（运动人体科学专业论文）补糖对不同时间运动后小鼠酮体等生化指标的影响.pdf

北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 1 补糖对不同时间运动后小鼠酮体等生化指标的影响 指导教师张爱芳 副教授 研究生王馨塘 摘 要 糖是人体重要的供能物质能在任何运动场合参与 atp 合成在运动供能中占据 重要地位 健康人体内源性糖储备总量有限 因此糖储备是耐力运动的重要限制因素 补糖不仅是长时间耐力性运动项目所需要的而且是短时间大强度间歇运动项目 所不可缺少的运动前补糖可以优化肌肉和肝脏糖原储备维持运动时的血糖稳定 保障 1 小时内快速运动能力和长时间运动末期的冲刺力 运动前尽可能的提高体组织糖原的含量并且在运动中使脂肪的代谢活泼是增 强持久性运动能力的有效手段本实验观察补糖对小鼠进行不同强度不同时间游泳 运动后血糖血清 ffa糖原和酮体的变化情况探讨体内糖状况的不同对小鼠糖 脂代谢的影响 实验动物为昆明种雄性小白鼠 48 只随机分为补糖和补水组 各组分别包括安静 对照组1 小时定量运动组和力竭运动组安静对照组不进行运动运动各组进行两 周运动运动时间从每天 20 分钟逐渐增加到 1 小时补糖组采用 57低聚糖混 合溶液运动前 30 分钟灌胃补水组补充等量的蒸馏水运动当天定量运动组进行 2 小时负重游泳运动力竭组的判断标准为沉入水下 10 秒钟或游泳动作不协调动作 变形各组小鼠采用眼底取血法处死测定血液肝脏骨骼肌和脑中的酮体肝 骨骼肌糖原以及血糖脑糖血清 ffa 等指标 实验结果显示补糖可提高小鼠机体肝骨骼肌糖原储量1 小时运动后补糖组 小鼠血糖保持稳定补水组血糖水平显著低于安静值(p0.05)力竭运动引起小鼠骨 骼肌肝糖原储量的显著下降和血浆 ffa 浓度的升高(p0.01)补水组血浆 ffa 升高 幅度高于补糖组(p0.05)力竭运动后补糖组和补水组小鼠骨骼肌肝酮体含量显著 升高补水组骨骼肌肝酮体含量显著高于补糖组(p0.05)小鼠机体糖状况直接影 响运动中的酮体代谢1 小时运动后补水组小鼠血酮体浓度显著升高(p0.05) 综合以上结果说明补糖可以提高机体糖储备较高的糖储备有利于维持运动中 的血糖稳定减慢肝骨骼肌糖原的下降速率而且有利于抑制运动中酮症的发生 关键词补糖 运动 血糖 糖原 游离脂肪酸 酮体 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 2 effect of supplement glucose-polymer on ketone body and some biochemistry indexes in mice during different exercise abstract glucose is an important fuel of human body, and which can produce atp at any sport occasion. the glucose storage is limited in human body, so it is a limited factor in endurance sport. the supplementation of glucose is essential for long-time endurance exercise and intense intermittent exercise. the supplement of glucose before exercise can benefit to the storage of muscle and liver, maintain stable blood glucose during exercise, ensure exercise capacity in an hour and sprint capacity in the end of long time exercise. to elevate the glucose storage in tissues before exercise and to improve the metabolism of fat during exercise is an effective means to enhance durative exercise capacity. the purpose of this study is to investigate