周 星

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運動前補充L-肉堿對女大學生急性400米跑血乳酸的影響

周 星

南京體育學院，江蘇 南京，210000。

目的：本實驗研究急性400m跑前補充L-肉堿對血乳酸的生成及消除狀況，分析L-肉堿對400m跑過程中機體代謝的影響情況以及抗疲勞作用。方法：招募8名普通在校女大學生設(shè)計自身前后對照實驗，以400m跑為運動方案并記錄跑步成績，對比補充L-肉堿與不補充L-肉堿運動后即刻血乳酸含量生成及運動后5min、15min血乳酸含量。結(jié)果：兩次400m跑時間無差異；補充L-肉堿400m跑后即刻血乳酸生成量顯著低于未補充L-肉堿（P＜0.05）；運動后5min和15min血乳酸的消除量在補充和未補充L-肉堿之間不具有統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。結(jié)論：（1）通過補充L-肉堿，400m跑中有氧代謝比例出現(xiàn)有統(tǒng)計價值的升高，降低了糖酵解供能的比例，使得運動后血乳酸生成量出現(xiàn)下降。（2）在400m跑前一次性補充L-肉堿對血乳酸消除速度無明顯變化，機體抗疲勞并沒有產(chǎn)生直接影響。

L-肉堿；400m跑；血乳酸；女大學生

左旋肉堿（L-Carnitine），又稱肉毒堿或維生素BT，分子式為C7H15NO3，是一種呈白色晶體或透明粉末狀的類蛋白質(zhì)分子，廣泛存在于動植物體內(nèi)[1]。從1905年被兩位俄國科學家從肌肉提取物中發(fā)現(xiàn)后，L-肉堿開始受到生物學家們的深入研究。100多年后，人類已逐步掌握L-肉堿的作用機制并從人類所需加以應(yīng)用。在人體內(nèi)，L-肉堿是使游離于細胞中的脂肪酸可以進入線粒體的唯一載體，促進已活化的脂肪酸以轉(zhuǎn)運的方式穿越線粒體膜。長鏈脂肪酸在線粒體內(nèi)進行β-氧化和三羧酸循環(huán)反應(yīng)，使脂肪酸充分氧化供能，有提高人體極限運動能力的效果[2]。此外，L-肉堿可以避免長鏈?；o酶A和乙酰輔酶A在機體過度堆積而產(chǎn)生的不適感，能夠保持人體在長時間運動后耐力水平的穩(wěn)定，不會出現(xiàn)明顯的下降，緩解疲勞。400m跑作為一項短跑運動，包括磷酸原供能、糖酵解供能以及有氧代謝供能，運動結(jié)束后血乳酸含量會較安靜時明顯升高，代謝過程較復(fù)雜。

根據(jù)已有的研究，L-肉堿及時有效消除運動后的疲勞的作用[7]，合理使用將對運動員競技水平和比賽成績都有著舉足輕重的影響。同時，適當補充L-肉堿能提高人體的能量代謝情況，在無害的前提下提高練習效率，但目前結(jié)合補充肉堿對急性400m跑的研究尚沒有太多。本文進行的實驗中以普通女大學生為研究載體，急性400m跑前補充L-肉堿對血乳酸的生成及消除狀況，分析L-肉堿對400m跑過程中機體能量代謝的影響情況以及抗疲勞作用。結(jié)合今后的發(fā)展需求，L-肉堿將能更科學廣泛的應(yīng)用于競技運動訓練和全民健身中，在提高脂代謝的同時有效緩解運動疲勞，拓展L-肉堿的適用范圍，為進一步分析討論L-肉堿的作用機制和臨床應(yīng)用提供依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 實驗思路

首先確定受試者為體院非體育專業(yè)普通女大學生，通過自身前后對照進行配伍設(shè)計的實驗方法，結(jié)合具體的運動方案，從而對比補充L-肉堿對急性400m跑血乳酸含量生成以及消除的影響情況。

