營養因子延緩運動疲勞的機制研究進展①

劉旭程

(揚州大學體育學院 江蘇揚州 225127)

運動性疲勞是指由于運動而引起的運動能力和身體功能暫時下降的正常生理現象，是運動到一定階段必然出現的一種生理功能變化。對運動性疲勞產生機制的研究不斷深入，取得了許多成果和共識。目前關于運動性疲勞機制的理論，最具代表性的假說有“衰竭學說”“內環境穩定失調學說”“堵塞學說”“保護性抑制學說”等，占主導地位的學說都認為運動性疲勞與線粒體功能的下降密不可分。劇烈運動導致耗氧量增加，加重線粒體的工作負擔，破壞體內氧化系統和抗氧化系統之間的平衡，帶來一系列的機體傷害。

因此，對運動性疲勞的研究不但具有重要的理論價值，而且對于指導訓練和提高運動成績都具有重大意義。該文采用文獻資料法，研究發現疲勞機制可以從能量代謝、系統、器官、分子、細胞等方面進行分析，針對不同機制如何調節進行探討，為幾種營養素在延緩運動性疲勞的應用中提供理論證據。運動性疲勞的機制及具體恢復措施如下。

1 能量代謝機制

磷酸原系統、糖酵解系統和有氧氧化系統是人體運動時所必須依賴的三大能量代謝系統，三大系統相互協調，共同維持運動機能運行。能量供應系統有相對比較穩定的時間與強度閾值，如果能量在被消耗后，沒有得到及時的恢復，就會導致能力衰竭，誘發運動性疲勞。

機體在進行長時間、中低強度的運動時，脂肪是能量代謝的主要物質。在氧氣供應充足的條件下，脂肪酸可分解為乙酰CoA，徹底氧化成二氧化碳和水，并釋放出能量。適量增加泛酸能夠促進脂肪酸的氧化，為運動提供充足的能量。趙楠[1]等人研究發現，隨著泛酸水平的提高，肩胛、胃周圍及腎周圍脂肪均有不同程度的減少，說明添加泛酸可以明顯減少機體的脂肪沉積。沉積脂肪作為動物機體貯存能量的主要形式，其是合成脂肪與脂肪的代謝分解的一種平衡狀態，一旦原有的平衡被打破，將會導致脂肪沉積的增加或體內脂肪的減少，從而影響動物的生理健康。脂肪沉積的減少可以使機體體重降低，進而提升運動能力。因此，在運動中添加泛酸能夠促進脂肪酸氧化，為運動提供充足能量。

此外，作為人體中脂肪酸運輸的載體，左旋肉堿是以乙?；笮鈮A的形式，通過把中長鏈脂肪酸向著線粒體內膜運送，來提高脂肪酸的氧化效率，進而促進能力的釋放。而?；鈮A將線粒體內的短鏈?；ㄒ阴?、丙酰、支鏈酰等）運送到線粒體膜外，進而可以使得加線粒體內游離輔酶A的數量得以增加，促進脂肪代謝效率，釋放更多的能量。Atalay等人安排受試者在服用兩種不同劑量的急性左旋肉堿后進行跑步機測試，隨后抽取血樣進行調查，發現3g劑量的左旋肉堿可通過增加谷胱甘肽（GSH）和硝酸亞硝酸鹽（NOx）含量，并降低脂類氧化（TBARs）含量，提供強大的抗氧化作用。可見，左旋肉堿不僅是促進脂肪分解代謝的重要物質，還具有抗氧化能力，適當補充左旋肉堿能夠促進能量產生、減肥和延緩運動疲勞。

2 系統機制——中樞神經系統

運動是在中樞神經系統的指揮和調節下進行的。正常情況下，中樞神經遞質處于相對平衡狀態，中樞神經系統處理信息需要能量，假如消耗能量與補充無法維持平衡，就會給中樞神經系統帶來疲勞，處理信息的準確性也會下降，肌肉活動的效率也會下降[2]。5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）是中樞重要的抑制性神經遞質，主要由色氨酸代謝而來，而色氨酸和支鏈氨基酸（Branched-chain amino acids,BCAA）均由同一載體轉運通過血腦屏障，兩者競爭與載體結合，當支鏈氨基酸濃度升高時，能夠抑制色氨酸進入大腦中，從而機體提高運動水平。劉占東等人[3]通過測定慢性運動疲勞模型大鼠的海馬組織5-HT的含量發現，慢性運動性中樞疲勞與一次性力竭模型大鼠均表現中樞5-HT的明顯升高，使得老鼠的運動機能降低。