the effect of glucose-polymer on the metabolism of carbohydrate and fat in mice. 48 male mice were randomly divided into two groups: glucose-polymer supplementation group(gp), water supplementation group(w). each groups were divided into three sub-groups: the rest control group, swimming-ration group, swimming-to-exhausted group. the exercise groups swimmed two weeks, and the exercised time increased gradually from 20 minutes to 1 hour. the glucose-polymer groups were fed with 5glucose7glucose-polymer solution 30 minutes before swimming, while the water supplementation groups fed with distilled water of isodose. in that day of experiment the swimming-ration groups swimmed 1 hour with fixed-load. the exhausted standard is to sink into water for 10 seconds or to act out of line. the concentrations of blood ketone body (kb), liver kb, skeletal muscle kb, brain kb were measured as well as the level of liver glycogen, skeletal muscle glycogen, blood glucose, brain glucose and serum ffa. the results showed that: the liver and skeletal muscle glycogen storage increased by glucose-polymer supplementation; the level of blood glucose maintained in gp ,which decreased in w(p0.05). there was a significantly decreased muscle and liver glycogen stores and a increased concertration of plasma ffa in gp(p0.01) after exhaustion. the level of liver kb, muscle kb significantly increasedin both groups after exhaustion(p0.05),.the level of liver kb, muscle kb was higher in w group than in gp (p0.05). the metabolism of ketone body is associated with the availability of carbohydrate for fuel and the concertration of blood kb significantly increased in w after 1 hour exercise(p0.05). keyword: glucose-polymer supplementation exercise blood glucose glycogen free fatty acid ketone body 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 3 1.