從可行性角度分析，本實驗運動方案及實驗分析過程中涉及的經(jīng)費不多，屬于可以承受的范圍之內(nèi)；對測定血乳酸的技術(shù)和統(tǒng)計學相關(guān)軟件的使用均已掌握，可以保證實驗的順利進行。綜上，根據(jù)實驗思路，既定的實驗方案能夠達到研究目的，并且實驗方案較為簡單可行，將正式開始實施實驗。

1.2 研究對象

隨機招募南京體育學院運動健康科學系8名在校女大學生（平時每周有2次以上運動習慣），在實驗前及實驗中身體處于健康（無疾?。顟B(tài)。在實驗開始前記錄她們的部分人體學指標，其中包括年齡（以出生日期計算），身高和體重（由受試者自行測量并進行收集），計算受試者理論上的最大心率（220-年齡）等。實驗前對可能的不適感和危險進行說明，明確L-肉堿可能在人體內(nèi)產(chǎn)生的副作用，受試者表示自愿參與研究并簽訂知情同意書。

表1 受試者部分人體學指標

1.3 實驗方案

1.3.1 實驗時間及地點 實驗于2015年1月的連續(xù)兩個周末進行，實驗地點為南京體育學院體育場內(nèi)，數(shù)據(jù)處理與分析地點在南京體育學院生化實驗室。

1.3.2 實驗準備 實驗期間，受試者均保持既有飲食習慣及其他日?；顒樱那榉潘捎鋹?；受試者在運動實驗正式開始前保持平靜，勿進行實驗之外的身體活動。

1.3.3 運動方案 實驗開始前，受試者先在原地使用同樣的拉伸動作熱身，時間為5min，以下肢拉伸為主，防止出現(xiàn)意外拉傷或其他運動損傷。之后正式進行運動，受試者以自身最快速度圍繞操場進行400m跑。其中，運動的強度通過記錄運動后即刻心率和前后跑步時間進行控制。根據(jù)受試者年齡等指標，受試者心率控制在160～170次/min之間，達到短時間大強度（即達到最大心率的80%）運動，同時，前后兩次400m跑的時間相差不超過1s。

表2 8名受試者兩次跑步時間記錄 單位：s

表3 受試者心率記錄 單位：次/min

受試者前一次運動采取不補充肉堿只服用安慰劑（蒸餾水），后一次運動于補充肉堿后進行。為避免外界各種不可抗因素影響，同樣的運動方案采取間隔一周實施，這一周的時間為乳酸清空期，避免對照運動后乳酸殘留量對實驗組產(chǎn)生不必要的影響。此外，實驗過程中還應(yīng)隨時觀察受試者跑步姿勢等，準備好相應(yīng)的應(yīng)急方案，以防止任何意外發(fā)生。

1.4 肉堿補充方法

實驗準備階段，受試者保持原有飲食習慣。結(jié)合肉堿的半衰期時間，受試者在運動實驗開始前40min同時服用左旋肉堿，劑量依據(jù)為：成人推薦肉堿用量為0.5-1g/日[6]。于藥店購入每粒含有500mg的純左旋肉堿的膠囊，根據(jù)說明書中的服用劑量受試者每人每次服用1粒。

1.5 測定指標及方法

運動實驗開始前，受試者保持身體和心情平靜狀態(tài)下測量其安靜時血乳酸值；

400m跑結(jié)束后，受試者均在原地采取坐位休息放松，測量受試者運動結(jié)束即刻、5min、15min的血乳酸含量；

實驗過程中采集受試者的指尖血，將采集到的血樣妥善保存，之后使用楊氏改良法進行血乳酸的定量檢測。

1.6 統(tǒng)計學分析

收集相應(yīng)數(shù)據(jù)，求出平均數(shù)和標準差，采用（Mean±SD）表示，對數(shù)據(jù)使用SPSS 統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計。根據(jù)實驗設(shè)計方案，結(jié)合t檢驗對組間各指標實驗前后差異的顯著性進行對比分析，顯著性的檢驗水平選取生物學檢驗通常采用的p=0.05。

