間歇性禁食對運動表現(xiàn)的影響及機制*

華孔雪, 龐文琪, 侯欣茹, 李春艷,2, 錢帥偉,2△

1武漢體育學(xué)院運動醫(yī)學(xué)院,武漢 430079 2武漢體育學(xué)院運動醫(yī)學(xué)院運動訓(xùn)練監(jiān)控湖北省重點實驗室,武漢 430079

間歇性禁食是禁食和進食交替進行的一種飲食模式,主要包括隔日禁食、限時禁食、周期性禁食和齋月禁食等。隔日禁食指的是24 h禁食和24 h自由飲食交替進行;現(xiàn)還有一種改良隔日禁食,不同點是在禁食日可吃25%基礎(chǔ)能量的食物[1]。限時禁食指在一天中指定時間內(nèi)禁食,常用的是一天16 h禁食。周期性禁食指1周內(nèi)有1～2 d禁食和5～6 d自由飲食,常用的是5∶2禁食(即5 d自由飲食,2 d禁食)。另外,還有一種齋月禁食,是間歇性禁食的特殊形式,齋月是伊斯蘭教農(nóng)歷的第9個月,每年在這個月里穆斯林從日出到日落,不能進食飲水,這種飲食模式持續(xù)1個月。間歇性禁食的主要目的是間歇性減少能量攝入,改變能量來源的周期性變化,以實現(xiàn)重新調(diào)整機體供能方式、促進代謝轉(zhuǎn)換、優(yōu)化能量利用等一系列生理過程。間歇性禁食期間,機體糖異生增強,脂肪氧化增加,酮體產(chǎn)生和游離脂肪酸增加,以供組織細胞利用,從而適應(yīng)新代謝模式下的生命活動。近年來,間歇性禁食已逐漸進入人們視野,其對肥胖、糖尿病、心血管疾病、腫瘤和神經(jīng)退行性疾病的積極防治效果已被充分證實[2-4],但對運動表現(xiàn)的影響及機制卻知之甚少。鑒于此,本文總結(jié)分析間歇性禁食對不同運動表現(xiàn)(無氧運動、有氧耐力運動和力量變化等)的影響作用及關(guān)鍵機制,可為運動員、運動愛好者及慢性病患者優(yōu)化營養(yǎng)膳食方案、合理選擇間歇性禁食及科學(xué)進行運動提供理論參考。

1 間歇性禁食影響運動表現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換機制

無氧運動主要依靠磷酸原和糖酵解系統(tǒng)供能。磷酸原系統(tǒng)是由三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(CP)水解反應(yīng)構(gòu)成的供能系統(tǒng)。短時間、大強度運動可使肌肉消耗ATP快速分解供能,為維持ATP含量,CP在肌酸激酶(creatine kinase,CK)作用下再合成ATP,以保證能量連續(xù)供應(yīng)。該系統(tǒng)作為大強度運動的快速供能途徑,雖然僅能維持6～8 s,卻是不可替代的能量供應(yīng)系統(tǒng)。因此,提高肌肉磷酸原儲備量和ATP再合成速率極其重要。間歇性禁食可增加肌肉能量消耗,抑制ATP合成速率,降低肌肉ATP含量[5]。另據(jù)報道,間歇性禁食雖不能增加肌肉ATP含量,但期間聯(lián)合高強度間歇運動能使ATP合成酶活性增加50%[6]。因此,間歇性禁食期間運動是阻止肌肉ATP合成下降,進而提升無氧運動表現(xiàn)的重要策略。糖酵解系統(tǒng)是糖原或糖在無氧條件下,經(jīng)一系列酶促反應(yīng),生成乳酸并釋放能量,供肌肉利用的能源系統(tǒng)。該系統(tǒng)可長時間高速供能,并能維持2～3 min,但其副作用是產(chǎn)生乳酸,并導(dǎo)致肌肉疲勞和運動能力下降。據(jù)報道,間歇性禁食早期,肝糖原和肌糖原貯備耗竭,但后期可出現(xiàn)燃料適應(yīng),糖異生增加阻止骨骼肌和肝臟糖原儲量下降[7]。另有報道,8周隔日禁食結(jié)束后,小鼠肝臟和骨骼肌糖原儲備增加,這可能是糖異生增加和機體生理適應(yīng)的結(jié)果[8]。4周隔日禁食可上調(diào)成纖維細胞生長因子21(fibroblast growth factor 21,FGF21)水平,進而激活胰島素受體底物(insulin receptor substrate 1,IRS1)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt/PKB)胰島素信號通路,增加肝臟和骨骼肌糖原含量[9]。因此,間歇性禁食早期肝糖原和肌糖原貯備逐漸耗竭,但后期可出現(xiàn)生理適應(yīng),其貯備能力逐漸恢復(fù)。

