间歇性禁食对运动表现的影响及机制*

华孔雪, 庞文琪, 侯欣茹, 李春艳,2, 钱帅伟,2△

1武汉体育学院运动医学院,武汉 430079 2武汉体育学院运动医学院运动训练监控湖北省重点实验室,武汉 430079

间歇性禁食是禁食和进食交替进行的一种饮食模式,主要包括隔日禁食、限时禁食、周期性禁食和斋月禁食等。隔日禁食指的是24 h禁食和24 h自由饮食交替进行;现还有一种改良隔日禁食,不同点是在禁食日可吃25%基础能量的食物[1]。限时禁食指在一天中指定时间内禁食,常用的是一天16 h禁食。周期性禁食指1周内有1～2 d禁食和5～6 d自由饮食,常用的是5∶2禁食(即5 d自由饮食,2 d禁食)。另外,还有一种斋月禁食,是间歇性禁食的特殊形式,斋月是伊斯兰教农历的第9个月,每年在这个月里穆斯林从日出到日落,不能进食饮水,这种饮食模式持续1个月。间歇性禁食的主要目的是间歇性减少能量摄入,改变能量来源的周期性变化,以实现重新调整机体供能方式、促进代谢转换、优化能量利用等一系列生理过程。间歇性禁食期间,机体糖异生增强,脂肪氧化增加,酮体产生和游离脂肪酸增加,以供组织细胞利用,从而适应新代谢模式下的生命活动。近年来,间歇性禁食已逐渐进入人们视野,其对肥胖、糖尿病、心血管疾病、肿瘤和神经退行性疾病的积极防治效果已被充分证实[2-4],但对运动表现的影响及机制却知之甚少。鉴于此,本文总结分析间歇性禁食对不同运动表现(无氧运动、有氧耐力运动和力量变化等)的影响作用及关键机制,可为运动员、运动爱好者及慢性病患者优化营养膳食方案、合理选择间歇性禁食及科学进行运动提供理论参考。

1 间歇性禁食影响运动表现的能量转换机制

无氧运动主要依靠磷酸原和糖酵解系统供能。磷酸原系统是由三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(CP)水解反应构成的供能系统。短时间、大强度运动可使肌肉消耗ATP快速分解供能,为维持ATP含量,CP在肌酸激酶(creatine kinase,CK)作用下再合成ATP,以保证能量连续供应。该系统作为大强度运动的快速供能途径,虽然仅能维持6～8 s,却是不可替代的能量供应系统。因此,提高肌肉磷酸原储备量和ATP再合成速率极其重要。间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]。另据报道,间歇性禁食虽不能增加肌肉ATP含量,但期间联合高强度间歇运动能使ATP合成酶活性增加50%[6]。因此,间歇性禁食期间运动是阻止肌肉ATP合成下降,进而提升无氧运动表现的重要策略。糖酵解系统是糖原或糖在无氧条件下,经一系列酶促反应,生成乳酸并释放能量,供肌肉利用的能源系统。该系统可长时间高速供能,并能维持2～3 min,但其副作用是产生乳酸,并导致肌肉疲劳和运动能力下降。据报道,间歇性禁食早期,肝糖原和肌糖原贮备耗竭,但后期可出现燃料适应,糖异生增加阻止骨骼肌和肝脏糖原储量下降[7]。另有报道,8周隔日禁食结束后,小鼠肝脏和骨骼肌糖原储备增加,这可能是糖异生增加和机体生理适应的结果[8]。4周隔日禁食可上调成纤维细胞生长因子21(fibroblast growth factor 21,FGF21)水平,进而激活胰岛素受体底物(insulin receptor substrate 1,IRS1)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt/PKB)胰岛素信号通路,增加肝脏和骨骼肌糖原含量[9]。因此,间歇性禁食早期肝糖原和肌糖原贮备逐渐耗竭,但后期可出现生理适应,其贮备能力逐渐恢复。

有氧耐力运动主要靠有氧氧化系统供能。有氧氧化系统是糖、脂肪和蛋白质在氧供应充足时氧化分解,生成二氧化碳和水,并释放大量能量的供能系统。尽管该供能最大输出功率仅为糖酵解系统的1/2,但因其贮备丰富(尤其是脂肪酸),所维持运动时间较长,是有氧耐力运动的主要能源。间歇性禁食可触发代谢转换,肝糖原储量耗竭,机体供能从葡萄糖氧化转向脂肪酸氧化,代谢从储存和合成脂肪转为脂肪动员,脂肪组织大量分解,血液游离脂肪酸增加,脂肪酸β氧化增加,酮体生成增加,脂肪酸和酮体利用增加可减少糖类消耗,将其供给必须使用糖原供能的脑和红细胞,以维持血糖稳定[10]。