文献综述 糖是人体重要的供能物质能在任何运动场合参与 atp 合成在运动供能中占据 重要地位训练和比赛中运动员每日能量消耗较大健康人体内源性糖储备总量有 限因此糖储备是耐力运动的重要限制因素补糖可以显著改善糖代谢环境保持运 动时血糖浓度维持较高的糖氧化速率节省肝糖原减少蛋白质消耗有利于能量 平衡和氮平衡促进运动后体力恢复和糖原合成13 1.1运动时糖的供能作用 糖是运动时重要的细胞燃料机体可供利用的糖有肌糖原血糖肝糖原肌糖 原是大强度运动的重要能量来源 肌糖原储量决定达到运动力竭时间 影响比赛成绩 血液的葡萄糖称为血糖是长时间的运动中骨骼肌的肌外燃料是长时间运动的重要 限制因素肝糖原对运动能力的重要性反映在耐力运动中肝糖原提供葡萄糖用于维 持血糖平衡13 1.1.1肌糖原与运动能力 肌糖原约占人体糖储量的 70正常成人为 350 克左右优秀的耐力运动员肌糖 原储备稍有增多12 耐力训练可使肌糖原的储备明显增加肌肉活检表明进行长时间运动时工作肌 中的糖原持续减少肌糖原减少的速率与运动强度有关不同强度运动时肌糖原利用 的特点是轻度3040最大摄氧量运动时几乎全部消耗慢肌纤维中的糖原 并可由血液中的葡萄糖给予补充一些研究报道小于 50最大摄氧量的运动大部分 能量是由脂肪和血糖的氧化提供的 而肌糖原的作用较小 并且肌糖原的消耗也较小 5060最大摄氧量强度运动时先是慢肌纤维中糖原下降继而快肌纤维中的糖 原水平下降运动 24 小时达到衰竭时肌糖原接近耗竭在 7085最大摄氧量范 围内的有氧代谢运动肌糖原是最重要的基质运动开始时糖原浓度和糖原利用速率 都决定着肌糖原耗竭的时间肌糖原储量下降是疲劳和衰竭的一个重要因素13 1.1.2肌外糖源与运动能力 肌肉之外的糖源包括血糖和肝糖原运动时工作肌也可从血液中摄取葡萄糖 但血糖主要供中枢神经系统利用中枢神经系统几乎没有葡萄糖储备它全靠血糖作 为能量来源运动时血糖有下降的趋势但开始时肝糖原在磷酸化酶和葡萄糖6 磷酸酶的作用下生成葡萄糖进入血液以维持血糖的相对稳定水平因此大强度和次 极限运动时血糖水平下降甚少由于肝糖原的储备是有限的在长时间运动如以约 60最大摄氧量的强度运动 3 小时时机体对葡萄糖的需求不断增长部分60 葡萄糖必须由肝脏的糖异生来供给然而糖异生速度低于糖利用速度因此在 70 80最大摄氧量强度运动甚至在小强度运动时运动 60 分钟后血糖水平开始下降 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 4 但相当于受试者 7580最大摄氧量的强度运动时只能坚持 1.5 小时这种工作由 于时间太短不会发生肝糖原的储备的明显下降所以一般不出现低血糖肌糖原储 备大量消耗可能是限制耐力的一个因素这可能是由于肝糖原耗竭的结果并且血糖 水平的下降与此有关此时脑和其它组织所需的葡萄糖 100必须由糖异生来供应 wahren 等人发现以受试者最大摄氧量的 30强度运动一小时血糖浓度不变持 续运动 4 小时血糖水平下降到对照组的 70小强度长时间运动时低血糖是限制 运动的主要因素ahlbory 等1974 近年有不少研究证明运动前 2 小时内补糖虽然会引起一过性血浆胰岛素浓度上 升 但是并不降低运动能力 实际上还能提高大于 2 小时的 7080最大摄氧量强 度运动的能力 运动前补糖旨在优化肌肉和肝脏糖原储备维持运动时血糖稳定保障 1 小时内 快速运动能力和长时间运动末期的冲刺力 1.2补糖对运动能力的影响 长时间运动中骨骼肌糖原大量消耗和低糖水平是导致疲劳的主要因素补糖可提 高血糖水平通过提高运动肌的糖氧化速率来提高外源性能源的利用率因此运动前 和运动中补糖可推迟疲劳发生和提高运动成绩 1.2.1补糖对长时间持续运动的影响 大量研究证明补糖可以提高长时间持续运动能力davision 等报道在运动中服用 浓度为 7%的糖溶液可提高 15 公里跑台的运动能力 他们认为这可能与运动后期服糖 组保持较高血糖水平有关2在持续的长跑过程中补糖能节省运动早期肌糖原的利用 从而影响内源性的糖利用而且长跑中补糖使运动肌型纤维中糖原利用减少8 有研究报道运动前 3 小时进食含糖 100g可延长长时间 70%最大摄氧量自行车运 动至疲劳的时间3但实验结果中糖氧化速率肌糖原浓度血糖浓度补糖组与对 照组相比无显著差异故补糖提高运动能力机制不清 1.2.2补糖对大强度间歇运动的影响 过去十年的实验室研究提示了补充糖有益于短时间高强度的间歇运动m m u r r a y 等人观察了补糖和补水对 1 . 