有氧耐力運動主要靠有氧氧化系統(tǒng)供能。有氧氧化系統(tǒng)是糖、脂肪和蛋白質(zhì)在氧供應(yīng)充足時氧化分解,生成二氧化碳和水,并釋放大量能量的供能系統(tǒng)。盡管該供能最大輸出功率僅為糖酵解系統(tǒng)的1/2,但因其貯備豐富(尤其是脂肪酸),所維持運動時間較長,是有氧耐力運動的主要能源。間歇性禁食可觸發(fā)代謝轉(zhuǎn)換,肝糖原儲量耗竭,機體供能從葡萄糖氧化轉(zhuǎn)向脂肪酸氧化,代謝從儲存和合成脂肪轉(zhuǎn)為脂肪動員,脂肪組織大量分解,血液游離脂肪酸增加,脂肪酸β氧化增加,酮體生成增加,脂肪酸和酮體利用增加可減少糖類消耗,將其供給必須使用糖原供能的腦和紅細胞,以維持血糖穩(wěn)定[10]。

力量/肌力是肌肉在緊張或收縮時表現(xiàn)出的一種能力,或是肌肉收縮克服或抵抗阻力并完成運動的能力。力量變化受骨骼肌質(zhì)量(蛋白質(zhì)代謝)及功能等因素影響[11]。據(jù)報道,4周隔日禁食可使骨骼肌Akt磷酸化介導(dǎo)的蛋白質(zhì)合成機制障礙,造成骨骼肌橫截面積及質(zhì)量下降[12]。提示該禁食可能導(dǎo)致能量負平衡,使蛋白質(zhì)分解增加,合成減少,進而影響骨骼肌質(zhì)量。但也有研究表明,4周周期性禁食不影響肌肉橫截面積及肌肉質(zhì)量,這與其激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)/UNC-51樣激酶1(UNC-51-like kinase 1,ULK1)通路誘導(dǎo)骨骼肌自噬有關(guān)[12]。2周隔日禁食可降低健康受試者骨骼肌哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin protein,mTOR)磷酸化,但對Akt磷酸化及骨骼肌蛋白質(zhì)代謝無影響[13]。另有證據(jù)顯示,間歇性禁食超過30 h可使蛋白質(zhì)分解增加[14],而限時和改良隔日禁食的禁食時間均小于30 h,故其可保持骨骼肌質(zhì)量。另外,間歇性禁食期間輔以運動訓(xùn)練或攝入蛋白質(zhì)是維持乃至提高骨骼肌質(zhì)量、力量及功能的最佳策略。

