對運動營養肌酸補充的一些新認識

蘇玉慧

（吉林師范大學體育學院，吉林 四平 136000）

對運動營養肌酸補充的一些新認識

蘇玉慧

（吉林師范大學體育學院，吉林 四平 136000）

肌酸在能量供應方面具有很重要的作用，另外它還可以提高肥大反應時的基因表達和衛星細胞的激活。最近一些研究發現，肌酸的補充對一些代謝紊亂病如肌病、中樞神經系統疾病、骨病以及衰老等均有一定的好處。本文主要對肌酸補充的作用進行重新認識。

運動營養；肌酸補充；作用

1 概 述

肌酸是人體內一種天然的營養素，可自行合成，也可從食物獲取，體內約有95%的肌酸被運輸到骨骼肌、大腦和睪丸。肌酸在肌肉收縮中能夠快速提供能量。催化肌酸分解的肌酸激酶（CK）是真核細胞的一個重要的維持細胞能量穩態的激酶。此外，肌酸還可以將ATP從線粒體轉移到胞漿里，原因是在ATP的產生部位（線粒體等）和ATP的消耗部位（骨骼肌和大腦等）分別有不同的CK同工酶。胞漿和線粒體CK 2種同工酶的相互作用在維持細胞能量穩態方面起了重要的作用。這2種同工酶有利于形成一個大的胞內磷酸肌酸（PC）池，即一個快速能量緩沖劑，可以預防細胞應激狀態下ATP的急劇下降。由于線粒體和胞漿CK同工酶的特定的位置，因此與ATP相比PC具有更快的擴散速度 。肌酸比起ADP也有非常高的擴散速率，CK/PC系統建立了一個能量穿梭或者能量循環，使得ATP產生部位和消耗部位聯系在一起（圖1）。另外，亞細胞結構中CK的間隔部分對CK/PC循環的功能是非常重要的。例如，胞漿中CK的一個重要的部分在結構和功能上與ATPases有關或者共位。這些ATPases包括質膜上不同的離子通道；肌肉中的收縮裝置：肌動蛋白激活的肌球蛋白ATPases，這里CK位于肌原纖維的肌節的M帶和I帶；3肌內質網的鈣離子通道。所有這些情況，PC用于再生ATP，ATP是直接從CK運輸到有高活性的ATPase。在ATP產生位點，胞漿CK的一部分是與糖酵解酶有關的，線粒體內的蛋白脂質復合物所含的線粒體CK與氧化ATP生成有關。

圖1 肌酸激酶和磷酸肌酸（CK/PC）在細胞中的穿梭圖

PC-CK系統的其他作用還有如下幾點：（1）維持ATP/ADP比率，可以提高線粒體的呼吸；（2）減慢ADP的增長速度，從而使腺苷丟失最小化；（3）通過直接或者間接的抗氧化反應來預防糖酵解和糖原分解；（4）通過H+的緩沖作用來維持合適的PH；（5）通過釋放Pi來激活糖酵解和糖原分解，從而使運動開始時碳水化合物和Cr分解提供能量。

自從Roger等人發現補充肌酸可以提高肌肉的肌酸和PC含量后，肌酸已經很大程度上被健康運動員補充來提高運動能力，尤其在短時間極量運動中， PCCK起著重要的增強體能的作用。之后還有研究證實補充肌酸可以使健康機體增加力量和瘦體重，并且可以促使與肌肉肥大有關的基因、蛋白的表達增加和衛星細胞的激活。另外，肌酸的補充還可以通過增加肌肉質量或者Cr-CK系統直接影響骨骼的生物能學。考慮到健康機體可能會對肌酸有良好的適應，因此許多學者又調查了患有肌萎縮、肌肉虛弱和一些肌肉、骨骼、肺和大腦代謝紊亂的病人，發現他們補充了肌酸后也會有一定的治療作用。

2 肌酸對肌肉功能失調的作用

在肌病中，有很多因素造成了壞疽、細胞凋亡和自我吞噬，如細胞骨架的破壞、ROS產生的增加、電子傳遞鏈的紊亂、蛋白質降解的增加以及胞內Ca2+量的提高。越來越多的人體試驗發現肌酸的補充可以抵消這些紊亂。例如，最近Chung等試驗發現，對具有肌炎的肌病患者肌酸補充6個月后，發現他們的肌肉功能比那些沒有補充的會改善許多。因此，肌酸對于肌肉功能失調可能具有一定的治療作用。