2 結(jié)果與分析

表4 受試者血乳酸測量值 單位：mmol/L

圖1 運動后血乳酸變化趨勢

在Excel中，計算所收集數(shù)據(jù)的平均數(shù)和標準差，并以平均數(shù)為指標做出運動后血乳酸變化趨勢圖（如圖1所示），之后對同一受試者補充L-肉堿與否進行400m跑血乳酸生成及消除值進行統(tǒng)計。使用統(tǒng)計軟件SPSS13.0對以上數(shù)據(jù)進行相應(yīng)分析操作，得出如下分析結(jié)果：

2.1 運動后血乳酸的變化趨勢

采用配對T檢驗統(tǒng)計，比較補充L-肉堿時運動前后的差異、運動后5min與運動后即刻的差異以及運動后15min與運動后即刻的差異。

表5 運動后即刻血乳酸生成量與安靜時的差值 單位：mmol/L

結(jié)果顯示：運動前后、5min和運動后即刻、115min和運動后即刻存在顯著差異（p<0.05），運動后即刻高于安靜、運動后5min低于運動后即刻、運動后15min更加低于運動后即刻。表明運動結(jié)束即刻血乳酸的含量與安靜時相比明顯升高，是由于400m跑過程中糖酵解代謝產(chǎn)生的；而400m跑后5min、15min血乳酸顯著下降，具有統(tǒng)計學意義的，有價值繼續(xù)進行深入分析。

2.2 運動后即刻血乳酸的生成量

統(tǒng)計運動即刻血乳酸的生成量與安靜時的差值，計算出運動后即刻血乳酸的生成量。依據(jù)本實驗的設(shè)計方案，本實驗樣本量偏小和自身前后對照計，需要先對數(shù)據(jù)進行方差齊性檢驗，并且數(shù)據(jù)滿足正態(tài)性檢驗即可使用T檢驗完成統(tǒng)計分析的過程。

由于樣本量較小，選擇先在SPSS軟件中使用S-W檢驗，分析后發(fā)現(xiàn)Sig.值大于0.05，說明差異沒有到顯著水平，即數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。再進行方差齊性檢驗，發(fā)現(xiàn)本組數(shù)據(jù)方差相齊，可使用獨立樣本T檢驗對組間差異進行統(tǒng)計分析?，F(xiàn)分析如下表：

表6 運動后即刻血乳酸生成量與安靜時的差值 單位：mmol/L

結(jié)果顯示，400m跑后即刻補充肉堿的血乳酸生成低于未補充肉堿統(tǒng)計學意義（P＜0.05），說明補充L-肉堿對急性400米跑后即刻血乳酸生成量有影響。

L-肉堿被證實能輔助游離脂肪酸進入線粒體進行代謝，可在一定程度上刺激脂肪酸氧化，也就是說L-肉堿能夠直接影響的代謝過程是脂肪供能系統(tǒng)。Brevetti在實驗中發(fā)現(xiàn)，乳酸在運動中的生成量會由于左旋肉堿的補充效果而出現(xiàn)減少；根據(jù)王秋靈的實驗發(fā)現(xiàn)，小鼠一次性游泳至力竭的時間會受到補充L-肉堿的影響，出現(xiàn)時間顯著延長的情況。Vecie等人進行的一項雙盲對照的交叉試驗中發(fā)現(xiàn)，試驗組的受試者補充1L-肉堿后，踏車運動試驗后血乳酸水平顯著降低，最大吸氧量升高[8]，運動能力提升。

對400m跑而言，其最主要能量來源是乳酸能供能系統(tǒng)，運動后血乳酸值會出現(xiàn)明顯升高，與之相對應(yīng)的速度耐力素質(zhì)是成績提高的關(guān)鍵[11]。依據(jù)現(xiàn)有的實驗研究，想要提高乳酸能供能能力的重點在于提高機體產(chǎn)生乳酸的能力，增強機體對乳酸的耐受力同時加快消除乳酸的速度，從而高效率縮短自身400m跑時間，改善機體的供能結(jié)構(gòu)。

