔酶A（malonyl-CoA）作為存在于外線粒體膜中的一種關(guān)鍵酶，它能起到抑制CPT-I的作用.［12］Murase等人研究證實，服用GTE結(jié)合耐力訓(xùn)練的老鼠骨骼肌中的malonyl-CoA含量明顯低于沒有使用過GTE的老鼠.因此，在動物實驗中，GTE降低malonyl-CoA水平可以減輕對CPT-I的抑制，從而促進脂肪酸氧化.［4］

對于人體的作用機制而言，Odland等人在研究中發(fā)現(xiàn)，盡管脂肪氧化大量增加，但人體骨骼肌中的malonyl-CoA含量在運動過程中并沒有改變.［13-14］此外，Roepstorff等人報道稱，無論運動前肌糖原含量高或低，運動期間人體骨骼肌中的malonyl-CoA含量變化不大，盡管脂肪氧化有顯著差異.［12］這些研究表明，在運動過程中，人體骨骼肌肉中的malonyl-CoA可能不是調(diào)節(jié)脂肪酸氧化的關(guān)鍵因素.

進一步研究發(fā)現(xiàn)，在運動過程中，線粒體酶的激活對促進脂肪氧化非常重要.在運動后，服用GTE結(jié)合耐力訓(xùn)練的老鼠骨骼肌內(nèi)脂肪酸β氧化活性明顯高于沒有GTE的小鼠，這表明長期服用GTE的小鼠在線粒體水平上增加了脂肪酸的氧化.［15］因此，在本研究中，長期攝入GTE可能激活人體骨骼肌中的脂肪酸β氧化，這可能有助于在運動過程中加速全身脂肪的利用.然而因為不能直接測量人體骨骼肌β氧化的活性，因此，需要進一步的研究來評估.

在PLA組中，RER在實驗前后基本保持不變，不變的RER可能部分歸因于訓(xùn)練前的脂肪代謝基線.較高的脂肪氧化預(yù)訓(xùn)基線可能將訓(xùn)練誘導(dǎo)的基質(zhì)代謝的適應(yīng)性降到最低限度.［16］在GTE組中，訓(xùn)練后觀察到較低的RER，恰恰說明GTE是一種在脂肪氧化中相當(dāng)有效的刺激物.

TC是GTE主要組成部分，是對于能量消耗和脂肪氧化增加的主要因素.TC抑制兒茶酚氧位甲基轉(zhuǎn)移酶，降低去甲腎上腺素的酶，且咖啡因抑制磷酸二酯酶，降解細胞內(nèi)環(huán)腺苷酸的酶，所以GTE攝入對增加或延長交感神經(jīng)活動有協(xié)同效應(yīng)，從而增加能量消耗和脂肪氧化.［17］Venables等人研究發(fā)現(xiàn)，在中強度運動中，急性攝入GTE可導(dǎo)致脂肪氧化和血漿甘油濃度升高，這表明GTE增強了全身脂肪脂解，從而增加脂肪的氧化.與急性效應(yīng)不同，慢性GTE攝入則有選擇性地增加整體脂肪在運動時的利用，而沒有任何關(guān)于能量消耗或全身脂解的影響.［2］Murase等人報告，與沒有GTE的小鼠相比，在GTE耐力訓(xùn)練的小鼠中，鍛煉時間明顯更長，運動后立即伴有較高的肌糖原含量.［18-19］他們認為，耐力表現(xiàn)的提高至少在一定程度上歸功于GTE對全身脂肪代謝的刺激而導(dǎo)致的肌肉收縮.［5］目前尚不清楚GTE是否會影響其他生理決定因素，比如VO2peak，VT和肌肉效率.

4 結(jié)論

習(xí)慣性地攝入GTE和適度運動可以有效增加身體運動中全身脂肪的利用.從運動訓(xùn)練與營養(yǎng)干預(yù)相互作用的觀點來看，這項研究將提供一種全新的視角看待全身底物代謝的適應(yīng)性.然而，這項研究的結(jié)果僅限于年輕男子，中等強度的訓(xùn)練，或在一夜未進食的狀態(tài)下進行的最大運動測試.因此，在不同的條件下（如年齡、性別、身體構(gòu)成、訓(xùn)練狀況、鍛煉強度或飲食等）的進一步研究需要應(yīng)用策略來解決與脂肪代謝有關(guān)的健康問題.