6 小时间歇自行车运动的影响受试者完成 4 组稳定状态 的蹬车运动5 5 圈6 5 v o 2 m a x中间包括休息时间受试者以 2 m l / k g 体重量摄入糖 溶液或纯净水发现与补水组比较补充糖溶液组蔗糖与葡萄糖或低聚糖与果糖 在运动末期提高了运动成绩在高强度的间歇往返跑和较多回合的耐力运动中同样观 察到补糖可提高运动成绩在冰上曲棍球网球和足球运动中同样观察到补糖可提高 运动成绩这些实验室和现场实验的结果提示了短时间大强度的间歇运动中补 糖与在长时间运动中补糖同样重要补糖不仅有利于长时间间歇运动也有利于短 时间间歇运动补糖对间歇训练有确定影响的原因是由于很大比重的糖摄入这可提 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 5 供运动中占总能量消耗的 1 6 - 2 0 9 大强度间歇运动的能量需要量不仅不低于甚至还大于长时间耐力运动有研究 报道在 90 分钟高强度间歇跑训练中运动前即刻和运动中服用 6.9%的糖虽然高强 度跑平均运动时间没有提高但服糖组肌糖原利用率下降4有研究表明运动前两 天高糖饮食糖提供能量占膳食总能量的 65%配合适当运动可提高小场地足球比赛 的运动能力使高强度运动时间增加5这可能与运动前肌糖原水平高有关 sugiura 等报道在以 60%65%vo2max的运动强度进行 90 分钟自行车间歇运动的半 场休息时间补充葡萄糖可以保持糖利用并提高其后 40 秒 wingate 测试运动能力6 该实验表明未服糖组运动后期利用更多脂肪产生能量也能完成 90 分钟运动但 wingate 运动能力差这揭示了耐力运动后期要提高大强度运动能力保持血糖水 平很重要 另外间歇运动前高糖饮食可以节省运动中肌糖原的消耗然而在这种状况下 运动中继续摄入糖不会进一步影响糖原利用8 由以上研究成果得出结论补糖有益于大强度间歇运动尤其增强后期的冲刺运 动能力 1.2.3补糖对高强度运动的影响 过去许多时间证实肌糖原储量不是高强度力竭运动的限制因素故运动前高糖 饮食还是低糖饮食对高强度运动没有影响pitsliaids 等报道运动前饮食中糖比例适 度变化 占总热量 70%或 40% 不会影响高强度运动 90%最大摄氧量力竭运动和 80% 最大摄氧量力竭运动的运动至力竭时间但同时发现高糖组血乳酸浓度显著高于低 糖组7有关补糖是否提高高强度运动能力需要继续研究 目前人们对补糖提高运动能力的机理尚不完全清楚现有资料表明当肌糖原 供能下降时补糖可在运动后期保持高血糖水平增加血糖氧化率2 6补糖可降 低运动中肌糖原利用率4 5因此延缓肌糖原耗竭和疲劳时间在具体运动项目中究 竟是哪种机制发挥作用还根据不同的运动强度运动类型服糖量种类时间 运动前营养状况受试者训练水平而定8 1.3补糖对机体代谢的影响 1.3.1补糖对肌糖原代谢的影响 众所周知长时间运动前摄入高糖饮食可明显提高耐力bergstrom 等人1967 christensen and hansen 1939;foster 等人1984christensen 等人发现长时间大强 度运动前三天高糖饮食可以延长运动至力竭的时间饮食中糖的数量影响骨骼肌和肝 脏中糖原储量从而影响长时间大强度运动中的血糖浓度代谢物质的利用及运动至 力竭的时间18 尽管低血糖并不是引起疲劳的必要因素felig 等人1982coyle 等人1986 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 6 发现长时间运动中肌糖原已经耗竭的情况下补糖可以维持血糖在较高的浓度从而 提高糖的利用率延迟疲劳的发生18 costill 等人(1981)报道了训练前一天补充 40的糖不如 70的糖能更有效的提高 肌糖原合成速率他们还发现长时间运动中补糖量在 150650 克/天可以成比例的提 高肌糖原储量18ivy 等人观察了不同浓度的糖对肌糖原储量的影响受试者以 62 75vo2max的强度在功率自行车上运动两小时以减少肌糖原储量 运动后即刻和运动 后 2 小时分别补充 1.5 或 3g/kg 体重的低聚糖溶液结果显示不论受试者摄入高或 低浓度的糖肌糖原的合成速率是相同的16 耐力运动中疲劳的发生与肌糖原的耗竭有关肌糖原合成受血糖浓度糖转运以 及这一路径中有关酶尤其是糖原合成酶的活性影响运动至力竭时骨骼肌内的环境 有利于肌糖原的合成糖原合成酶与糖原浓度呈负相关因此运动后在糖原耗竭状 态下骨骼肌和肝糖原的合成酶活性提高17 有关保持运动中充分的糖氧化速度的一些新近研究认为耐力运动中摄入糖的作 用主要是保持糖始终充分的有效利用而不是为了肌糖原的节省在比较补糖和补水的 对照实验中补糖组整个糖氧化速度比较高所反应的是糖氧化的差异而不是肌糖原 