营养因子延缓运动疲劳的机制研究进展①

2021-11-22刘旭程

当代体育科技 2021年8期

刘旭程

(扬州大学体育学院江苏扬州 225127)

运动性疲劳是指由于运动而引起的运动能力和身体功能暂时下降的正常生理现象，是运动到一定阶段必然出现的一种生理功能变化。对运动性疲劳产生机制的研究不断深入，取得了许多成果和共识。目前关于运动性疲劳机制的理论，最具代表性的假说有“衰竭学说”“内环境稳定失调学说”“堵塞学说”“保护性抑制学说”等，占主导地位的学说都认为运动性疲劳与线粒体功能的下降密不可分。剧烈运动导致耗氧量增加，加重线粒体的工作负担，破坏体内氧化系统和抗氧化系统之间的平衡，带来一系列的机体伤害。

因此，对运动性疲劳的研究不但具有重要的理论价值，而且对于指导训练和提高运动成绩都具有重大意义。该文采用文献资料法，研究发现疲劳机制可以从能量代谢、系统、器官、分子、细胞等方面进行分析，针对不同机制如何调节进行探讨，为几种营养素在延缓运动性疲劳的应用中提供理论证据。运动性疲劳的机制及具体恢复措施如下。

1 能量代谢机制

磷酸原系统、糖酵解系统和有氧氧化系统是人体运动时所必须依赖的三大能量代谢系统，三大系统相互协调，共同维持运动机能运行。能量供应系统有相对比较稳定的时间与强度阈值，如果能量在被消耗后，没有得到及时的恢复，就会导致能力衰竭，诱发运动性疲劳。

机体在进行长时间、中低强度的运动时，脂肪是能量代谢的主要物质。在氧气供应充足的条件下，脂肪酸可分解为乙酰CoA，彻底氧化成二氧化碳和水，并释放出能量。适量增加泛酸能够促进脂肪酸的氧化，为运动提供充足的能量。赵楠[1]等人研究发现，随着泛酸水平的提高，肩胛、胃周围及肾周围脂肪均有不同程度的减少，说明添加泛酸可以明显减少机体的脂肪沉积。沉积脂肪作为动物机体贮存能量的主要形式，其是合成脂肪与脂肪的代谢分解的一种平衡状态，一旦原有的平衡被打破，将会导致脂肪沉积的增加或体内脂肪的减少，从而影响动物的生理健康。脂肪沉积的减少可以使机体体重降低，进而提升运动能力。因此，在运动中添加泛酸能够促进脂肪酸氧化，为运动提供充足能量。

此外，作为人体中脂肪酸运输的载体，左旋肉碱是以乙酰基左旋肉碱的形式，通过把中长链脂肪酸向着线粒体内膜运送，来提高脂肪酸的氧化效率，进而促进能力的释放。而酰基肉碱将线粒体内的短链酰基（乙酰、丙酰、支链酰等）运送到线粒体膜外，进而可以使得加线粒体内游离辅酶A的数量得以增加，促进脂肪代谢效率，释放更多的能量。Atalay等人安排受试者在服用两种不同剂量的急性左旋肉碱后进行跑步机测试，随后抽取血样进行调查，发现3g剂量的左旋肉碱可通过增加谷胱甘肽（GSH）和硝酸亚硝酸盐（NOx）含量，并降低脂类氧化（TBARs）含量，提供强大的抗氧化作用。可见，左旋肉碱不仅是促进脂肪分解代谢的重要物质，还具有抗氧化能力，适当补充左旋肉碱能够促进能量产生、减肥和延缓运动疲劳。

2 系统机制——中枢神经系统

运动是在中枢神经系统的指挥和调节下进行的。正常情况下，中枢神经递质处于相对平衡状态，中枢神经系统处理信息需要能量，假如消耗能量与补充无法维持平衡，就会给中枢神经系统带来疲劳，处理信息的准确性也会下降，肌肉活动的效率也会下降[2]。5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）是中枢重要的抑制性神经递质，主要由色氨酸代谢而来，而色氨酸和支链氨基酸（Branched-chain amino acids,BCAA）均由同一载体转运通过血脑屏障，两者竞争与载体结合，当支链氨基酸浓度升高时，能够抑制色氨酸进入大脑中，从而机体提高运动水平。刘占东等人[3]通过测定慢性运动疲劳模型大鼠的海马组织5-HT的含量发现，慢性运动性中枢疲劳与一次性力竭模型大鼠均表现中枢5-HT的明显升高，使得老鼠的运动机能降低。