2 間歇性禁食對無氧運動表現(xiàn)的影響及機制

2.1 齋月禁食

齋月禁食作為間歇性禁食的特殊類型,可對無氧運動表現(xiàn)產(chǎn)生不利影響。有研究稱,齋月禁食對未受過訓(xùn)練的年輕穆斯林男性高強度力量、柔韌性和敏捷性等身體素質(zhì)有不利影響[15]?？赡苁驱S月禁食導(dǎo)致碳水化合物攝入缺乏、肌肉能量耗竭(如ATP合成速率下降)、脫水和睡眠不足等,均間接影響無氧運動表現(xiàn)。男性受試者間歇性禁食3 d(類似齋月禁食),其短跑速度和腿部垂直剛度降低,導(dǎo)致重復(fù)沖刺成績下降,故建議通過提高肌肉力量來保持較高的垂直剛度,以抵消該禁食模式的負面影響[16]。另據(jù)報道,齋月禁食對早上8點和下午18點高強度無氧運動表現(xiàn)有輕度到中度負面影響,在晚上禁食結(jié)束時訓(xùn)練21點則無負面影響,因而推測21點是齋月禁食期間進行急性高強度運動的最佳時間[17]。晚上運動表現(xiàn)較好可能因為運動員已攝入食物和水,能滿足高強度運動的糖原需求;此外個人情緒和主觀努力因晚上解除禁食也會發(fā)生積極改變,因而運動員能發(fā)揮更好。但晚上運動或許會影響睡眠,進而影響第2天運動表現(xiàn)。但亦有研究顯示,齋月禁食對早上Wingate無氧功率表現(xiàn)無影響,而對下午和晚上Wingate無氧功率表現(xiàn)不利,這可能與無氧運動的晝夜節(jié)律改變有關(guān)[18]?？芍?齋月禁食對無氧運動表現(xiàn)的影響亦可能與一天中的時間節(jié)律變化相關(guān)。還有研究證實,齋月禁食可降低男性受試者手臂和腿的最大無氧能力,但在齋月最后一周開始恢復(fù)[19]。上述研究觀察到齋月期間無氧運動能力下降,可能因為齋月禁食作為一種特殊的禁食模式,持續(xù)時間較長(30 d)且僅在日出前與日落后進食,導(dǎo)致運動員食物攝入減少、機體脫水和睡眠不足;飲食模式和晝夜節(jié)律的變化也能對生理和心理造成干擾,從而對無氧運動表現(xiàn)產(chǎn)生不利影響[20]。另外,由于齋月以陰歷時間為依據(jù),每年開始時間和不同國家地理位置不同,都會影響禁食持續(xù)時間,如果發(fā)生在溫帶地區(qū)的夏季,禁食時間將高達18 h[21]。白天不能飲水比禁食對運動表現(xiàn)影響更嚴重,尤其是在夏季訓(xùn)練和比賽時。脫水會影響運動表現(xiàn),導(dǎo)致注意力和警覺性降低,主觀疲勞感和運動中受傷風(fēng)險增加[22-23]。但也有研究認為齋月禁食對無氧運動表現(xiàn)并無不良影響。據(jù)報道,齋月禁食對高強度無氧訓(xùn)練條件下的運動強度無不良影響,因而運動員能維持高強度運動,齋月快結(jié)束時,運動員能保持最大運動能力[24]?？赡芤蜓芯繉ο笫莾?yōu)秀青年足球運動員,能積極主動參與訓(xùn)練,同時具有應(yīng)對齋月訓(xùn)練的策略。齋月禁食對優(yōu)秀柔道運動員有氧和無氧運動表現(xiàn)無明顯負面影響,表現(xiàn)為齋月期間30 m短跑成績、多級折返跑測試、深蹲跳躍和下蹲跳均無顯著變化,僅30 s跳躍測試平均功率略有下降,這與受試者齋月期間保持常規(guī)訓(xùn)練負荷和充足能量攝入有關(guān)[25]。另據(jù)報道,齋月禁食對男性優(yōu)秀力量運動員無氧能力、身體成分和乳酸清除率均無不良影響,其前提是在齋月期間保持與齋月前相同的訓(xùn)練量,每日營養(yǎng)和水供給充足,睡眠良好[26]。提示,齋月期間進行適當訓(xùn)練對維持無氧運動表現(xiàn)尤為重要。

總體而言,齋月禁食可對無氧運動產(chǎn)生不利影響,其原因可能為:①與正常飲食節(jié)律相悖,導(dǎo)致飲食節(jié)律紊亂,生理適應(yīng)性下降;②導(dǎo)致碳水化合物不足、脫水、睡眠不足、疲勞和肌肉ATP合成速率下降等。但需指出的是,齋月期間保持一定訓(xùn)練量和充足能量供應(yīng)可抵消該不利影響。

2.2 限時、隔日、周期性禁食

限時禁食是一種與齋月禁食不完全相同的禁食模式,其對無氧運動表現(xiàn)的影響亦有所差異。10 d熱量限制40%的間歇性禁食(類似限時禁食)期間,長時間高強度騎行運動能力持續(xù)下降,但在間歇性禁食快結(jié)束時(即第10天)其運動能力有所恢復(fù);Wingate無氧能力在剛開始時減弱,但從第4天開始呈恢復(fù)態(tài)勢[7]。提示,間歇性禁食期間,機體可能有一個燃料適應(yīng)期,且表現(xiàn)為最大無氧功率(最大爆發(fā)力)適應(yīng)期較短,而長時間高強度力竭運動適應(yīng)期較長。另外,高強度運動主要依賴糖無氧酵解,需要肌糖原快速分解供能,而在間歇性禁食期間碳水化合物缺乏,能量供應(yīng)不足,因而在前幾天運動表現(xiàn)較差;此外乳酸積累可導(dǎo)致肌肉疲勞,影響能量代謝相關(guān)酶活性,進而影響運動表現(xiàn)。另據(jù)報道,4周限時禁食可提高健康男性體育生(每天保持常規(guī)訓(xùn)練量)Wingate平均功率和總功率輸出,使運動時間改善幅度大于1 s,但僅堅持1周則對Wingate無氧表現(xiàn)無明顯療效[27]。提示W(wǎng)ingate無氧表現(xiàn)的生理適應(yīng)與禁食持續(xù)時間、常規(guī)訓(xùn)練量有關(guān)。有研究稱,14名女性限時禁食期間進行高強度間歇訓(xùn)練可提高跳躍能力,減少體脂,保持肌肉質(zhì)量,改善無氧運動表現(xiàn),這與間歇性禁食期間保持一定訓(xùn)練量有關(guān)[28]。這說明,限時禁食早期無氧運動表現(xiàn)會受一定影響,而后期有所改善是機體生理適應(yīng)的結(jié)果。另外,限時禁食與常規(guī)運動訓(xùn)練結(jié)合是維持乃至提高無氧運動表現(xiàn)的有效策略。有學(xué)者提出“晝夜節(jié)律假說”來解釋間歇性禁食對機體代謝益處的機制[29]。據(jù)此認為,限時禁食對人體代謝和運動表現(xiàn)的好處可能為:進食時間遵循自身生物節(jié)律,骨骼肌、肝臟和胰腺等外周時鐘正常運轉(zhuǎn),促進血糖穩(wěn)態(tài)形成,減少脂肪堆積,增加健康益處。