即血液中拥有的葡萄糖含量较高的糖氧化速度需要充分有效的肌糖原储备这 可能是催化葡萄糖磷酸化为葡萄糖6磷酸的乙糖激酶肌肉活性比较低的缘故从而 使糖酵解起动所以强度大的运动中糖原储量是限制氧化速度的基质因为不象葡萄 糖进入分解过程那样糖原无需乙糖激酶的参与41 耐力运动中补糖不会发生运动前 3045 分钟补糖出现的低血糖 据 lamb 1981 的报道运动时儿茶酚胺分泌增加儿茶酚胺有抑制胰岛素分泌的作用运动时补糖 后血浆胰岛素虽有升高的倾向但无显著性意义47 1.3.2补糖对肝糖原代谢的影响 肝糖原的储量受膳食糖含量的影响极大 普通膳食后人体肝糖原储量为 270 毫摩尔葡萄糖/千克肝重总储量约为 500 毫 摩尔葡萄糖一天高糖膳食后肝糖原储量可以提高到 500 摩尔葡萄糖/千克肝重总 储量达 800900 毫摩尔葡萄糖而经一天低糖膳食后肝糖原储量降低至 1273 摩 尔葡萄糖/千克肝重 总储量下降到 20120 毫摩尔葡萄糖 运动后恢复期摄取高糖膳 食能促进肝糖原合成加快摄取果糖后在肝内转变为糖原的能力比摄取葡萄糖高 34 倍13 铃木和千叶二人根据 1 天 1 食制2 食制3 食制这样的间歇喂食和自由摄取 4 种条件对白鼠肝脏的糖原含量进行了比较证明饮食次数越多则肝脏的糖原含量越 低持久性运动中同时补充果糖精氨酸柠檬酸能在不阻碍运动中的脂肪能量代 谢条件下在运动后半阶段节省肝糖原补充肌肉糖原以含糊精的高碳水化合物食 品作为恢复期摄取的饮食有益于机体组织糖原的再补充42 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 7 1.3.3补糖对脂肪酸代谢的影响 血浆游离脂肪酸(free fatty acid, ffa)是人体静息状态的主要能源之一静息状态 的骨骼肌也主要利用脂肪酸氧化代谢获得能量脂肪在运动时的供能形式主要有三 种以长链脂肪酸的形式供给体内大多数组织如骨骼肌心肌等氧化利用生 成酮体供给骨骼肌神经系统氧化利用以甘油作为糖异生作用的重要底物在肝 脏中异生为糖原或葡萄糖对维持血糖稳定起中要作用 costill 等人曾对 70 小时跑完 324 公里的受试者做了运动中呼吸成分的分析尽管 受试者在运动中不断摄取糖 但呼吸商仍由 3公里跑程时的0.87下降到运动末的0.73 许多文献表示耐力跑中存在糖代谢供能向脂肪代谢供能迁移的现象但迁移速度相 当难在持续亚极限强度运动中脂肪供能在总消耗能中占有相当大的比例berger 13 一般来说运动强度越小持续时间越长依靠脂肪氧化供能占人体总能量代谢 的百分率就越高12 也有研究结果表明大鼠进行 2 小时跑台运动前分别灌胃补充相同热量的糖和脂 类lct和 mct发现口服脂类组只增加了静息状态时大鼠骨骼肌和心肌的糖原储 量但运动后并没有减少糖原消耗与补充脂类组相比补糖组引起明显的内源性糖 利用节省和运动中的脂肪分解减少23 长时间运动开始的数分钟内如自行车运动由于大量肌群参与收缩血浆 ffa 浓度出现暂时下降然后逐渐升高这时下降的原因是运动时肌肉吸收血浆脂肪 酸增多但脂肪组织分解及脂肪酸释放入血的量相对不足进入脂肪组织的血流量 暂时下降 造成肌肉吸收血浆 ffa 速率与组织向循环系统释放脂肪酸的速率之间出现 暂时不平衡通过逐渐增强脂肪组织的脂肪酸动员速率使血浆 ffa 浓度逐渐上升到 基础水平或超过基础水平大约在运动 34 小时后血浆 ffa 达到最高值接近 2 毫摩尔/升肌内脂肪酸氧化速率随血浆脂肪酸浓度升高而加快当血浆 ffa 接近 2 毫摩尔/升时肌内脂肪酸氧化供能约占总能耗的 62可见肌肉对血浆 ffa 的摄 取和利用与耐力运动能力关系密切 1.3.4补糖对机体酮体代谢的影响 酮体是脂肪分解代谢过程中产生的中间代谢产物它包括丙酮乙酰乙酸和 羟丁酸酮体在肝内生成而肝脏自身缺乏利用酮体的酶类生成的酮体通过肝细胞 膜扩散进入血液循环可被肝外组织包括脑心脏肌肉肾肾上腺皮质等利用 特别是脑在葡萄糖缺乏时酮体成为其主要能源物质所以酮体实际上是机体通过 肝脏向其它组织供能的一种替代形式13, 24, 25, 26 早期研究证明长时间持续运动如超长距离跑血液酮体水平明显升高这可 能肝内生成的酮体超过了肝外组织的利用尤其是与活动的肌肉对酮体的利用有关 当血酮体堆积到一定限度时会发生酮血症 24, 25, 26 运动后酮症发生在高蛋白高脂肪和低糖饮食的受试者中几乎没有或者很小程 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 