機體經過長時間運動，肌肉能夠吸收血液中的BCAA，引起游離色氨酸（f-TRP）/BCAA比值升高的現象。同時，血漿脂肪酸與白蛋白結合，增高f-TRP濃度，進而增高f-TRP/BCAA的比值，f-TRP在色氨酸羥化酶等作用下轉變為5-HT，使得腦內5-HT的增高占優勢。

因此，補充BCAA（BCAA合成僅限于植物和微生物體內，所以人體只能從食物中獲得BCAA）能夠使f-Trp/BCAA比值下降，進而使5-HT的濃度降低，達到延緩中樞疲勞的目的。邱卓君[4]等人通過研究劃船運動員補充BCAA對血小板5-HT2A受體的影響發現，2周大運動量訓練期間補充BCAA能夠改善血液BCAA含量、穩定f-Trp/BCAA比率，減少5-HT升高，從而增加耐力運動過程中身體生理、心理反應。Kutsuza T[5]等人進行人體實驗研究發現，補充BCAA可避免肌肉由于訓練引起的代謝性酸中毒，這同樣說明補充BCAA對中樞疲勞有一定延緩作用。

3 器官機制——肌肉

機體在進行大強度運動時，體內能源物質如肌糖原消耗較快，影響肌肉的能量供應，從而產生運動性疲勞。

左旋肉堿具有抗疲勞作用，其抗疲勞作用機理主要與左旋肉堿增加肌糖原、肝糖原儲備，減少運動后肌肝糖原消耗，抑制乳酸生成有關。周筱燕[6]等通過小鼠補充左旋肉堿進行抗疲勞實驗，發現運動后左旋肉堿組乳酸增加較對照組明顯降低（P<0.05），說明適量補充左旋肉堿能夠減少運動后肌糖原耗竭，從而延緩運動疲勞。

4 細胞機制——血細胞

運動對血細胞的影響主要以細胞流變學特性和功能為主，目前有許多研究都說明，過長時間進行耐力運動，一方面會直接對紅細胞帶來損傷，并加速其老化過程，使其變形性被降低，會嚴重影響機體的運動能力和恢復能力。李翠珍[7]等人通過對大鼠的研究表明，力竭運動后即刻及1h后，檢測出來大鼠紅細胞變形性下降，丙二醛含量與紅細胞變形性呈負相關（P<0.01），證實了運動后紅細胞脂質過氧化是影響紅細胞變形性的重要因素。力竭游泳后紅細胞膜上脂質過氧化產物丙二醛顯著升高，表明自由基的產生超過清除自由基能力，使紅細胞膜損傷，影響其功能。自由基產生增加將嚴重損傷細胞，導致紅細胞變形性和穩定性降低，縮短壽命及血液流變學的改變，進而使紅細胞破碎，發生溶血，影響運動時能量的供應。

作為水溶性B族維生素的泛酸，在參與體內糖、脂肪、蛋白質代謝過程時是以輔酶（CoA）形式存在的。根據葛穩博等人的研究發現，泛酸的補充能用于抗脂質過氧化：泛酸在體內以輔酶（CoA）形式，可以使細胞質膜不受到損害，清除體內的自由基；同時促進體內合成磷脂，以促進細胞的修復，控制脂肪的新陳代謝，從而提高抗氧化能力。因此，適量補充泛酸能夠抑制過氧化脂質的形成，延緩運動疲勞。

5 分子機制——乳酸

糖酵解速率會在人體高強度運動時增加，同時會生成代謝的產物乳酸堆積抑制果糖磷酸激酶活性，導致糖供能速率被抑制，并導致ATP的合成速率被放緩。而血液里面乳酸濃度的過度增高會直接降低肌肉組織與血液的pH值，導致神經肌肉節點難以傳遞興奮信號，導致肌肉收縮被影響，身體產生疲勞感。因此改善肌肉組織能量供應，減少乳酸生成，將有助于緩解運動疲勞的發生，提高運動能力。

近年來研究表明，左旋肉堿是一種化學結構類似于膽堿的營養素，其主要功能是通過把長鏈脂肪酸向線粒體轉運，協助脂肪酸的氧化過程。一般來說，左旋肉堿可以作為線粒體?；鵆oA與CoA比率的調節劑，同時可以向代謝中的丙酮酸氧化過程施加刺激作用，減少乳酸生成，緩解運動時氧化應激，從而提高運動能力。Jacobs PL[8]研究發現，補充左旋肉堿可使力竭運動后血乳酸濃度降低24%。由此可見，左旋肉堿能夠清除過多乳酸，延緩運動疲勞，提高運動能力。

6 結語

綜上所述，根據這些研究表明，根據身體的需求補充針對性的營養素，能夠顯著提高身體在運動時的抗疲勞能力。未來可以針對幾種營養素的配伍、最佳使用劑量和使用時機做進一步探討，更為有效地將營養素運用到實踐中，為人類醫學保健做貢獻。