运动前补充L-肉碱对女大学生急性400米跑血乳酸的影响

周 星



运动前补充L-肉碱对女大学生急性400米跑血乳酸的影响

周 星

南京体育学院，江苏 南京，210000。

目的：本实验研究急性400m跑前补充L-肉碱对血乳酸的生成及消除状况，分析L-肉碱对400m跑过程中机体代谢的影响情况以及抗疲劳作用。方法：招募8名普通在校女大学生设计自身前后对照实验，以400m跑为运动方案并记录跑步成绩，对比补充L-肉碱与不补充L-肉碱运动后即刻血乳酸含量生成及运动后5min、15min血乳酸含量。结果：两次400m跑时间无差异；补充L-肉碱400m跑后即刻血乳酸生成量显著低于未补充L-肉碱（P＜0.05）；运动后5min和15min血乳酸的消除量在补充和未补充L-肉碱之间不具有统计学差异（P＞0.05）。结论：（1）通过补充L-肉碱，400m跑中有氧代谢比例出现有统计价值的升高，降低了糖酵解供能的比例，使得运动后血乳酸生成量出现下降。（2）在400m跑前一次性补充L-肉碱对血乳酸消除速度无明显变化，机体抗疲劳并没有产生直接影响。

L-肉碱；400m跑；血乳酸；女大学生

左旋肉碱（L-Carnitine），又称肉毒碱或维生素BT，分子式为C7H15NO3，是一种呈白色晶体或透明粉末状的类蛋白质分子，广泛存在于动植物体内[1]。从1905年被两位俄国科学家从肌肉提取物中发现后，L-肉碱开始受到生物学家们的深入研究。100多年后，人类已逐步掌握L-肉碱的作用机制并从人类所需加以应用。在人体内，L-肉碱是使游离于细胞中的脂肪酸可以进入线粒体的唯一载体，促进已活化的脂肪酸以转运的方式穿越线粒体膜。长链脂肪酸在线粒体内进行β-氧化和三羧酸循环反应，使脂肪酸充分氧化供能，有提高人体极限运动能力的效果[2]。此外，L-肉碱可以避免长链酰基辅酶A和乙酰辅酶A在机体过度堆积而产生的不适感，能够保持人体在长时间运动后耐力水平的稳定，不会出现明显的下降，缓解疲劳。400m跑作为一项短跑运动，包括磷酸原供能、糖酵解供能以及有氧代谢供能，运动结束后血乳酸含量会较安静时明显升高，代谢过程较复杂。

根据已有的研究，L-肉碱及时有效消除运动后的疲劳的作用[7]，合理使用将对运动员竞技水平和比赛成绩都有着举足轻重的影响。同时，适当补充L-肉碱能提高人体的能量代谢情况，在无害的前提下提高练习效率，但目前结合补充肉碱对急性400m跑的研究尚没有太多。本文进行的实验中以普通女大学生为研究载体，急性400m跑前补充L-肉碱对血乳酸的生成及消除状况，分析L-肉碱对400m跑过程中机体能量代谢的影响情况以及抗疲劳作用。结合今后的发展需求，L-肉碱将能更科学广泛的应用于竞技运动训练和全民健身中，在提高脂代谢的同时有效缓解运动疲劳，拓展L-肉碱的适用范围，为进一步分析讨论L-肉碱的作用机制和临床应用提供依据。

1 研究对象与方法

1.1 实验思路

首先确定受试者为体院非体育专业普通女大学生，通过自身前后对照进行配伍设计的实验方法，结合具体的运动方案，从而对比补充L-肉碱对急性400m跑血乳酸含量生成以及消除的影响情况。

从可行性角度分析，本实验运动方案及实验分析过程中涉及的经费不多，属于可以承受的范围之内；对测定血乳酸的技术和统计学相关软件的使用均已掌握，可以保证实验的顺利进行。综上，根据实验思路，既定的实验方案能够达到研究目的，并且实验方案较为简单可行，将正式开始实施实验。

1.2 研究对象

随机招募南京体育学院运动健康科学系8名在校女大学生（平时每周有2次以上运动习惯），在实验前及实验中身体处于健康（无疾病）状态。在实验开始前记录她们的部分人体学指标，其中包括年龄（以出生日期计算），身高和体重（由受试者自行测量并进行收集），计算受试者理论上的最大心率（220-年龄）等。实验前对可能的不适感和危险进行说明，明确L-肉碱可能在人体内产生的副作用，受试者表示自愿参与研究并签订知情同意书。