綜上,限時禁食早期對無氧運動表現(xiàn)有不利影響,而后期有所改善是機體生理適應(yīng)的結(jié)果,而限時禁食與常規(guī)運動訓(xùn)練結(jié)合是維持乃至提高無氧運動表現(xiàn)的可行性策略。目前尚缺少周期性禁食和隔日禁食影響無氧運動表現(xiàn)的相關(guān)研究或證據(jù)。

3 間歇性禁食對有氧耐力運動表現(xiàn)的影響及機制

3.1 齋月禁食

齋月禁食可降低有氧耐力運動表現(xiàn)。有研究表明,齋月禁食后青少年足球運動員速度耐力、有氧能力和跳躍高度明顯下降,3000 m跑時間增加,但短跑速度和敏捷性保持不變[21]。有研究稱,齋月禁食可降低中長跑運動員膝關(guān)節(jié)最大隨意收縮和5000 m跑步成績,但不影響最大攝氧量(VO2max)和跑步效率[30]。另據(jù)報道,齋月禁食可減少男性跑步者60 min連續(xù)耐力跑(65% VO2max預(yù)定負荷跑和計時跑各30 min)的距離[31]。另有報道,齋月期間,將近70%足球運動員的體能和運動耐力下降;運動耐力在齋月結(jié)束時下降20%左右,但有10%的下降會在齋月結(jié)束后兩周內(nèi)恢復(fù)[32]?？梢?齋月禁食不利于足球和中長跑運動員有氧耐力運動表現(xiàn)提升。原因可能是齋月期間飲食習(xí)慣改變、睡眠不足和訓(xùn)練強度降低,以及中樞性疲勞導(dǎo)致運動技能控制不佳。類似研究發(fā)現(xiàn),32名中長跑運動員齋月期間睡眠質(zhì)量較差,有氧耐力表現(xiàn)下降,此外對于要兼顧運動訓(xùn)練和工作的運動員其有氧耐力表現(xiàn)下降更明顯,而睡眠質(zhì)量較好者則相反[33]。因此,齋月期間考慮提高運動員耐力運動表現(xiàn)時要減少訓(xùn)練以外的活動,以減輕體能負擔。另外,由于齋月期間夜間進食,可能使晝夜節(jié)律紊亂,影響睡眠質(zhì)量,導(dǎo)致白天注意力不集中,影響有氧耐力表現(xiàn);而睡眠質(zhì)量較高者,其有氧耐力表現(xiàn)較好。另有報道,齋月禁食對未受過訓(xùn)練年輕穆斯林男性有氧運動表現(xiàn)有不利影響,齋月禁食后VO2max明顯減少,其原因是齋月期間靜脈回流受阻,兒茶酚胺釋放受抑制,交感神經(jīng)張力下降,導(dǎo)致血壓、心率和心輸出量下降;以及肌糖原儲備不足、缺水、睡眠不足、肌肉受損等[15]。還有研究顯示,31 d齋月禁食可使中長跑運動員有氧耐力能力下降,并伴血漿游離脂肪酸、兒茶酚胺和白細胞介素-6(interleukin-6,IL-6)增加,褪黑素減少[34]。其中,齋月期間飲食模式改變、脫水、疲勞感增加和睡眠障礙是有氧耐力表現(xiàn)下降的主因。齋月期間碳水化合物缺乏,不足以供應(yīng)耐力運動員日間訓(xùn)練所需,此時會大量動員脂肪供能,血漿游離脂肪酸、兒茶酚胺和IL-6增加,并升高血糖,維持運動所需。IL-6具有催眠作用,與睡眠和困倦有關(guān),其升高可加重白天困倦,進而影響運動表現(xiàn)。有研究顯示,夜間睡眠不足會導(dǎo)致血漿IL-6分泌增加和皮質(zhì)醇分泌減少,從而出現(xiàn)白天困倦,并影響警覺性;當午睡2 h后,IL-6分泌減少和皮質(zhì)醇分泌增加,可提高警覺性,并對有氧耐力表現(xiàn)有一定益處[35]。皮質(zhì)醇是一種應(yīng)激激素,一般在早晨較高,隨后逐漸下降,適當午睡可升高皮質(zhì)醇水平,以應(yīng)對齋月期間各種壓力。因此齋月期間運動員應(yīng)適當午睡,以減少睡眠不足帶來的不利影響,這或許是齋月期間維持或保持有氧耐力能力的策略之一。這表明,齋月禁食因其特殊的禁食模式,可對有氧耐力運動表現(xiàn)產(chǎn)生不利影響。