外源性補充L-肉堿增加肌肉中肉堿的濃度，可以節(jié)省糖原同時增加脂肪酸的氧化情況，達到刺激丙酮酸氧化的目的，從而減少乳酸的生成，即機體內(nèi)脂肪酸供能和糖酵解供能之間的供能比會發(fā)生相應(yīng)的變化。通過系統(tǒng)性的訓練，身體對血乳酸的耐受力能出現(xiàn)相應(yīng)提高，能促進糖酵解系統(tǒng)的供能能力。運動后血乳酸濃度與機體的運動時間及運動強度相關(guān)，可以通過血乳酸含量來初步評價運動訓練的強度是否有效。在400m跑中的供能方式是以糖酵解為主，通過血乳酸生成量的減少可以作為反向指標來說明：補充L-肉堿的情況下，推測有氧氧化在機體供能過程中所占比例提升，即L-肉堿在400m跑中對人體供能生化過程產(chǎn)生影響。在無氧代謝生成乳酸的過程中，L-肉堿有加快血乳酸消除的作用，可以在一定程度上提高機體的無氧運動能力。一方面，L-肉堿對有氧氧化和無氧酵解供能比例有影響作用，減少血乳酸的生成量；另一方面，L-肉堿即時起到消除乳酸的效果。有研究表明，L-肉堿的抗疲勞作用體現(xiàn)在加快疲勞消除的速度上[3]。乳酸較長時間在人體內(nèi)堆積，人體主觀上會感受到肌肉有酸痛感，拉伸肌肉時癥狀會加劇，是機體疲勞的一種反映。因此，血乳酸也可以作為評價機體疲勞程度的效應(yīng)指標。從血乳酸生成量的減少這個角度而言，不排除是由于補充L-肉堿而導致血乳酸消除的加快起到緩解疲勞的作用。

2.3 運動后5min、15min血乳酸的消除量

血乳酸的消除量通過運動結(jié)束即刻分別與運動后5min、15min血乳酸含量之間的差值（絕對值）體現(xiàn)。統(tǒng)計時同樣先對數(shù)據(jù)進行正態(tài)性分布檢驗和方差齊性檢驗，發(fā)現(xiàn)本組數(shù)據(jù)符合T檢驗的前提要求，后使用獨立樣本T檢驗進行統(tǒng)計分析。現(xiàn)分析如下表：

表7 運動后血乳酸消除量 單位：mmol/L

結(jié)果顯示，運動后5min和15min血乳酸的消除量在補充肉堿和未補充肉堿之間不具有統(tǒng)計學差異（P＞0.05），說明L-肉堿作為實驗中的影響因素，對運動后血乳酸的消除情況沒有統(tǒng)計學意義上的差別。

血乳酸在機體內(nèi)的消除途徑主要包括徹底氧化分解，重新合成葡萄糖等糖類，以及轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅岬绕渌镔|(zhì)這三種方式。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，推測L-肉堿在血乳酸的消除過程中并沒有產(chǎn)生直接的影響作用。有實驗證明乳酸清除率可以通過提高機體的有氧代謝能力得到加快。由本實驗結(jié)果可以推測，急性補充L-肉堿對機體的有氧運動能力并沒有直觀上的促進作用。原因不排除L-肉堿對機體運動能力的影響需要在一個更長的時間周期內(nèi)進行適量外源性補充L-肉堿，同時，能充分發(fā)揮L-肉堿在人體內(nèi)效果的是目前被更加廣泛、深入研究的長時間有氧運動。