力量/肌力是肌肉在紧张或收缩时表现出的一种能力,或是肌肉收缩克服或抵抗阻力并完成运动的能力。力量变化受骨骼肌质量(蛋白质代谢)及功能等因素影响[11]。据报道,4周隔日禁食可使骨骼肌Akt磷酸化介导的蛋白质合成机制障碍,造成骨骼肌横截面积及质量下降[12]。提示该禁食可能导致能量负平衡,使蛋白质分解增加,合成减少,进而影响骨骼肌质量。但也有研究表明,4周周期性禁食不影响肌肉横截面积及肌肉质量,这与其激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)/UNC-51样激酶1(UNC-51-like kinase 1,ULK1)通路诱导骨骼肌自噬有关[12]。2周隔日禁食可降低健康受试者骨骼肌哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin protein,mTOR)磷酸化,但对Akt磷酸化及骨骼肌蛋白质代谢无影响[13]。另有证据显示,间歇性禁食超过30 h可使蛋白质分解增加[14],而限时和改良隔日禁食的禁食时间均小于30 h,故其可保持骨骼肌质量。另外,间歇性禁食期间辅以运动训练或摄入蛋白质是维持乃至提高骨骼肌质量、力量及功能的最佳策略。

2 间歇性禁食对无氧运动表现的影响及机制

2.1 斋月禁食

斋月禁食作为间歇性禁食的特殊类型,可对无氧运动表现产生不利影响。有研究称,斋月禁食对未受过训练的年轻穆斯林男性高强度力量、柔韧性和敏捷性等身体素质有不利影响[15]。可能是斋月禁食导致碳水化合物摄入缺乏、肌肉能量耗竭(如ATP合成速率下降)、脱水和睡眠不足等,均间接影响无氧运动表现。男性受试者间歇性禁食3 d(类似斋月禁食),其短跑速度和腿部垂直刚度降低,导致重复冲刺成绩下降,故建议通过提高肌肉力量来保持较高的垂直刚度,以抵消该禁食模式的负面影响[16]。另据报道,斋月禁食对早上8点和下午18点高强度无氧运动表现有轻度到中度负面影响,在晚上禁食结束时训练21点则无负面影响,因而推测21点是斋月禁食期间进行急性高强度运动的最佳时间[17]。晚上运动表现较好可能因为运动员已摄入食物和水,能满足高强度运动的糖原需求;此外个人情绪和主观努力因晚上解除禁食也会发生积极改变,因而运动员能发挥更好。但晚上运动或许会影响睡眠,进而影响第2天运动表现。但亦有研究显示,斋月禁食对早上Wingate无氧功率表现无影响,而对下午和晚上Wingate无氧功率表现不利,这可能与无氧运动的昼夜节律改变有关[18]。可知,斋月禁食对无氧运动表现的影响亦可能与一天中的时间节律变化相关。还有研究证实,斋月禁食可降低男性受试者手臂和腿的最大无氧能力,但在斋月最后一周开始恢复[19]。上述研究观察到斋月期间无氧运动能力下降,可能因为斋月禁食作为一种特殊的禁食模式,持续时间较长(30 d)且仅在日出前与日落后进食,导致运动员食物摄入减少、机体脱水和睡眠不足;饮食模式和昼夜节律的变化也能对生理和心理造成干扰,从而对无氧运动表现产生不利影响[20]。另外,由于斋月以阴历时间为依据,每年开始时间和不同国家地理位置不同,都会影响禁食持续时间,如果发生在温带地区的夏季,禁食时间将高达18 h[21]。白天不能饮水比禁食对运动表现影响更严重,尤其是在夏季训练和比赛时。脱水会影响运动表现,导致注意力和警觉性降低,主观疲劳感和运动中受伤风险增加[22-23]。但也有研究认为斋月禁食对无氧运动表现并无不良影响。据报道,斋月禁食对高强度无氧训练条件下的运动强度无不良影响,因而运动员能维持高强度运动,斋月快结束时,运动员能保持最大运动能力[24]。可能因研究对象是优秀青年足球运动员,能积极主动参与训练,同时具有应对斋月训练的策略。斋月禁食对优秀柔道运动员有氧和无氧运动表现无明显负面影响,表现为斋月期间30 m短跑成绩、多级折返跑测试、深蹲跳跃和下蹲跳均无显著变化,仅30 s跳跃测试平均功率略有下降,这与受试者斋月期间保持常规训练负荷和充足能量摄入有关[25]。另据报道,斋月禁食对男性优秀力量运动员无氧能力、身体成分和乳酸清除率均无不良影响,其前提是在斋月期间保持与斋月前相同的训练量,每日营养和水供给充足,睡眠良好[26]。提示,斋月期间进行适当训练对维持无氧运动表现尤为重要。

