張路遙（淮陰工學(xué)院體育教學(xué)部 江蘇淮安 223000）

運動素質(zhì)包括力量、速度、耐力、柔韌性及靈活性，是運動能力的重要組成部分，也是運動員獲得優(yōu)異競賽成績的關(guān)鍵因素。營養(yǎng)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，運動素質(zhì)的提高除了日常堅持訓(xùn)練外，還能通過運動營養(yǎng)補劑進一步提升和維持。氨基酸與蛋白質(zhì)一樣，是常見的運動營養(yǎng)補劑，具有運動保護、促進作用，但目前較少有氨基酸補劑在運動方面的影響機制的綜合性報道?；诖?，該研究從氨基酸結(jié)構(gòu)與功能、氨基酸與運動多個方面綜合闡述氨基酸補劑的作用機制，為其在運動領(lǐng)域的研制及推廣提供參考。

一、氨基酸的結(jié)構(gòu)與功能

氨基酸是蛋白質(zhì)基本組成單位，含有羧基、氨基兩種官能團，其中組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種，而且大多為L-α型（除了甘氨酸）。氨基酸在體內(nèi)的代謝途徑有兩種，一是在肝臟處合成蛋白質(zhì)或被分解，二是隨血液流經(jīng)到各個組織器官，進而合成特異性組織蛋白。氨基酸在體內(nèi)的分布如下：肌肉占50%～80%、肝臟約占10%、腎臟約占4%、血液占1%～6%，除了氧化分解供能、組成蛋白質(zhì)外，某些氨基酸分子還可以發(fā)揮調(diào)控因子的作用。

二、氨基酸與運動

蛋白質(zhì)是機體重要的營養(yǎng)物質(zhì)，但不能被人體直接吸收，需要消化分解為多肽、氨基酸后才能被吸收利用，也就是說氨基酸可以直接為機體運動提供能量。蛋白質(zhì)供能比例與機體所處的狀態(tài)有關(guān)，安靜時蛋白質(zhì)供能占總能量的3%～18%左右，運動時明顯升高，而且運動時間越長、運動強度越大，供能占比也越高。近年研究顯示，適量補充氨基酸補劑能夠提高機體運動能力，減輕疲勞感。

（一）支鏈氨基酸與運動

支鏈氨基酸（BCAA）指結(jié)構(gòu)中具有分支碳骨架的氨基酸，主要儲存于肌肉中，是人體維持生命活動必需而又無法合成的一類氨基酸，只能從食物或運動營養(yǎng)補劑中獲取，如異亮氨酸、纈氨酸、亮氨酸等。隨著運動時間的延長，肝糖原幾乎被消耗殆盡，此時肝臟/肌肉開始從血液中大量攝取BCAA用以維持機體運動，從而導(dǎo)致血液中BCAA含量減少，運動能力下降。有學(xué)者將16只雄性白鼠隨機分為兩組，其中實驗組給予5%BCAA飼料喂養(yǎng)，對照組予以正常飼料喂養(yǎng)，連續(xù)喂養(yǎng)10 d，結(jié)果實驗組小鼠力竭運動時間較對照組明顯延長，血清游離BCAA水平較對照組明顯升高，同時人體實驗還顯示，實驗組12 min跑步成績優(yōu)于對照組，最大吸氧量高于對照組，提示BCAA補劑可以持續(xù)性為機體運動供能。

（二）芳香族氨基酸與運動

芳香族氨基酸（AAA）主要指苯丙氨酸（Phe）、酪氨酸（Tyr）、色氨酸（Trp），其中 Phe及 Tyr是合成兒茶酚（CA）的前體，Trp是合成5羥色胺（5-HT）的前體，與運動性疲勞的發(fā)生密切相關(guān)。CA、5-HT等神經(jīng)遞質(zhì)可增加交感神經(jīng)負荷，使機體出現(xiàn)疲勞癥狀。由于CA、5-HT不能透過血腦屏障只能在腦內(nèi)由前體物質(zhì)合成，而腦內(nèi)AAA轉(zhuǎn)入量受AAA/BCAA比值的調(diào)控，二者比值升高進入腦內(nèi)的AAA增多，合成的CA、5-HT也相應(yīng)增多，更易產(chǎn)生疲勞。研究表明消除運動大鼠血清AAA水平，提示維持腦內(nèi)AAA/BCAA平衡，可以推遲運動疲勞的發(fā)生。上述表明，補充AAA會對運動產(chǎn)生負面影響，我們通常所說的氨基酸補劑主要指BCAA補劑。