8 度的发生在高糖饮食中31, 32近些年来有关运动前或运动后摄入补剂对运动性酮症 的影响报道较多askew 等人43, 44测定了高脂肪高糖和正常饮食状况下下的大鼠进 行力竭运动后心胃骨骼肌和肝脏组织中酮体代谢关键酶活性的变化结果显示 hmgcoa 合成酶和乙酰乙酰 coa 硫解酶活性受饮食中脂肪含量的影响高脂肪饮食 鼠中活性最高高糖饮食鼠的酶活性最低 koeslag 等人45研究了低糖饮食的长时间运动引起的高血酮症他发现正常饮 食的未训练者酮体浓度在运动后 34 小时上升到峰值低糖饮食运动后酮体浓度存 在两相反应运动后约 12 小时出现第一次峰值随后下降运动后 4 小时降至低 谷运动后 7.5 小时出现第二次峰值且比第一次的峰值更高高糖饮食的未训练者和 正常饮食的运动员运动后血酮浓度未出现这种变化糖原耗竭引起运动后酮体两 相反应类似于上述低糖饮食未训练者所观察到的现象且糖原耗竭状况下观察到 的酮体浓度升高的更多3.88mmol/l 实验表明运动员低糖饮食进行训练时产生明显的运动后高血酮症酮血症可 导致应激和疲劳因此对耐力运动员来说足够热量的糖摄取是必要的饮食不可 以完全没有糖类32 长时间运动前或运动后摄入不同类型的补剂对运动性酮症影响的相关研究表明 与摄入淀粉相比摄入葡萄糖和丙氨酸可以减少运动后酮症的发生程度淀粉的摄入 对运动后酮症的抵制作用最小carlin 等46观察了运动后补充葡萄糖或丙氨酸对人体 血浆肉碱和酮症的影响结果显示不补充组运动后 2 小时发生运动后酮症血浆 羟丁酸浓度显著上升血浆 ffa 高于安静值而血浆游离肉碱浓度低于安静值摄 入葡萄糖或丙氨酸后羟丁酸浓度有同等程度的下降随着葡萄糖或丙氨酸的摄 取ffa 水平随之下降丙氨酸试验中的 ffa 保持在安静水平而葡萄糖组试验中的 ffa 则低于安静时的水平 auclair 等23比较了长时间运动前大鼠灌注葡萄糖中链甘油三酯mct 和长链 甘油三酯lct对运动代谢反应的变化与灌注水的大鼠相比灌注营养物都可以 观察到运动后血浆 ffa 浓度上升灌注水mctlct 的大鼠运动后血酮水平升高 明显尤其是摄入 mct 后血酮水平升高最多而摄入葡萄糖则抑制运动性生酮作 用 1.3.5补糖对血浆胰岛素水平的影响 运动前补糖可能引起运动中瞬时低血糖这似乎并不影响运动能力目前国外对 赛前补糖的时间不强调因为运动一开始除胰岛素以外的多种激素如肾上腺素 去甲肾上腺素生长激素胰高血糖素等的分泌都会增加1wee 等研究发现11运 动前 3 小时以 2g/kg 体重的补充量摄入高糖指数食物包括土豆玉米蜂蜜运动 后 20 分钟有部分受试者出现瞬时低血糖3.5mmol/l而摄入低糖指数含支链淀 粉较高食物组中未发现此情况他们分析原因认为高糖指数食物引起高水平胰岛 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 9 素进而造成运动后肝糖原分解抑制肌肉吸收血糖加强kuipers 等报道12运动 前 30 分钟补葡萄糖 50 克有部分受试者运动后也出现瞬时低血糖但血胰岛素浓度 不高他们认为低血糖出现可能与某些个体胰岛素敏感性高交感神经活动弱补糖 剂量小有关有研究证明12如果想在运动前 1 小时补糖补糖量至少大于 70 克才 不会出现低血糖现象总之低血糖出现的原因不清可能与补糖时间补糖种类 数量以及个体差异有关 尽管在运动强度与血浆胰岛素水平之间似乎存在着逆向关系研究结果显示在相 同的运动强度下70vo2max与长跑相比自行车运动中补糖引起的血糖和血 浆胰岛素水平的变化较小这样运动中补糖时运动强度和或运动类型对血糖 和血浆胰岛素水平的影响成为决定肌糖原利用的主要因素8 1.4补糖方法 运动医学的快速发展已经为选择合理补糖方法提供一些依据理想的补糖饮料必 须具备下述条件1口味好胃排空和小肠吸收速度快2提供足够能量 胃排空速度是指食物从胃进入小肠的时间通常以为胃排空速度和小肠吸收率 是补糖的限制因素胃排空速度受摄入饮料等多种特点影响容量糖浓度渗透压 和温度还受补充溶液的酸度运动强度和热环境的影响在这些因素中补液量 糖浓度和渗透压是影响溶液体运送至小肠的重要调控因素9 1.4.1糖类型及糖浓度的选择 胃排空速率随补充糖溶液浓度增加而下降 近年来的研究报道 当糖浓度超过 6% 时糖浓度的增加对胃排空速率的影响为 2%补水与补 4-6%糖溶液对胃排空速率的 影响无统计学上的差异胃内液体的总排空量随糖浓度的增加而减少糖浓度与胃排 