总体而言,斋月禁食可对无氧运动产生不利影响,其原因可能为:①与正常饮食节律相悖,导致饮食节律紊乱,生理适应性下降;②导致碳水化合物不足、脱水、睡眠不足、疲劳和肌肉ATP合成速率下降等。但需指出的是,斋月期间保持一定训练量和充足能量供应可抵消该不利影响。

2.2 限时、隔日、周期性禁食

限时禁食是一种与斋月禁食不完全相同的禁食模式,其对无氧运动表现的影响亦有所差异。10 d热量限制40%的间歇性禁食(类似限时禁食)期间,长时间高强度骑行运动能力持续下降,但在间歇性禁食快结束时(即第10天)其运动能力有所恢复;Wingate无氧能力在刚开始时减弱,但从第4天开始呈恢复态势[7]。提示,间歇性禁食期间,机体可能有一个燃料适应期,且表现为最大无氧功率(最大爆发力)适应期较短,而长时间高强度力竭运动适应期较长。另外,高强度运动主要依赖糖无氧酵解,需要肌糖原快速分解供能,而在间歇性禁食期间碳水化合物缺乏,能量供应不足,因而在前几天运动表现较差;此外乳酸积累可导致肌肉疲劳,影响能量代谢相关酶活性,进而影响运动表现。另据报道,4周限时禁食可提高健康男性体育生(每天保持常规训练量)Wingate平均功率和总功率输出,使运动时间改善幅度大于1 s,但仅坚持1周则对Wingate无氧表现无明显疗效[27]。提示Wingate无氧表现的生理适应与禁食持续时间、常规训练量有关。有研究称,14名女性限时禁食期间进行高强度间歇训练可提高跳跃能力,减少体脂,保持肌肉质量,改善无氧运动表现,这与间歇性禁食期间保持一定训练量有关[28]。这说明,限时禁食早期无氧运动表现会受一定影响,而后期有所改善是机体生理适应的结果。另外,限时禁食与常规运动训练结合是维持乃至提高无氧运动表现的有效策略。有学者提出“昼夜节律假说”来解释间歇性禁食对机体代谢益处的机制[29]。据此认为,限时禁食对人体代谢和运动表现的好处可能为:进食时间遵循自身生物节律,骨骼肌、肝脏和胰腺等外周时钟正常运转,促进血糖稳态形成,减少脂肪堆积,增加健康益处。

综上,限时禁食早期对无氧运动表现有不利影响,而后期有所改善是机体生理适应的结果,而限时禁食与常规运动训练结合是维持乃至提高无氧运动表现的可行性策略。目前尚缺少周期性禁食和隔日禁食影响无氧运动表现的相关研究或证据。