3 肌酸對中樞神經系統的作用

盡管人類大腦只占體重的2%，但在機體靜息狀態時大腦消耗的能量占全部的20%左右。因此，中樞和外周神經系統的膜電位以及信號反應的維持需要很高的ATP轉化速度。外源性的肌酸可以通過血腦屏障來維持較高的ATP轉化。大腦和脊髓內也有CK的同工酶，因此認為PC-CK對CNS有重要的作用。一些以肌酸合成或運輸失調為特征的綜合癥與精神延遲、孤獨癥、說話遲、大腦萎縮等都有關系。此外，大量的實驗還證實了在椎體細胞中有CK，與學習記憶過程有關。因此，肌酸的補充可能會提高大腦的記憶以及抗疲勞功能。McMorris等發現，健康機體剝奪睡眠后，補充肌酸可能會減輕由于睡眠剝奪刺激引起的認知功能損傷，但是補充肌酸對認知功能改善的機制還需要進一步研究。

4 肌酸對骨骼和軟骨的作用

在骨骼和軟骨生長和修復過程中，細胞主要依靠糖酵解和氧化磷酸化提供高能量來生存，并增殖分化合成胞外基質。最近，研究證實了PC-CK系統在這些組織中也具有重要的作用，主要是由于在骨骼和軟骨的不同生長階段的不同種的CK同工酶在起作用。例如，軟骨細胞肥大與CK的高表達有關。曾有研究發現，β-胍基丙酸（肌酸的類似物能與肌酸競爭性地進入細胞內）會造成嚴重的肌酸和PC內容減少，即造成CK系統的紊亂，進而導致軟骨細胞功能失調。一些利用類固醇藥物長期治療的營養不良的病人補充肌酸后發現骨量有很好的適應性增加。Louis等研究發現，一些患有營養不良的年輕病人服用了肌酸后骨礦物質密度增加了3%，骨吸收減少了30%。

目前對于肌酸對骨代謝的調節方式有較大的爭議，一方面認為是通過直接的PC-CK系統激活骨的生物能學調節；另一方面認為是間接的調節，即先提高了肌肉量然后引起了在骨骼上的肌肉附著點處產生了較大的張力，從而對骨代謝有一定的調節。Gerber等體外實驗發現，肌酸對主要的成骨細胞的分化、代謝活性以及礦物化具有很強的刺激作用。這說明了肌酸對骨骼的作用不是因為肌肉量的改變引起的，而可能通過提高了PC/Cr的比率，從而維護線粒體的功能和超微結構。因此，推測補充肌酸很可能在骨斷裂的愈合中能起到一定的作用，具體機制還有待于進一步研究。

5 肌酸的其他作用

CK在許多器官里都有分布，PC-CK在不同的位置可能會有不同的生理作用。有研究發現，患有心臟病患者的心肌中肌酸減少，心臟內通過CK催化的ATP的轉化速度減慢。因此，可以推測補充肌酸可以增加心肌細胞的能量供應量，進而提高心肌的收縮能力，改善心血管的工作能力。

肌酸的補充對碳水化合物的代謝也有一定的調節作用。Ferrante等研究發現，補充肌酸可以改善高血糖癥，從而延遲糖尿病的發生。Op’t Eijnde等發現，肌酸補充可以增加GLUT－4的含量，與在靜息狀態和緊接著后面訓練期中的糖原積聚量增加是一致的，說明肌酸引起的葡萄糖攝取增加在提高GLUT-4方面起著很重要的作用。因此，肌酸很可能對2型糖尿病患者有一定的治療作用。

Fuld等研究發現，患有慢性阻礙性肺病（CPOD）的患者補充肌酸后，肌肉質量、力量、有氧呼吸能力以及身體功能與沒有補充的患者相比改善許多。但是，最近2個實驗發現CPOD病人補充了肌酸后并沒有得到改善。這種矛盾的具體原因還不清楚，還需進一步研究。

另外，機體的衰老過程通常和一系列的機能失調有關，包括sarcopenia、肌肉力量下降、機體無力、骨質疏松癥、認知功能損傷、脂代謝紊亂、胰島素抵抗、線粒體功能障礙以及其他的功能性和結構性的喪失等。前面提到肌酸的補充對這些失調都會有一定的改善作用，因此補充肌酸可以預防或者減輕衰老退行性變化。

6 結 語

肌酸補充除了可以增強肌肉質量和力量外，對一些代謝紊亂病如一些肌病、中樞神經系統疾病、骨病以及衰老等也均有一定的好處。考慮到肌酸補充的廣泛作用，猜測肌酸可能會是一個非常有前景的醫學領域的營養補充劑。

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G804.7

A

1674-151X（2016）09-155-02

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.17.080

投稿日期：2016-06-26

蘇玉慧（1986—），助教，碩士。研究方向：運動生物化學。