三、氨基酸補劑對運動員運動素質(zhì)的影響

（一）對運動員力量的影響

肌肉是力量的主要承載者，機體長期處于負氮平衡狀態(tài)，可導(dǎo)致肌肉質(zhì)量及力量下降，對運動成績造成不利影響；而正氮平衡可促進肌蛋白合成，增強肌肉質(zhì)量與力量。早先一篇關(guān)于BCAA補劑對柔道運動員肌肉力量的影響的研究指出，長期口服BCAA補劑可以提高運動員唾液睪酮水平及大腿等速肌力，而且對肝功能無不良影響，表明合理補充BCAA是安全有效的，可以起到維持并提高大腿肌肉力量的作用。BCAA補劑的這種效用可能與以下機制有關(guān)：（1）體外攝取的BCAA可以用于氧化分解供能，使內(nèi)源性蛋白質(zhì)及睪酮的消耗減少；（2）BCAA代謝過程中產(chǎn)生的琥珀酸輔酶A及乙酰輔酶A可參與三羧酸循環(huán)，與蛋氨酸等發(fā)生競爭性結(jié)合，從而減少蛋氨酸的消耗，促進蛋白質(zhì)合成，減少運動應(yīng)激損傷；（3）維持AAA/BCAA比值，以減少AAA向腦內(nèi)轉(zhuǎn)運及CA、5-HT等的合成，從而延長肌肉力竭時間。研究人員以老年肌少癥患者為研究對象，也顯示補充BCAA可以提高臨床療效，增加患者骨骼肌質(zhì)量與力量。

（二）對運動員速度的影響

對某些極限或速度型運動員而言，速度是獲取勝利的關(guān)鍵因素。將20名速滑運動員隨機分為兩組，實驗組連服3個月的氨基酸口服液，對照組服用安慰劑，與受試前相比，實驗組血清睪酮、血紅蛋白水平顯著升高，而且在同等負荷運動下，實驗組血尿素（BUN）水平、肌酸激酶（CK）活性顯著低于對照組，表明長期補充氨基酸口服液可以增強身體機能，提高運動速度。這可能與氨基酸補劑加快體內(nèi)氨基酸代謝速率有關(guān)，一方面氨基酸氧化分解為機體提供能量；另一方面氨基酸為組織蛋白合成提供原料，促使肌肉、骨骼肌生長，從而提高運動速度。

（三）對運動員耐力的影響

既往研究顯示，耐力運動后，運動員血清BCAA水平明顯下降，表明長時間運動需要依靠BCAA氧化分解供能，由此推測，額外補充BCAA可以增強運動耐力。相關(guān)動物實驗也表明，連續(xù)4 d，每天給實驗小鼠補充25 mg BCAA，可以降低小鼠血乳酸水平，延長力竭游泳時間，進一步證實BCAA可以延緩運動疲勞的產(chǎn)生。營養(yǎng)學(xué)家認為，長時間運動產(chǎn)生疲勞度的原因主要有兩方面，一是肝糖原耗竭導(dǎo)致血糖濃度降低，大腦中樞接收到疲勞信號，從而發(fā)出相應(yīng)指令；另一方面與CA、5-HT等神經(jīng)遞質(zhì)合成增多有關(guān)。5-HT水平直接關(guān)乎大腦睡眠、情緒及運動狀態(tài)等，Trp是合成5-HT的原料，腦內(nèi)轉(zhuǎn)運的Trp越多，5-HT合成也越快，越易產(chǎn)生疲勞。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Trp與BCAA存在相互競爭的關(guān)系，外源性補充BCAA可以抑制Trp向腦內(nèi)轉(zhuǎn)運，使5-HT合成減少，最終達到緩解疲勞的目的。此外，研究人員通過放射性技術(shù)示蹤也發(fā)現(xiàn)，耐力運動后大鼠腦內(nèi)5-HT濃度明顯上升，腦及血小板5-HT2A表達下調(diào)，運動期間補充BCAA可以阻止5-HT2A下調(diào)，起到緩解中樞疲勞的作用。

研究顯示，BCAA的抗疲勞機制還與心肌保護作用有關(guān)。心肌組織是有氧氧化代謝的主要場所，其中分布有大量的線粒體，其在合成能量的同時也產(chǎn)生了大量的自由基，在自由基的攻擊下，線粒體膜會發(fā)生脂質(zhì)過氧化，導(dǎo)致膜流動性降低，運動耐力下降。BCAA補劑可以通過以下途徑保護線粒體：①通過消除自由基或阻斷自由基反應(yīng)，減少丙二醛（MDA）的合成，從而降低脂質(zhì)過氧化反應(yīng)；②通過增加谷氨酸（Glu）、丙氨酸（Ala）、天冬氨酸（Asp）等必需氨基酸濃度，促使BCAA代謝加快，為線粒體氧化供能提供便利；③通過抑制鈣離子轉(zhuǎn)運，減少心肌細胞凋亡，從而保護心肌組織。

（四）對運動員柔韌性的影響

柔韌是評估運動員運動素質(zhì)的重要指標(biāo)之一，柔指的是韌帶、肌肉拉伸的最大范圍，韌指的是在損傷軟組織情況下肌肉所爆發(fā)的最大力量。對散打、武術(shù)、體操運動員來說，柔韌性是其獲得成功的關(guān)鍵因素。身體柔韌性可以通過日常訓(xùn)練加以提高，但需要循序漸進、從易到難、由淺到深，否則很容易造成組織損傷。研究人員通過下坡跑運動誘導(dǎo)SD大鼠骨骼肌損傷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠血清游離氨基酸在運動后即刻下降，認為游離氨基酸參與了骨骼肌代謝，與組織肌損傷相關(guān)。觀察大鼠被動牽拉損傷后肌肉內(nèi)氨基酸譜變化情況也發(fā)現(xiàn)，大鼠損傷后肌肉內(nèi)氨基酸先降低后升高，也進一步證實氨基酸參與了肌肉宿損傷與修復(fù)。由此可見，BCAA對肌肉組織具有保護作用，對柔韌性訓(xùn)練有一定的幫助。以20名皮劃艇運動員為研究對象，發(fā)現(xiàn)運動期間補充BCAA補劑能夠降低血清肌酸激酶、乳酸脫氫酶水平，也說明BCAA能夠促進運動損傷后恢復(fù)。