但亦有證據(jù)表明,齋月禁食對有氧耐力運動表現(xiàn)并無不利影響,甚至還可能改善運動表現(xiàn),但前提是齋月期間堅持運動訓(xùn)練或恰當選擇運動時間。有研究證實,齋月期間觀察到VO2max無顯著變化,心率降低,對中等強度次級量有氧運動表現(xiàn)無明顯影響[36]。另有研究表明,年輕男足運動員齋月禁食結(jié)束后兩周的耐力運動表現(xiàn)明顯提高[37]。這可能是齋月期間堅持運動訓(xùn)練的結(jié)果。另據(jù)報道,齋月期間優(yōu)秀長跑運動員達到精疲力竭的時間和最大跑速得到改善,VO2max和身體成分無明顯變化[38]。這可能是由于優(yōu)秀運動員能更好應(yīng)對不利環(huán)境,且訓(xùn)練量適當可降低脫水風(fēng)險,有助于維持高質(zhì)量訓(xùn)練。研究表明,年輕足球運動員齋月結(jié)束時最大短跑距離和速度均提高,并對有氧能力和身體成分無負面影響[39]。因此,齋月期間保持適當訓(xùn)練量、充足睡眠和水分營養(yǎng)供給,能阻止或緩解其對有氧運動表現(xiàn)的不利影響。另外,齋月禁食影響有氧耐力表現(xiàn)與運動時間選擇亦有關(guān)聯(lián)。有研究讓20名中長跑運動員分別在9點、14點和22點訓(xùn)練,觀察齋月禁食對VO2max、力竭時間和3000 m跑成績的影響,發(fā)現(xiàn)下午訓(xùn)練更能提高有氧耐力表現(xiàn)[40]。其原因可能是下午訓(xùn)練時肌肉溫度升高,游離脂肪酸利用增加。但另一研究卻與之相反,10名青少年足球運動員在齋月期間有氧和無氧運動表現(xiàn)在7點表現(xiàn)優(yōu)于17點,齋月禁食對早上運動表現(xiàn)無負面影響[41]。其原因可能是,早上訓(xùn)練身體已充分休息,已恢復(fù)到最佳水平,且此時體內(nèi)碳水化合物充足,而下午因疲憊、饑餓和睡眠不足等可影響運動能力。上述結(jié)果不一致可能與實驗設(shè)計、受試者和測試項目等不同有關(guān)。

可見,齋月禁食可對有氧耐力運動表現(xiàn)產(chǎn)生不利影響,可能與其導(dǎo)致脫水、肌糖原儲備不足、疲勞、睡眠障礙等,以及褪黑素和皮質(zhì)醇分泌減少、IL-6分泌增加有關(guān)。但齋月期間堅持運動訓(xùn)練或恰當選擇運動時間可緩解其不利影響。

3.2 限時、隔日、周期性禁食

限時、隔日和周期性禁食等模式與齋月禁食有所不同。但目前研究主要集中于限時禁食對有氧耐力表現(xiàn)的影響。4周限時禁食可降低男性耐力跑步者脂肪量,維持瘦體重,降低二氧化碳排出量(VCO2)和血乳酸含量,但不影響10 km耐力跑成績[42]。8周限時禁食對男性中長跑運動員耐力跑步成績無不利影響,且呼吸交換率、血乳酸濃度、心率、VO2max和跑步經(jīng)濟性,以及血漿葡萄糖、胰島素和三酰甘油濃度等代謝指標均不受影響,但體重卻因能量攝入減少而下降[43]。提示,該限時禁食對有氧耐力運動表現(xiàn)和代謝指標無不利影響可能與禁食期間保持常規(guī)訓(xùn)練量有關(guān)。另據(jù)報道,限時禁食可提高VO2max,這可能與該禁食模式下運動通過交感神經(jīng)使心輸出量增加和骨骼肌脂肪氧化能力增強,以及其通過沉默信息調(diào)節(jié)因子(silent mating type information regulation 2 homolog 1,SIRT1)和AMPK磷酸化誘導(dǎo)線粒體生物發(fā)生有關(guān)[5]。還有研究表明,與碳水化合物供應(yīng)充足相比,隔夜禁食(類似限時禁食)可降低男性自行車運動員短跑間歇運動的運動強度和運動量,但卻能改善有氧能力(峰值耗氧量:VO2peak)和高強度有氧耐力(85%VO2peak的力竭時間),其原因可能是碳水化合物供應(yīng)受限導(dǎo)致肌糖原含量增加和AMPK/過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α,PGC-1α)通路激活[44]。有研究稱,限時禁食能降低優(yōu)秀自行車運動員體重,保持瘦體重,減少炎癥標志物和脂肪量,增加脂聯(lián)素水平,但對有氧運動表現(xiàn)無不利影響[45]。其原因可能是脂聯(lián)素能激活骨骼肌AMPK,刺激脂肪酸氧化,減少肌肉中脂肪積累,維持有氧耐力表現(xiàn)。這說明,限時禁食在減脂和保持瘦體重的同時,對有氧耐力表現(xiàn)并無不利影響。目前尚未有隔日禁食、周期性禁食影響有氧耐力表現(xiàn)的相關(guān)研究或報道。