表1 受试者部分人体学指标

1.3 实验方案

1.3.1 实验时间及地点 实验于2015年1月的连续两个周末进行，实验地点为南京体育学院体育场内，数据处理与分析地点在南京体育学院生化实验室。

1.3.2 实验准备 实验期间，受试者均保持既有饮食习惯及其他日常活动，心情放松愉悦；受试者在运动实验正式开始前保持平静，勿进行实验之外的身体活动。

1.3.3 运动方案 实验开始前，受试者先在原地使用同样的拉伸动作热身，时间为5min，以下肢拉伸为主，防止出现意外拉伤或其他运动损伤。之后正式进行运动，受试者以自身最快速度围绕操场进行400m跑。其中，运动的强度通过记录运动后即刻心率和前后跑步时间进行控制。根据受试者年龄等指标，受试者心率控制在160～170次/min之间，达到短时间大强度（即达到最大心率的80%）运动，同时，前后两次400m跑的时间相差不超过1s。

表2 8名受试者两次跑步时间记录 单位：s

表3 受试者心率记录 单位：次/min

受试者前一次运动采取不补充肉碱只服用安慰剂（蒸馏水），后一次运动于补充肉碱后进行。为避免外界各种不可抗因素影响，同样的运动方案采取间隔一周实施，这一周的时间为乳酸清空期，避免对照运动后乳酸残留量对实验组产生不必要的影响。此外，实验过程中还应随时观察受试者跑步姿势等，准备好相应的应急方案，以防止任何意外发生。

1.4 肉碱补充方法

实验准备阶段，受试者保持原有饮食习惯。结合肉碱的半衰期时间，受试者在运动实验开始前40min同时服用左旋肉碱，剂量依据为：成人推荐肉碱用量为0.5-1g/日[6]。于药店购入每粒含有500mg的纯左旋肉碱的胶囊，根据说明书中的服用剂量受试者每人每次服用1粒。

1.5 测定指标及方法

运动实验开始前，受试者保持身体和心情平静状态下测量其安静时血乳酸值；

400m跑结束后，受试者均在原地采取坐位休息放松，测量受试者运动结束即刻、5min、15min的血乳酸含量；

实验过程中采集受试者的指尖血，将采集到的血样妥善保存，之后使用杨氏改良法进行血乳酸的定量检测。

1.6 统计学分析

收集相应数据，求出平均数和标准差，采用（Mean±SD）表示，对数据使用SPSS 统计分析软件进行统计。根据实验设计方案，结合t检验对组间各指标实验前后差异的显著性进行对比分析，显著性的检验水平选取生物学检验通常采用的p=0.05。

2 结果与分析

表4 受试者血乳酸测量值 单位：mmol/L

图1 运动后血乳酸变化趋势

在Excel中，计算所收集数据的平均数和标准差，并以平均数为指标做出运动后血乳酸变化趋势图（如图1所示），之后对同一受试者补充L-肉碱与否进行400m跑血乳酸生成及消除值进行统计。使用统计软件SPSS13.0对以上数据进行相应分析操作，得出如下分析结果：

2.1 运动后血乳酸的变化趋势

采用配对T检验统计，比较补充L-肉碱时运动前后的差异、运动后5min与运动后即刻的差异以及运动后15min与运动后即刻的差异。

表5 运动后即刻血乳酸生成量与安静时的差值 单位：mmol/L

结果显示：运动前后、5min和运动后即刻、115min和运动后即刻存在显著差异（p<0.05），运动后即刻高于安静、运动后5min低于运动后即刻、运动后15min更加低于运动后即刻。表明运动结束即刻血乳酸的含量与安静时相比明显升高，是由于400m跑过程中糖酵解代谢产生的；而400m跑后5min、15min血乳酸显著下降，具有统计学意义的，有价值继续进行深入分析。

2.2 运动后即刻血乳酸的生成量

统计运动即刻血乳酸的生成量与安静时的差值，计算出运动后即刻血乳酸的生成量。依据本实验的设计方案，本实验样本量偏小和自身前后对照计，需要先对数据进行方差齐性检验，并且数据满足正态性检验即可使用T检验完成统计分析的过程。

由于样本量较小，选择先在SPSS软件中使用S-W检验，分析后发现Sig.值大于0.05，说明差异没有到显著水平，即数据呈正态分布。再进行方差齐性检验，发现本组数据方差相齐，可使用独立样本T检验对组间差异进行统计分析。现分析如下表：

表6 运动后即刻血乳酸生成量与安静时的差值 单位：mmol/L

结果显示，400m跑后即刻补充肉碱的血乳酸生成低于未补充肉碱统计学意义（P＜0.05），说明补充L-肉碱对急性400米跑后即刻血乳酸生成量有影响。

L-肉碱被证实能辅助游离脂肪酸进入线粒体进行代谢，可在一定程度上刺激脂肪酸氧化，也就是说L-肉碱能够直接影响的代谢过程是脂肪供能系统。Brevetti在实验中发现，乳酸在运动中的生成量会由于左旋肉碱的补充效果而出现减少；根据王秋灵的实验发现，小鼠一次性游泳至力竭的时间会受到补充L-肉碱的影响，出现时间显著延长的情况。Vecie等人进行的一项双盲对照的交叉试验中发现，试验组的受试者补充1L-肉碱后，踏车运动试验后血乳酸水平显著降低，最大吸氧量升高[8]，运动能力提升。