空速率之间的反比关系可能与补液的热量密度而不是渗透压相关这是因为溶液中糖 浓度的增加可以显著降低胃排空速率而有着相同浓度却有不同渗透压的糖溶液葡 萄糖或低聚糖引起的胃排空速率相同9 murray 指出决定胃排空速率的溶液渗透压毫无疑问受溶液中热量含量的影响这 两者之间是成比例关系的其他学者报道渗透压不影响胃排空速率渗透压饮料引起 的平均胃排空速率的改变小于 5% vist 和 maughan 在葡萄糖和果糖溶液 200mmol/l 中加入 50mmol/l 的钠盐用以增加其渗透压增加了渗透压的溶液未能引起胃排空速 率的变化brouns 等人发现不同糖含量的溶液其胃排空速率是一样的相同糖含量 不同渗透压饮料也具有相同的胃排空速率因此糖含量似乎比渗透压更能影响胃排 空速率9 gisolfi等人比较了补充蒸馏水 糖电解质溶液 2葡萄糖和 4蔗糖等渗溶液 和 10糖溶液高渗溶液对人体小肠液体吸收的影响等渗溶液的糖电解质溶液 比蒸馏水更容易促进小肠对液体的吸收shi 等人和 gisolfi 等人观察了补充高渗等 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 10 渗和低渗的糖电解质溶液对小肠液体吸收的影响发现没有显著性差异这可能是 与通过小肠溶质的运输和细胞内渗透压的变化有关这三种溶液对血浆容量的改变也 没有显著差异 决定溶液中渗透压的主要因素是溶液中的糖浓度wapnir 和 lifshitz 报道随着 糖浓度的增加溶液的渗透压增加小肠对水的吸收力下降其他学者的实验也验证 了溶液糖浓度与水吸收的线性反比关系而这种水吸收与溶液的渗透压相关另一个 人体实验指出含 6糖浓度的电解质溶液没有改变水的吸收而当糖浓度增加到 80 的时候从糖溶液和低聚糖3 到 7 个单糖溶液吸收的水会减少 糖饮料的选择应包括多种可转运糖多为葡萄糖蔗糖果糖和低聚糖麦芽糊 精其中对果糖的使用人们看法不一致有研究报道以 55g/h 的速率补充果糖肌 糖原利用不受影响因为果糖引起低血糖和低胰岛素不提高运动能力8类似的报 道也证明在间歇运动中服用果糖效果欠佳因为果糖引起胃肠不适运动中血糖 水平低6但目前有更多的观点认为运动中摄入果糖是有益的因为果糖和葡萄糖 有不同的氧化途径 摄入等量混合的果糖和葡萄糖其氧化率要比单纯摄入葡萄糖高1 不过使用果糖要注意它易引起胃肠不适每小时服用量小于 35 克 降低溶液渗透压的一个明显方法是用低聚糖代替葡萄糖低聚糖的渗透压约为葡 萄糖的 1/4含有大量的单糖可增加糖的运输量但没有显著增加小肠的渗透压同 时不影响小肠对水的吸收9事实上较低浓度的低聚糖溶液2%单糖溶液浓度 对胃和小肠壁上糖受体的刺激较小使补糖引起的胰岛素分泌减少较低的胰岛素浓 度有利于脂代谢和肌糖原的节省另一方面由于低聚糖要在小肠内水解因此延长 了糖吸收和氧化时间使糖浓度在较长时间内保持稳定19低聚糖甜度小口感好 但个体对该糖的吸收效率却差异很大建议在赛前予以试用1 基于这些研究用低聚糖代替葡萄糖至少有两个优点明显降低溶液的渗透压 提高水吸收率增加糖向小肠的转运量然而一项人体实验提示补充等热量的糖 溶液时当浓度到达 6时水吸收率是与糖类型无关的补充葡萄糖和含 3 个单糖 低聚糖溶液时当糖浓度增加到 8时能明显降低小肠对水的吸收率幸运的是 运动肌的糖的最大氧化量只有 1g/min因此在间歇运动中运动员如果想服用运动补 剂来弥补汗液丢失0.6-2.42l/h平均数1.51l/h饮料中含有 40g/l 的糖就足以满 足骨骼肌氧化的需要若间歇运动中体液丢失达到 70的时候糖浓度只需 60g/l 糖和水的吸收与溶液糖浓度密切相关高浓度的糖溶液能提高糖吸收率有利于 燃料的补充然而高浓度的糖会影响胃排空率和小肠对水的吸收低浓度的糖溶液 有利于液体吸收但在运动中不能为运动肌提供充足的能量因此含有 57的糖 溶液浓度是最理想的9 运动后恢复期肝糖原恢复与饮食有关运动后摄取高糖饮食能促进肝糖原合 成加快摄取果糖后在肝内转变成糖原的能力比摄取葡萄糖高 34 倍口服葡萄糖大 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 11 多通过肝脏用于肌糖原的合成13与含低分子量糖类饮料相比运动后早期摄入含 大分子量淀粉分子的饮料能以更快的速度恢复肌糖原储存35 溶液中含有超过一种可转运的糖时可以通过刺激多种运输机制来增加糖的吸收 率由于水跟随溶质的运动而运动小肠对水的吸收增加溶质吸收的增加可以弥补 高渗透压对对水吸收的影响因此在选择运动补剂时应考虑选择复合糖或单糖 