3 间歇性禁食对有氧耐力运动表现的影响及机制

3.1 斋月禁食

斋月禁食可降低有氧耐力运动表现。有研究表明,斋月禁食后青少年足球运动员速度耐力、有氧能力和跳跃高度明显下降,3000 m跑时间增加,但短跑速度和敏捷性保持不变[21]。有研究称,斋月禁食可降低中长跑运动员膝关节最大随意收缩和5000 m跑步成绩,但不影响最大摄氧量(VO2max)和跑步效率[30]。另据报道,斋月禁食可减少男性跑步者60 min连续耐力跑(65% VO2max预定负荷跑和计时跑各30 min)的距离[31]。另有报道,斋月期间,将近70%足球运动员的体能和运动耐力下降;运动耐力在斋月结束时下降20%左右,但有10%的下降会在斋月结束后两周内恢复[32]。可见,斋月禁食不利于足球和中长跑运动员有氧耐力运动表现提升。原因可能是斋月期间饮食习惯改变、睡眠不足和训练强度降低,以及中枢性疲劳导致运动技能控制不佳。类似研究发现,32名中长跑运动员斋月期间睡眠质量较差,有氧耐力表现下降,此外对于要兼顾运动训练和工作的运动员其有氧耐力表现下降更明显,而睡眠质量较好者则相反[33]。因此,斋月期间考虑提高运动员耐力运动表现时要减少训练以外的活动,以减轻体能负担。另外,由于斋月期间夜间进食,可能使昼夜节律紊乱,影响睡眠质量,导致白天注意力不集中,影响有氧耐力表现;而睡眠质量较高者,其有氧耐力表现较好。另有报道,斋月禁食对未受过训练年轻穆斯林男性有氧运动表现有不利影响,斋月禁食后VO2max明显减少,其原因是斋月期间静脉回流受阻,儿茶酚胺释放受抑制,交感神经张力下降,导致血压、心率和心输出量下降;以及肌糖原储备不足、缺水、睡眠不足、肌肉受损等[15]。还有研究显示,31 d斋月禁食可使中长跑运动员有氧耐力能力下降,并伴血浆游离脂肪酸、儿茶酚胺和白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)增加,褪黑素减少[34]。其中,斋月期间饮食模式改变、脱水、疲劳感增加和睡眠障碍是有氧耐力表现下降的主因。斋月期间碳水化合物缺乏,不足以供应耐力运动员日间训练所需,此时会大量动员脂肪供能,血浆游离脂肪酸、儿茶酚胺和IL-6增加,并升高血糖,维持运动所需。IL-6具有催眠作用,与睡眠和困倦有关,其升高可加重白天困倦,进而影响运动表现。有研究显示,夜间睡眠不足会导致血浆IL-6分泌增加和皮质醇分泌减少,从而出现白天困倦,并影响警觉性;当午睡2 h后,IL-6分泌减少和皮质醇分泌增加,可提高警觉性,并对有氧耐力表现有一定益处[35]。皮质醇是一种应激激素,一般在早晨较高,随后逐渐下降,适当午睡可升高皮质醇水平,以应对斋月期间各种压力。因此斋月期间运动员应适当午睡,以减少睡眠不足带来的不利影响,这或许是斋月期间维持或保持有氧耐力能力的策略之一。这表明,斋月禁食因其特殊的禁食模式,可对有氧耐力运动表现产生不利影响。

但亦有证据表明,斋月禁食对有氧耐力运动表现并无不利影响,甚至还可能改善运动表现,但前提是斋月期间坚持运动训练或恰当选择运动时间。有研究证实,斋月期间观察到VO2max无显著变化,心率降低,对中等强度次级量有氧运动表现无明显影响[36]。另有研究表明,年轻男足运动员斋月禁食结束后两周的耐力运动表现明显提高[37]。这可能是斋月期间坚持运动训练的结果。另据报道,斋月期间优秀长跑运动员达到精疲力竭的时间和最大跑速得到改善,VO2max和身体成分无明显变化[38]。这可能是由于优秀运动员能更好应对不利环境,且训练量适当可降低脱水风险,有助于维持高质量训练。研究表明,年轻足球运动员斋月结束时最大短跑距离和速度均提高,并对有氧能力和身体成分无负面影响[39]。因此,斋月期间保持适当训练量、充足睡眠和水分营养供给,能阻止或缓解其对有氧运动表现的不利影响。另外,斋月禁食影响有氧耐力表现与运动时间选择亦有关联。有研究让20名中长跑运动员分别在9点、14点和22点训练,观察斋月禁食对VO2max、力竭时间和3000 m跑成绩的影响,发现下午训练更能提高有氧耐力表现[40]。其原因可能是下午训练时肌肉温度升高,游离脂肪酸利用增加。但另一研究却与之相反,10名青少年足球运动员在斋月期间有氧和无氧运动表现在7点表现优于17点,斋月禁食对早上运动表现无负面影响[41]。其原因可能是,早上训练身体已充分休息,已恢复到最佳水平,且此时体内碳水化合物充足,而下午因疲惫、饥饿和睡眠不足等可影响运动能力。上述结果不一致可能与实验设计、受试者和测试项目等不同有关。