需要指出的是,間歇性禁食輔以運動訓(xùn)練更能改善有氧耐力運動表現(xiàn)。8周隔日禁食聯(lián)合耐力訓(xùn)練更能使小鼠運動耐力顯著提高,呼吸交換率降低,脂肪酸代謝和酮類合成增加,這與骨骼肌線粒體生物發(fā)生、細胞抗應(yīng)激和自噬通路激活有關(guān)[46]。2個月隔日禁食與高強度間歇訓(xùn)練協(xié)同作用可有效控制大鼠體重,增加肌肉質(zhì)量和橫截面積,增加棕色脂肪組織質(zhì)量,提高耐力運動表現(xiàn),這與ATP合酶(F0F1-ATPase)、呼吸鏈復(fù)合體和線粒體質(zhì)量增加有關(guān)[6]。另外,該協(xié)同作用中的間歇性禁食主要負責降低內(nèi)臟脂肪,高強度間歇運動主要負責增加骨骼肌質(zhì)量,因而能減脂降重,保持瘦體重,增強肌肉力量,改善有氧耐力表現(xiàn)。長期限時禁食結(jié)合有氧運動可抑制肌肉蛋白分解,進而保持或增加肌肉力量,還可改善脂質(zhì)代謝,保持瘦體重,這與棕色脂肪組織線粒體內(nèi)膜解偶聯(lián)蛋白1(uncoupling protein 1,UCP1)介導(dǎo)的產(chǎn)熱增加和脂肪消耗增多有關(guān)[47]。另外,隔日禁食可能通過激活白色脂肪組織中的蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)通路,促使UCP1表達上調(diào)[48],脂肪酸β氧化增加來改善脂質(zhì)代謝,增加運動時的能量來源,防止脂質(zhì)過氧化和肌肉損傷,同時能增加肌肉線粒體數(shù)量。線粒體含量增加是肌肉對運動的良好適應(yīng),可對肌肉運動表現(xiàn)產(chǎn)生積極影響,當隔日禁食與運動結(jié)合時,熱量限制與能量消耗同時發(fā)生,觸發(fā)代謝轉(zhuǎn)換,提高肌肉線粒體代謝效率,進而改善有氧耐力表現(xiàn)[49]。可見,運動作為間歇性禁食期間的一種輔助刺激,可增強訓(xùn)練適應(yīng)性,協(xié)同提高有氧耐力表現(xiàn)。

綜上,限時禁食對有氧耐力表現(xiàn)無不利影響,甚至還可能改善有氧耐力,這與代謝轉(zhuǎn)換、線粒體生物發(fā)生和脂肪酸氧化增強有關(guān)。而間歇性禁食輔助以運動訓(xùn)練則是提高有氧耐力表現(xiàn)的有效策略。目前尚未有隔日及周期性禁食影響有氧耐力表現(xiàn)的相關(guān)研究或報道。