对400m跑而言，其最主要能量来源是乳酸能供能系统，运动后血乳酸值会出现明显升高，与之相对应的速度耐力素质是成绩提高的关键[11]。依据现有的实验研究，想要提高乳酸能供能能力的重点在于提高机体产生乳酸的能力，增强机体对乳酸的耐受力同时加快消除乳酸的速度，从而高效率缩短自身400m跑时间，改善机体的供能结构。

外源性补充L-肉碱增加肌肉中肉碱的浓度，可以节省糖原同时增加脂肪酸的氧化情况，达到刺激丙酮酸氧化的目的，从而减少乳酸的生成，即机体内脂肪酸供能和糖酵解供能之间的供能比会发生相应的变化。通过系统性的训练，身体对血乳酸的耐受力能出现相应提高，能促进糖酵解系统的供能能力。运动后血乳酸浓度与机体的运动时间及运动强度相关，可以通过血乳酸含量来初步评价运动训练的强度是否有效。在400m跑中的供能方式是以糖酵解为主，通过血乳酸生成量的减少可以作为反向指标来说明：补充L-肉碱的情况下，推测有氧氧化在机体供能过程中所占比例提升，即L-肉碱在400m跑中对人体供能生化过程产生影响。在无氧代谢生成乳酸的过程中，L-肉碱有加快血乳酸消除的作用，可以在一定程度上提高机体的无氧运动能力。一方面，L-肉碱对有氧氧化和无氧酵解供能比例有影响作用，减少血乳酸的生成量；另一方面，L-肉碱即时起到消除乳酸的效果。有研究表明，L-肉碱的抗疲劳作用体现在加快疲劳消除的速度上[3]。乳酸较长时间在人体内堆积，人体主观上会感受到肌肉有酸痛感，拉伸肌肉时症状会加剧，是机体疲劳的一种反映。因此，血乳酸也可以作为评价机体疲劳程度的效应指标。从血乳酸生成量的减少这个角度而言，不排除是由于补充L-肉碱而导致血乳酸消除的加快起到缓解疲劳的作用。

2.3 运动后5min、15min血乳酸的消除量

血乳酸的消除量通过运动结束即刻分别与运动后5min、15min血乳酸含量之间的差值（绝对值）体现。统计时同样先对数据进行正态性分布检验和方差齐性检验，发现本组数据符合T检验的前提要求，后使用独立样本T检验进行统计分析。现分析如下表：

表7 运动后血乳酸消除量 单位：mmol/L

结果显示，运动后5min和15min血乳酸的消除量在补充肉碱和未补充肉碱之间不具有统计学差异（P＞0.05），说明L-肉碱作为实验中的影响因素，对运动后血乳酸的消除情况没有统计学意义上的差别。

血乳酸在机体内的消除途径主要包括彻底氧化分解，重新合成葡萄糖等糖类，以及转变为脂肪酸等其他物质这三种方式。根据实验数据，推测L-肉碱在血乳酸的消除过程中并没有产生直接的影响作用。有实验证明乳酸清除率可以通过提高机体的有氧代谢能力得到加快。由本实验结果可以推测，急性补充L-肉碱对机体的有氧运动能力并没有直观上的促进作用。原因不排除L-肉碱对机体运动能力的影响需要在一个更长的时间周期内进行适量外源性补充L-肉碱，同时，能充分发挥L-肉碱在人体内效果的是目前被更加广泛、深入研究的长时间有氧运动。

作为一种极限强度且较为复杂的短跑运动项目，400m跑在竞技赛场上的关注度一直很高也一直是研究的难点所在。据现有对运动员的研究表明，高效率的磷酸原供能的持续时间只有6—8s，在400m跑中供能比例为20～25%；糖酵解系统供能时间较长，占400m跑总能量的55～65%，在此期间内，血液内乳酸浓度将会出现明显提升[15]；此外，400m跑过程中还有15～25%能量通过有氧代谢提供，其本身的供能效率最低持续时间也不长，但也不能忽略其影响。而针对未经历过系统训练的普通大学生，400m跑的速度与素质较高的专业运动员之间相差较大，有氧代谢供能所占比例会更高。参考2010年起实施的《运动员等级标准》中的数据，女子二级运动员400m跑的成绩约为1min3s，与本实验中受试者成绩相差较大。