可见,斋月禁食可对有氧耐力运动表现产生不利影响,可能与其导致脱水、肌糖原储备不足、疲劳、睡眠障碍等,以及褪黑素和皮质醇分泌减少、IL-6分泌增加有关。但斋月期间坚持运动训练或恰当选择运动时间可缓解其不利影响。

3.2 限时、隔日、周期性禁食

限时、隔日和周期性禁食等模式与斋月禁食有所不同。但目前研究主要集中于限时禁食对有氧耐力表现的影响。4周限时禁食可降低男性耐力跑步者脂肪量,维持瘦体重,降低二氧化碳排出量(VCO2)和血乳酸含量,但不影响10 km耐力跑成绩[42]。8周限时禁食对男性中长跑运动员耐力跑步成绩无不利影响,且呼吸交换率、血乳酸浓度、心率、VO2max和跑步经济性,以及血浆葡萄糖、胰岛素和三酰甘油浓度等代谢指标均不受影响,但体重却因能量摄入减少而下降[43]。提示,该限时禁食对有氧耐力运动表现和代谢指标无不利影响可能与禁食期间保持常规训练量有关。另据报道,限时禁食可提高VO2max,这可能与该禁食模式下运动通过交感神经使心输出量增加和骨骼肌脂肪氧化能力增强,以及其通过沉默信息调节因子(silent mating type information regulation 2 homolog 1,SIRT1)和AMPK磷酸化诱导线粒体生物发生有关[5]。还有研究表明,与碳水化合物供应充足相比,隔夜禁食(类似限时禁食)可降低男性自行车运动员短跑间歇运动的运动强度和运动量,但却能改善有氧能力(峰值耗氧量:VO2peak)和高强度有氧耐力(85%VO2peak的力竭时间),其原因可能是碳水化合物供应受限导致肌糖原含量增加和AMPK/过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α,PGC-1α)通路激活[44]。有研究称,限时禁食能降低优秀自行车运动员体重,保持瘦体重,减少炎症标志物和脂肪量,增加脂联素水平,但对有氧运动表现无不利影响[45]。其原因可能是脂联素能激活骨骼肌AMPK,刺激脂肪酸氧化,减少肌肉中脂肪积累,维持有氧耐力表现。这说明,限时禁食在减脂和保持瘦体重的同时,对有氧耐力表现并无不利影响。目前尚未有隔日禁食、周期性禁食影响有氧耐力表现的相关研究或报道。

需要指出的是,间歇性禁食辅以运动训练更能改善有氧耐力运动表现。8周隔日禁食联合耐力训练更能使小鼠运动耐力显著提高,呼吸交换率降低,脂肪酸代谢和酮类合成增加,这与骨骼肌线粒体生物发生、细胞抗应激和自噬通路激活有关[46]。2个月隔日禁食与高强度间歇训练协同作用可有效控制大鼠体重,增加肌肉质量和横截面积,增加棕色脂肪组织质量,提高耐力运动表现,这与ATP合酶(F0F1-ATPase)、呼吸链复合体和线粒体质量增加有关[6]。另外,该协同作用中的间歇性禁食主要负责降低内脏脂肪,高强度间歇运动主要负责增加骨骼肌质量,因而能减脂降重,保持瘦体重,增强肌肉力量,改善有氧耐力表现。长期限时禁食结合有氧运动可抑制肌肉蛋白分解,进而保持或增加肌肉力量,还可改善脂质代谢,保持瘦体重,这与棕色脂肪组织线粒体内膜解偶联蛋白1(uncoupling protein 1,UCP1)介导的产热增加和脂肪消耗增多有关[47]。另外,隔日禁食可能通过激活白色脂肪组织中的蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)通路,促使UCP1表达上调[48],脂肪酸β氧化增加来改善脂质代谢,增加运动时的能量来源,防止脂质过氧化和肌肉损伤,同时能增加肌肉线粒体数量。线粒体含量增加是肌肉对运动的良好适应,可对肌肉运动表现产生积极影响,当隔日禁食与运动结合时,热量限制与能量消耗同时发生,触发代谢转换,提高肌肉线粒体代谢效率,进而改善有氧耐力表现[49]。可见,运动作为间歇性禁食期间的一种辅助刺激,可增强训练适应性,协同提高有氧耐力表现。