作為一種極限強度且較為復(fù)雜的短跑運動項目，400m跑在競技賽場上的關(guān)注度一直很高也一直是研究的難點所在。據(jù)現(xiàn)有對運動員的研究表明，高效率的磷酸原供能的持續(xù)時間只有6—8s，在400m跑中供能比例為20～25%；糖酵解系統(tǒng)供能時間較長，占400m跑總能量的55～65%，在此期間內(nèi)，血液內(nèi)乳酸濃度將會出現(xiàn)明顯提升[15]；此外，400m跑過程中還有15～25%能量通過有氧代謝提供，其本身的供能效率最低持續(xù)時間也不長，但也不能忽略其影響。而針對未經(jīng)歷過系統(tǒng)訓練的普通大學生，400m跑的速度與素質(zhì)較高的專業(yè)運動員之間相差較大，有氧代謝供能所占比例會更高。參考2010年起實施的《運動員等級標準》中的數(shù)據(jù)，女子二級運動員400m跑的成績約為1min3s，與本實驗中受試者成績相差較大。

根據(jù)原有假設(shè)，乳酸的消除情況可以通過乳酸清除率反映，良好的乳酸清除率可以通過合理安排有氧訓練出現(xiàn)提升。補充L-肉堿后，配合適量運動，人體有氧氧化和無氧代謝能力提高，血乳酸的消除速度應(yīng)該會相應(yīng)加快，但血乳酸消除速度并未達到預(yù)期的加快，有如下幾個方面控制的不夠明確，可能對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，包括運動過程中對心率及運動強度的監(jiān)控不夠完善，未進行實時監(jiān)控；實驗樣本數(shù)量過少，導致實驗結(jié)果具有一定偶然性；受試者機體對補充L-肉堿反應(yīng)并不敏感，一次性補充微量L-肉堿對機體的影響程度過??；L-肉堿的補充量、頻率及時間的把握存在偏差，正常情況下補充L-肉堿需要一個更長的適應(yīng)周期，并配合上運動量足夠的訓練周期，此次補充L-肉堿未能高效地在人體代謝過程中充分發(fā)揮作用。目前研究認為，運動員補充L-肉堿更有目的性，為了有效提高運動成績，可采取額外補充L-肉堿的方式，而對于普通人來說不是必要的。但運動員對肉堿的需要量可能超過一般人，而且這種肉堿的缺乏容易通過口服肉堿的方式而得到解決，但在本次急性400m跑中并未發(fā)生。

左旋肉堿已被廣泛添加于日常保健食品中，能夠有效達到提高運動員耐力運動成績和減緩疲勞的效果。不少研究表明，補充L-肉堿可以提高體能狀態(tài)，延緩運動疲勞的發(fā)生。L-肉堿對人體同樣具有促進體力恢復(fù)，減輕疲勞程度，保護心肌和骨骼肌細胞的作用。而且，長期的耐力訓練和補充 L-肉堿具有協(xié)同作用[6]，但L-肉堿的抗疲勞作用在此次以血乳酸為指標的試驗中體現(xiàn)的并不明確。針對目前已發(fā)現(xiàn)的問題和論文中暫時無法回答的疑問，將通過再次查閱資料和閱讀文獻的方式，對現(xiàn)有的結(jié)論進行補充說明，希望能有其他的學者進行高水平的實驗進行深入研究。

3 結(jié) 論

（1）運動前補充L-肉堿對急性400m跑后血乳酸的即刻生成量出現(xiàn)顯著性降低，具有統(tǒng)計學意義，推測：通過外源性補充L-肉堿的方式，400m跑中有氧代謝的比例出現(xiàn)有統(tǒng)計價值的升高，降低了糖酵解供能的比例，使得運動后血乳酸生成量出現(xiàn)下降。

（2）運動前補充L-肉堿對急性400m跑后5min、15min血乳酸的消除速度沒有差別，不具有統(tǒng)計學意義，推測在400m跑前一次性補充L-肉堿對機體抗疲勞并沒有產(chǎn)生直接影響。

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[3] 周筱燕，陳 靜，劉常秀，等.左旋肉堿抗疲勞實驗研究[J].熱帶醫(yī)學雜志，2011，11（07）：740~742.

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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