机体经过长时间运动，肌肉能够吸收血液中的BCAA，引起游离色氨酸（f-TRP）/BCAA比值升高的现象。同时，血浆脂肪酸与白蛋白结合，增高f-TRP浓度，进而增高f-TRP/BCAA的比值，f-TRP在色氨酸羟化酶等作用下转变为5-HT，使得脑内5-HT的增高占优势。

因此，补充BCAA（BCAA合成仅限于植物和微生物体内，所以人体只能从食物中获得BCAA）能够使f-Trp/BCAA比值下降，进而使5-HT的浓度降低，达到延缓中枢疲劳的目的。邱卓君[4]等人通过研究划船运动员补充BCAA对血小板5-HT2A受体的影响发现，2周大运动量训练期间补充BCAA能够改善血液BCAA含量、稳定f-Trp/BCAA比率，减少5-HT升高，从而增加耐力运动过程中身体生理、心理反应。Kutsuza T[5]等人进行人体实验研究发现，补充BCAA可避免肌肉由于训练引起的代谢性酸中毒，这同样说明补充BCAA对中枢疲劳有一定延缓作用。

3 器官机制——肌肉

机体在进行大强度运动时，体内能源物质如肌糖原消耗较快，影响肌肉的能量供应，从而产生运动性疲劳。

左旋肉碱具有抗疲劳作用，其抗疲劳作用机理主要与左旋肉碱增加肌糖原、肝糖原储备，减少运动后肌肝糖原消耗，抑制乳酸生成有关。周筱燕[6]等通过小鼠补充左旋肉碱进行抗疲劳实验，发现运动后左旋肉碱组乳酸增加较对照组明显降低（P<0.05），说明适量补充左旋肉碱能够减少运动后肌糖原耗竭，从而延缓运动疲劳。

4 细胞机制——血细胞

运动对血细胞的影响主要以细胞流变学特性和功能为主，目前有许多研究都说明，过长时间进行耐力运动，一方面会直接对红细胞带来损伤，并加速其老化过程，使其变形性被降低，会严重影响机体的运动能力和恢复能力。李翠珍[7]等人通过对大鼠的研究表明，力竭运动后即刻及1h后，检测出来大鼠红细胞变形性下降，丙二醛含量与红细胞变形性呈负相关（P<0.01），证实了运动后红细胞脂质过氧化是影响红细胞变形性的重要因素。力竭游泳后红细胞膜上脂质过氧化产物丙二醛显著升高，表明自由基的产生超过清除自由基能力，使红细胞膜损伤，影响其功能。自由基产生增加将严重损伤细胞，导致红细胞变形性和稳定性降低，缩短寿命及血液流变学的改变，进而使红细胞破碎，发生溶血，影响运动时能量的供应。

作为水溶性B族维生素的泛酸，在参与体内糖、脂肪、蛋白质代谢过程时是以辅酶（CoA）形式存在的。根据葛稳博等人的研究发现，泛酸的补充能用于抗脂质过氧化：泛酸在体内以辅酶（CoA）形式，可以使细胞质膜不受到损害，清除体内的自由基；同时促进体内合成磷脂，以促进细胞的修复，控制脂肪的新陈代谢，从而提高抗氧化能力。因此，适量补充泛酸能够抑制过氧化脂质的形成，延缓运动疲劳。

5 分子机制——乳酸

糖酵解速率会在人体高强度运动时增加，同时会生成代谢的产物乳酸堆积抑制果糖磷酸激酶活性，导致糖供能速率被抑制，并导致ATP的合成速率被放缓。而血液里面乳酸浓度的过度增高会直接降低肌肉组织与血液的pH值，导致神经肌肉节点难以传递兴奋信号，导致肌肉收缩被影响，身体产生疲劳感。因此改善肌肉组织能量供应，减少乳酸生成，将有助于缓解运动疲劳的发生，提高运动能力。

近年来研究表明，左旋肉碱是一种化学结构类似于胆碱的营养素，其主要功能是通过把长链脂肪酸向线粒体转运，协助脂肪酸的氧化过程。一般来说，左旋肉碱可以作为线粒体酰基CoA与CoA比率的调节剂，同时可以向代谢中的丙酮酸氧化过程施加刺激作用，减少乳酸生成，缓解运动时氧化应激，从而提高运动能力。Jacobs PL[8]研究发现，补充左旋肉碱可使力竭运动后血乳酸浓度降低24%。由此可见，左旋肉碱能够清除过多乳酸，延缓运动疲劳，提高运动能力。