综上,限时禁食对有氧耐力表现无不利影响,甚至还可能改善有氧耐力,这与代谢转换、线粒体生物发生和脂肪酸氧化增强有关。而间歇性禁食辅助以运动训练则是提高有氧耐力表现的有效策略。目前尚未有隔日及周期性禁食影响有氧耐力表现的相关研究或报道。

4 间歇性禁食对力量变化的影响及机制

4.1 斋月禁食

斋月禁食对力量变化的影响与肌肉质量及功能有关,并可能受脱水、脂肪量降低和瘦体重增加,以及肌肉收缩时能量代谢和肌肉缓冲能力改变等因素影响[5]。有研究显示,斋月期间脱水导致中枢神经系统运动单位募集能力下降,此外运动时出汗也会导致大量电解质流失,降低神经肌肉功能[50]。另有报道,斋月禁食第1周膝关节伸肌最大自主等长收缩和自主激活水平下降,最大肌力降低,这与中枢神经系统运动单位募集不足有关,而第4周未见肌力持续下降,说明机体对斋月禁食可能存在生理适应[51]。但也有证据表明,斋月禁食不影响穆斯林男性肌肉力量,与斋月前后一个月相比,神经肌肉效率、最大力量和相关电活动等均无显著差异[52]。斋月禁食对女性力量变化的影响亦有所不同。年轻女子手球运动员在斋月最后1周最大立定投球速度测试时间缩短,但无氧冲刺跑步力量显著下降,疲劳指数和嗜睡增加[53]。提示斋月禁食可能通过增加肌肉损伤和疲劳程度,使肌肉力量下降。另有研究表明,斋月禁食可改善下午(而非早上)的垂直跳跃高度[54]。提示,其与肌肉力量的关系可能与昼夜节律变化有关。还有研究显示,斋月期间减少阻力训练量能提高足球运动员肌肉力量,改善运动表现,而对于继续维持较高训练量的足球运动员未有肌肉力量变化,甚至略有下降,这可能与斋月期间白天食物和水摄入受限有关[55]。因此,斋月期间需适当调整训练量,保证肌肉力量及功能正常发挥。

综上,斋月禁食对肌肉力量变化及功能的影响还有诸多矛盾之处,这可能与实验方案、实验条件、受试对象和测试项目等不同有关。

4.2 限时、隔日、周期性禁食

限时、周期性和隔日禁食对肌肉力量的影响与斋月禁食有所不同。有研究称,12周限时禁食不影响年轻和老年男性肌力,且在保持体能的同时,还可减少全身炎症和免疫衰老相关慢性病[56]。8周限时禁食对大鼠比目鱼肌、腓肠肌、胫骨前肌和股四头肌等骨骼肌的相对质量均无明显影响,且能维持瘦体重和最大负荷能力[57]。提示,限时禁食对骨骼肌质量和肌力无不利影响。4周周期性禁食在降低大鼠体脂含量、有效控制体重的同时,还可通过骨骼肌AMPKa磷酸化激活其下游ULK1自噬通路,清除损伤及衰老蛋白质及细胞器,增强骨骼肌代谢适应,维持骨骼肌质量及功能[12]。提示,长期周期性禁食下,机体处于负能量平衡,AMPK作为能量代谢的关键调节分子,可通过AMPK/ULK1诱导的自噬,实现骨骼肌蛋白质合成与分解平衡,维持骨骼肌质量、力量及功能完整性。4周隔日禁食在降低大鼠体重及体脂含量的同时,还可下调骨骼肌Akt、p-Akt蛋白表达,抑制骨骼肌蛋白质合成,减少肌肉横截面积和肌肉质量[11]。但4周改良隔日禁食(禁食日摄入25%基础能量)可激活Ⅲ型纤连蛋白结构域包含蛋白(fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5,FNDC5)-鸢尾素(Irisin)-UCP1信号通路,诱导脂肪组织UCP1和Irisin高表达,使白色脂肪棕色化,促进脂肪分解产热,起到降脂和控制体重的作用;改良隔日禁食还可防止肌肉蛋白过度分解,平衡蛋白质代谢,维持骨骼肌质量,且整体效果优于隔日禁食[1]。可知,间歇性禁食至多能维持/保持肌肉质量、力量及功能,而较难达到提高的目的,这与肌肉蛋白合成受限有关。