4 間歇性禁食對力量變化的影響及機制

4.1 齋月禁食

齋月禁食對力量變化的影響與肌肉質(zhì)量及功能有關(guān),并可能受脫水、脂肪量降低和瘦體重增加,以及肌肉收縮時能量代謝和肌肉緩沖能力改變等因素影響[5]。有研究顯示,齋月期間脫水導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)運動單位募集能力下降,此外運動時出汗也會導(dǎo)致大量電解質(zhì)流失,降低神經(jīng)肌肉功能[50]。另有報道,齋月禁食第1周膝關(guān)節(jié)伸肌最大自主等長收縮和自主激活水平下降,最大肌力降低,這與中樞神經(jīng)系統(tǒng)運動單位募集不足有關(guān),而第4周未見肌力持續(xù)下降,說明機體對齋月禁食可能存在生理適應(yīng)[51]。但也有證據(jù)表明,齋月禁食不影響穆斯林男性肌肉力量,與齋月前后一個月相比,神經(jīng)肌肉效率、最大力量和相關(guān)電活動等均無顯著差異[52]。齋月禁食對女性力量變化的影響亦有所不同。年輕女子手球運動員在齋月最后1周最大立定投球速度測試時間縮短,但無氧沖刺跑步力量顯著下降,疲勞指數(shù)和嗜睡增加[53]。提示齋月禁食可能通過增加肌肉損傷和疲勞程度,使肌肉力量下降。另有研究表明,齋月禁食可改善下午(而非早上)的垂直跳躍高度[54]。提示,其與肌肉力量的關(guān)系可能與晝夜節(jié)律變化有關(guān)。還有研究顯示,齋月期間減少阻力訓(xùn)練量能提高足球運動員肌肉力量,改善運動表現(xiàn),而對于繼續(xù)維持較高訓(xùn)練量的足球運動員未有肌肉力量變化,甚至略有下降,這可能與齋月期間白天食物和水攝入受限有關(guān)[55]。因此,齋月期間需適當調(diào)整訓(xùn)練量,保證肌肉力量及功能正常發(fā)揮。

綜上,齋月禁食對肌肉力量變化及功能的影響還有諸多矛盾之處,這可能與實驗方案、實驗條件、受試對象和測試項目等不同有關(guān)。

4.2 限時、隔日、周期性禁食

限時、周期性和隔日禁食對肌肉力量的影響與齋月禁食有所不同。有研究稱,12周限時禁食不影響年輕和老年男性肌力,且在保持體能的同時,還可減少全身炎癥和免疫衰老相關(guān)慢性病[56]。8周限時禁食對大鼠比目魚肌、腓腸肌、脛骨前肌和股四頭肌等骨骼肌的相對質(zhì)量均無明顯影響,且能維持瘦體重和最大負荷能力[57]。提示,限時禁食對骨骼肌質(zhì)量和肌力無不利影響。4周周期性禁食在降低大鼠體脂含量、有效控制體重的同時,還可通過骨骼肌AMPKa磷酸化激活其下游ULK1自噬通路,清除損傷及衰老蛋白質(zhì)及細胞器,增強骨骼肌代謝適應(yīng),維持骨骼肌質(zhì)量及功能[12]。提示,長期周期性禁食下,機體處于負能量平衡,AMPK作為能量代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)分子,可通過AMPK/ULK1誘導(dǎo)的自噬,實現(xiàn)骨骼肌蛋白質(zhì)合成與分解平衡,維持骨骼肌質(zhì)量、力量及功能完整性。4周隔日禁食在降低大鼠體重及體脂含量的同時,還可下調(diào)骨骼肌Akt、p-Akt蛋白表達,抑制骨骼肌蛋白質(zhì)合成,減少肌肉橫截面積和肌肉質(zhì)量[11]。但4周改良隔日禁食(禁食日攝入25%基礎(chǔ)能量)可激活Ⅲ型纖連蛋白結(jié)構(gòu)域包含蛋白(fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5,FNDC5)-鳶尾素(Irisin)-UCP1信號通路,誘導(dǎo)脂肪組織UCP1和Irisin高表達,使白色脂肪棕色化,促進脂肪分解產(chǎn)熱,起到降脂和控制體重的作用;改良隔日禁食還可防止肌肉蛋白過度分解,平衡蛋白質(zhì)代謝,維持骨骼肌質(zhì)量,且整體效果優(yōu)于隔日禁食[1]?？芍?間歇性禁食至多能維持/保持肌肉質(zhì)量、力量及功能,而較難達到提高的目的,這與肌肉蛋白合成受限有關(guān)。