根据原有假设，乳酸的消除情况可以通过乳酸清除率反映，良好的乳酸清除率可以通过合理安排有氧训练出现提升。补充L-肉碱后，配合适量运动，人体有氧氧化和无氧代谢能力提高，血乳酸的消除速度应该会相应加快，但血乳酸消除速度并未达到预期的加快，有如下几个方面控制的不够明确，可能对实验结果产生影响，包括运动过程中对心率及运动强度的监控不够完善，未进行实时监控；实验样本数量过少，导致实验结果具有一定偶然性；受试者机体对补充L-肉碱反应并不敏感，一次性补充微量L-肉碱对机体的影响程度过小；L-肉碱的补充量、频率及时间的把握存在偏差，正常情况下补充L-肉碱需要一个更长的适应周期，并配合上运动量足够的训练周期，此次补充L-肉碱未能高效地在人体代谢过程中充分发挥作用。目前研究认为，运动员补充L-肉碱更有目的性，为了有效提高运动成绩，可采取额外补充L-肉碱的方式，而对于普通人来说不是必要的。但运动员对肉碱的需要量可能超过一般人，而且这种肉碱的缺乏容易通过口服肉碱的方式而得到解决，但在本次急性400m跑中并未发生。

左旋肉碱已被广泛添加于日常保健食品中，能够有效达到提高运动员耐力运动成绩和减缓疲劳的效果。不少研究表明，补充L-肉碱可以提高体能状态，延缓运动疲劳的发生。L-肉碱对人体同样具有促进体力恢复，减轻疲劳程度，保护心肌和骨骼肌细胞的作用。而且，长期的耐力训练和补充 L-肉碱具有协同作用[6]，但L-肉碱的抗疲劳作用在此次以血乳酸为指标的试验中体现的并不明确。针对目前已发现的问题和论文中暂时无法回答的疑问，将通过再次查阅资料和阅读文献的方式，对现有的结论进行补充说明，希望能有其他的学者进行高水平的实验进行深入研究。

3 结 论

（1）运动前补充L-肉碱对急性400m跑后血乳酸的即刻生成量出现显著性降低，具有统计学意义，推测：通过外源性补充L-肉碱的方式，400m跑中有氧代谢的比例出现有统计价值的升高，降低了糖酵解供能的比例，使得运动后血乳酸生成量出现下降。

（2）运动前补充L-肉碱对急性400m跑后5min、15min血乳酸的消除速度没有差别，不具有统计学意义，推测在400m跑前一次性补充L-肉碱对机体抗疲劳并没有产生直接影响。

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[2] 段宝林.L-左旋肉碱对有氧运动与无氧运动能力的影响[J].搏击·武术科学，2009，6（10）：85~86.

[3] 周筱燕，陈 静，刘常秀，等.左旋肉碱抗疲劳实验研究[J].热带医学杂志，2011，11（07）：740~742.

[4] 蔚 兵，李 婷.左旋肉碱对以无氧运动为主运动员控体重的影响[J].预防医学论坛，2007，13（01）：6~8.

[5] 朱红军，毛志晨.高水平运动员与普通大学生400m跑后血乳酸和血氨的变化研究[J].南京体育学院学报（自然科学版），2008，7（03）：12~14.

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[8] 于晓楠.长链脂肪醇和L-肉碱对小鼠抗疲劳效果研究[J].中国公共卫生，2004，20（11）：183.

The Effect of L-carnitine Supplement to Blood Lactic Acid after 400-meter Race in Female College Students

ZHOU Xing

Nanjing Sports University, Nanjing Jiangsu, 210000, China.

Objective: This experimental studied the generation and elimination of blood lactic acid after acute 400-meter race by L-carnitine supplemented.It analyzed the effect of L-carnitine in metabolism of body during 400-meter race.Methods:Eight female students were randomly selected from universities. Self-control was adopted in this experiment.The differences of the blood lactic acid between no L-carnitine supplement and L-carnitine supplement in 400-meter-race were compared among the moment of running off，after running 5minutes and after running 15minutes. Results:There was no differences between twice 400-meter races. It showed that formation amount of blood lactic acid with L-carnitine supplement was lower than no L-carnitine supplement after 400-meter race（P＜0.05）.The elimination of blood lactic acid didn’t have statistical significance after exercise 5 minutes and 15 minutes（P＞0.05）.Conclusion:1.The proportion of fatty acid metabolism was raised after L-carnitine supplement,which decreased the proportion of glycolosis system.2.The supplement of L-carnitine before acute 400-meter race didn’t have any chance on blood lactic acid or the function of anti-fatigue.

L-carnitine; 400-meter race; Blood lactic acid; Female college students

G804.7

A

1007―6891（2018）01―0018―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2018.01.05

2016-12-30

2017-11-03