（五）對運動員靈活性的影響

靈活性的定義為：運動員在突發(fā)情況下準確判斷、迅速改變動作及空間位置的能力。對運動員來說，靈活性素質(zhì)分為兩大類，一類是起跳、急停、平衡、躲閃等一般素質(zhì)；另一類是專項靈活性素質(zhì)，如接發(fā)球、射擊等專項動作。靈活性完成過程需要人體感覺器官、神經(jīng)中樞、肌肉共同參與，首先是感覺器官接收外界信號，然后傳遞給大腦皮層，最后大腦發(fā)出指令給肌肉。其中大腦皮層的狀態(tài)直接影響動作完成的質(zhì)量，因為球類比賽中的急停、專向等都是在一瞬間完成的，需要大腦快速作出判斷。既往報道顯示，氨基酸參與了大腦海馬突觸效應(yīng)、學(xué)習(xí)記憶機制，可能對運動員靈活性素質(zhì)的提高有促進作用。

腦組織中75%的氨基酸為γ-氨基丁酸（GABA）、Asp、Glu及Glu衍生物，主要起神經(jīng)遞質(zhì)的作用，其他如牛磺酸等起神經(jīng)調(diào)質(zhì)作用。以跳臺小鼠為研究對象，首先在訓(xùn)練前1.5 h經(jīng)腹腔注射20 mg/kg的苯氧乙酸或訓(xùn)練前3 min經(jīng)腦室注射0.1 μg GABA，結(jié)果小鼠腦內(nèi)GABA水平明顯升高，學(xué)習(xí)記憶能力明顯受損；另外，于訓(xùn)練前3.5 h經(jīng)腹腔注射110 mg/kg鹽酸氨基脲，小鼠腦內(nèi)GABA水平明顯降低，同時記憶損傷情況有所改善，表明GABA可損害大腦學(xué)習(xí)記憶能力。

?；撬釣槿梭w所需要的一重要的氨基酸，可在體內(nèi)合成也可從食物中獲取，而且在大腦皮質(zhì)、小腦、神經(jīng)、視網(wǎng)膜分布廣泛，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有保護作用。有學(xué)者采用低蛋白飲食法構(gòu)建宮內(nèi)生長受限（IUGR）胎鼠，發(fā)現(xiàn)IUGR胎鼠腦內(nèi)?；撬崴斤@著低于正常胎鼠，腦細胞凋亡數(shù)量高于正常胎鼠，孕期補充?；撬峥梢愿纳铺ナ蟠竽X超微結(jié)構(gòu)，促進神經(jīng)元細胞增殖，該機制可能與?；撬釋ο嚓P(guān)信號通路的調(diào)控有關(guān)。還有研究顯示，?；撬峥梢韵\動性疲勞，是一種頗具潛能的運動營養(yǎng)成分。

四、過量攝入BCAA補劑的負面影響

目前，市面上的氨基酸補劑多為BCAA，是對人體有利且安全的一類營養(yǎng)素，但過量補充也會帶來不利影響，如誘發(fā)腸道應(yīng)激反應(yīng)、阻礙其他類氨基酸吸收利用等。一項來自于職業(yè)足球運動員的調(diào)查顯示，該類人群發(fā)生肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）的風(fēng)險明顯增加，而且還發(fā)現(xiàn)，大部分職業(yè)足球運動都有補充BCAA的習(xí)慣。基于此，有學(xué)者探討B(tài)CAA與ALB之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)25 mmol/L劑量的BCAA有一定的神經(jīng)毒性，會抑制神經(jīng)突出興奮性，認為ALB的發(fā)生可能與BCAA過量補充有關(guān)。耐受性是人體攝入營養(yǎng)補劑、藥物等必需考慮的一個問題，如果超過耐受值將導(dǎo)致營養(yǎng)素、藥物及其代謝物在體內(nèi)堆積，增加肝腎負擔(dān)，發(fā)生中毒現(xiàn)象。

五、小結(jié)

BCAA不僅參與機體能量代謝與物質(zhì)代謝，還與神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、運動系統(tǒng)相關(guān)，具有促進骨骼肌蛋白質(zhì)合成、減少心肌損傷、預(yù)防運動性疲勞的作用。對運動員而言，BCAA是一種良好的運動營養(yǎng)補劑。但任何營養(yǎng)補劑都是雙面性的，過量補充都會增加機體負擔(dān)，甚至產(chǎn)生毒性。因此，研究氨基酸對運動的影響機制，針對性開發(fā)專項氨基酸類營養(yǎng)補劑具有重要意義。