間歇性禁食期間輔以運動訓(xùn)練或攝入蛋白質(zhì)是提高肌肉力量、質(zhì)量及功能的有效方法。年輕男性在限時禁食條件下進行8周阻力訓(xùn)練,其卡路里攝入減少650 kcal,身體成分無明顯變化;限時禁食組和正常飲食組肱二頭肌和股直肌橫截面積均增大,上下肢肌肉力量和肌肉耐力均增加,但限時禁食組改善更明顯[58]。提示,限時禁食聯(lián)合阻力訓(xùn)練可有效提高肌肉力量和耐力。有研究表明,男性受試者限時禁食期間堅持抗阻訓(xùn)練,可減少脂肪量,保持瘦體重,對肌肉質(zhì)量及功能無不利影響,且可改善胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor 1,IGF-1)、睪酮、IL-6和胰島素水平等健康相關(guān)生物標志物[59]。已知激活I(lǐng)GF-1可通過其下游AKT/mTOR通路促進肌肉生長,這對維持肌肉質(zhì)量及功能十分有利。還有研究稱,限時禁食結(jié)合運動訓(xùn)練可增加瘦體重,改善膝關(guān)節(jié)屈曲和踝關(guān)節(jié)背屈肌肌力和耐力[60]。類似系統(tǒng)綜述認為,間歇性禁食聯(lián)合阻力訓(xùn)練可保持瘦體重并減少脂肪含量,增強肌肉力量[61]。4周限時禁食聯(lián)合阻力訓(xùn)練,可提高健康男性臥舉投擲峰值力量和動態(tài)指數(shù),未見下肢峰值力量和動態(tài)指數(shù)改善[62]。提示限時禁食聯(lián)合阻力訓(xùn)練可提高上肢高速動態(tài)力量表現(xiàn)。因此間歇性禁食期間輔以阻力練習(xí)可抑制前者所致肌力流失,增加骨骼肌質(zhì)量,更好地維持瘦體重,實現(xiàn)體脂量和瘦體重之間的最佳平衡,進而維持乃至提高訓(xùn)練成績[5]。據(jù)報道,肥胖女性進行8周周期性禁食聯(lián)合高強度間歇訓(xùn)練,體脂下降4%,瘦體重增加3.3%,可維持氮平衡,1 RM腿部45°推舉和臥舉分別提高21%和15.4%,腹部屈曲和下蹲練習(xí)的1 min內(nèi)最大重復(fù)次數(shù)測試均有顯著改善[63]。提示,周期性禁食和高強度間歇運動結(jié)合不僅能減脂降重,還能增加肥胖女性肌肉力量。另外,間歇性禁食期間補充適量蛋白質(zhì)亦有利于肌力改善。有研究稱,周期性禁食結(jié)合抗阻訓(xùn)練和適量蛋白質(zhì)攝入,可增加瘦體重,減少皮下脂肪含量,增加肌肉質(zhì)量和力量[64]。4周阻力訓(xùn)練和25%熱量缺乏但蛋白質(zhì)攝入充足的限時禁食,使年輕男子體脂降低和瘦體重得到保持的同時,上下肢肌肉力量均明顯改善[65]。這說明,間歇性禁食期間輔以運動訓(xùn)練或適當?shù)鞍踪|(zhì),可增加肌肉質(zhì)量和力量,改善力量運動表現(xiàn)。

綜上,限時、隔日和周期性禁食至多能維持肌肉質(zhì)量、力量及功能,而較難達到提高的目的,這與肌肉蛋白合成受限有關(guān)。而期間輔以運動訓(xùn)練或蛋白質(zhì)攝入則可產(chǎn)生協(xié)同作用,增加瘦體重,改善肌肉質(zhì)量、力量及功能,提升力量運動表現(xiàn)。

5 總結(jié)與展望

綜上所述,齋月禁食對無氧和有氧耐力運動表現(xiàn)均有不利影響,其可能與飲食節(jié)律紊亂、碳水化合物不足、脫水、睡眠障礙、疲勞和肌肉ATP合成速率下降,以及褪黑素、皮質(zhì)醇、IL-6分泌異常有關(guān),但齋月期間保持一定的運動訓(xùn)練量或恰當選擇運動時間可消除該不利影響;而其對力量變化的影響還有諸多矛盾之處,可能與實驗方案、實驗條件、受試者和測試項目等不同有關(guān)。限時禁食早期對無氧運動表現(xiàn)不利,而后期有所改善是機體生理適應(yīng)的結(jié)果;其對有氧耐力運動表現(xiàn)無不利影響,甚至還可能改善有氧耐力,這與代謝轉(zhuǎn)換、線粒體生物發(fā)生和脂肪酸氧化能力增強有關(guān);而限時禁食期間輔以常規(guī)運動訓(xùn)練是維持乃至提高無氧及有氧運動表現(xiàn)的可行性策略。另外,限時、隔日和周期性禁食至多能維持肌肉質(zhì)量、力量及功能,而期間輔以運動訓(xùn)練或蛋白質(zhì)攝入則可增加瘦體重,改善或提高肌肉質(zhì)量、力量及功能,提升力量運動表現(xiàn)。目前尚有以下急需解決的重要問題:①周期性和隔日禁食對無氧和有氧耐力運動表現(xiàn)的影響作用及機制知之甚少;②長期間歇性禁食對運動表現(xiàn)的影響尚不明確;③間歇性禁食對老年人、慢病患者等人群運動表現(xiàn)的影響及機制鮮有報道?；诖?未來尚需更多研究探討其對不同運動表現(xiàn)的確切機制,以進一步優(yōu)化禁食方案,為運動員、健身愛好者和慢病人群改善運動表現(xiàn),提高運動能力,提供堅實理論與實踐基礎(chǔ)。