间歇性禁食期间辅以运动训练或摄入蛋白质是提高肌肉力量、质量及功能的有效方法。年轻男性在限时禁食条件下进行8周阻力训练,其卡路里摄入减少650 kcal,身体成分无明显变化;限时禁食组和正常饮食组肱二头肌和股直肌横截面积均增大,上下肢肌肉力量和肌肉耐力均增加,但限时禁食组改善更明显[58]。提示,限时禁食联合阻力训练可有效提高肌肉力量和耐力。有研究表明,男性受试者限时禁食期间坚持抗阻训练,可减少脂肪量,保持瘦体重,对肌肉质量及功能无不利影响,且可改善胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1,IGF-1)、睾酮、IL-6和胰岛素水平等健康相关生物标志物[59]。已知激活IGF-1可通过其下游AKT/mTOR通路促进肌肉生长,这对维持肌肉质量及功能十分有利。还有研究称,限时禁食结合运动训练可增加瘦体重,改善膝关节屈曲和踝关节背屈肌肌力和耐力[60]。类似系统综述认为,间歇性禁食联合阻力训练可保持瘦体重并减少脂肪含量,增强肌肉力量[61]。4周限时禁食联合阻力训练,可提高健康男性卧举投掷峰值力量和动态指数,未见下肢峰值力量和动态指数改善[62]。提示限时禁食联合阻力训练可提高上肢高速动态力量表现。因此间歇性禁食期间辅以阻力练习可抑制前者所致肌力流失,增加骨骼肌质量,更好地维持瘦体重,实现体脂量和瘦体重之间的最佳平衡,进而维持乃至提高训练成绩[5]。据报道,肥胖女性进行8周周期性禁食联合高强度间歇训练,体脂下降4%,瘦体重增加3.3%,可维持氮平衡,1 RM腿部45°推举和卧举分别提高21%和15.4%,腹部屈曲和下蹲练习的1 min内最大重复次数测试均有显著改善[63]。提示,周期性禁食和高强度间歇运动结合不仅能减脂降重,还能增加肥胖女性肌肉力量。另外,间歇性禁食期间补充适量蛋白质亦有利于肌力改善。有研究称,周期性禁食结合抗阻训练和适量蛋白质摄入,可增加瘦体重,减少皮下脂肪含量,增加肌肉质量和力量[64]。4周阻力训练和25%热量缺乏但蛋白质摄入充足的限时禁食,使年轻男子体脂降低和瘦体重得到保持的同时,上下肢肌肉力量均明显改善[65]。这说明,间歇性禁食期间辅以运动训练或适当蛋白质,可增加肌肉质量和力量,改善力量运动表现。

综上,限时、隔日和周期性禁食至多能维持肌肉质量、力量及功能,而较难达到提高的目的,这与肌肉蛋白合成受限有关。而期间辅以运动训练或蛋白质摄入则可产生协同作用,增加瘦体重,改善肌肉质量、力量及功能,提升力量运动表现。

5 总结与展望

综上所述,斋月禁食对无氧和有氧耐力运动表现均有不利影响,其可能与饮食节律紊乱、碳水化合物不足、脱水、睡眠障碍、疲劳和肌肉ATP合成速率下降,以及褪黑素、皮质醇、IL-6分泌异常有关,但斋月期间保持一定的运动训练量或恰当选择运动时间可消除该不利影响;而其对力量变化的影响还有诸多矛盾之处,可能与实验方案、实验条件、受试者和测试项目等不同有关。限时禁食早期对无氧运动表现不利,而后期有所改善是机体生理适应的结果;其对有氧耐力运动表现无不利影响,甚至还可能改善有氧耐力,这与代谢转换、线粒体生物发生和脂肪酸氧化能力增强有关;而限时禁食期间辅以常规运动训练是维持乃至提高无氧及有氧运动表现的可行性策略。另外,限时、隔日和周期性禁食至多能维持肌肉质量、力量及功能,而期间辅以运动训练或蛋白质摄入则可增加瘦体重,改善或提高肌肉质量、力量及功能,提升力量运动表现。目前尚有以下急需解决的重要问题:①周期性和隔日禁食对无氧和有氧耐力运动表现的影响作用及机制知之甚少;②长期间歇性禁食对运动表现的影响尚不明确;③间歇性禁食对老年人、慢病患者等人群运动表现的影响及机制鲜有报道。基于此,未来尚需更多研究探讨其对不同运动表现的确切机制,以进一步优化禁食方案,为运动员、健身爱好者和慢病人群改善运动表现,提高运动能力,提供坚实理论与实践基础。