蔗糖与其他双糖及短链低聚糖的混合物9 1.4.2摄入糖的时间和次数 为避免胰岛素效应补糖的时间应在赛前 1530 分钟之内进行1一般认为运动 前补糖可在运动前数日内增加膳食中碳水化合物占总热量 60%70%或在运动前 1 4 小时补糖 15g/kg 体重运动中每隔 1520 分钟服糖 2ml/kg 可促进吸收并增加能 量供应运动后补糖 24 小时 916g/kg 体重而且越快越好这不是为增加肌糖原合 成量而是提供糖原合成原料加速合成13另外摄取的次数不影响肌糖原的利用速 率也不影响运动能力反复进餐可以加速糖从胃向十二指肠的转运13 1.4.3摄入糖的数量 运动前补充大量58ml/kg 体重的糖溶液同时运动中每 1520 分钟小剂量 2ml/kg 体重补充糖这种方法可以产生较快的胃排空速率此种方法观察到在运 动开始的最初 1 小时内血糖和血浆胰岛素水平上升肌糖原利用率下降相反运 动开始 1030 分钟后补糖且初次补糖量较小时观察不到糖原节约效果 在持续中等强度的间歇运动中如果观察到骨骼肌糖原的任何变化时以 45g/h 的速率补充糖是有必要的事实上一些学者指出以低于 20g/h 的速率补充糖时观 察不到运动能力和成绩提高另一方面以高于 6080g/h 的速率补充糖时也没有 观察到对运动能力的提高此外没有发现补充糖的剂量与运动成绩的提高相关因 此很明显还需更深的研究来探索肌糖原利用程度与运动能力的提高之间的关系8 综上所述 补糖对运动能力的影响在 20 世纪取得了很大的进展和突破 但在这一 领域还存在争论对这一领域的探索还没有结束许多方面还值得进一步深入研究 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 12 2.选题依据 糖是人体重要的供能物质能在任何运动场合参与 atp 合成在运动供能中占据 重要地位 健康人体内源性糖储备总量有限 因此糖储备是耐力运动的重要限制因素 补糖不仅是长时间耐力性运动项目所需要的而且是短时间大强度间歇运动项目 所不可缺少的 运动前补糖可以优化肌肉和肝脏糖原储备维持运动时的血糖稳定保障 1 小时 内快速运动能力和长时间运动末期的冲刺力补糖有助于长时间耐力性项目不同 时期补糖的数量时间和次数是优化能量储备提高运动能力的关键增加糖储备可 以显著改善糖代谢环境其主要作用是保持运动时血糖浓度节省肝糖原减少蛋 白质消耗有利于能量平衡和氮平衡促进运动后体力恢复和糖原合成 酮体是肝内脂肪酸不完全氧化时特有的中间产物酮体生成后透过细胞膜进入血 液成为血酮体酮体的氧化主要发生在心肌骨骼肌神经系统和肾脏酮体是联 系肝脏与肝外组织间的一种能源的特殊运输形式参与脑组织和肌肉能量代谢还参 与脂肪酸动员的调节血尿酮体浓度升高可用于评定体内糖储备状况 长时间运动时酮体的生成和利用是正常的生理现象当糖类供应短缺时作为燃 料被肝外组织氧化因此酮体是肝脏快速输出能源的一种形式运动对酮体代谢的影 响表现为运动中酮体浓度的变化运动后恢复期即运动停止后的几个小时酮体并 没有返回正常水平而是趋于逐渐升高这被称为运动后酮症 关于补糖对长时间运动及正常饮食下酮体代谢的影响有关研究尚少运动的酮 体代谢受体内糖状况的影响已经证明了高糖饮食可以抑制人类运动后酮症的发生 courtice and douglas 1936; koeslag et al 1980; mills 1938; rennie and johnson 1974 31 mills1983阐明当摄入充足的糖时运动酮体和运动后酮症降为最小 因此本试验的研究目的在于讨论运动前补糖对不同运动时间运动后小鼠酮体 等生化指标的影响以及体内糖状况ffa 水平与酮体代谢之间的关系 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 13 3.实验材料和方法 3.1实验对象 昆明种雄性小白鼠 48 只 购于中科院实验动物研究所 鼠龄为 46 周 体重 30.44 2.34 克用带有不锈钢网状盖塑料代谢笼分笼饲养内置消毒木屑普通块料饲 养饮自来水自由进食饲养环境温度 2025自然照明采光 将小鼠随机分为 6 组见表 1运动各组进行两周运动运动时间从每天 20 分 钟逐渐增加到 1 小时补糖组采用 5葡萄糖7低聚糖混合溶液运动前 30 分钟 以体重的 3量灌胃用以提高补糖组体内糖储量补水组补充等量的蒸馏水 表 1 实验分组 编 号 组 别 数 量只 第 1 组 安静补糖组 8 第 2 组 安静补水组 8 第 3 组 定量运动补糖组 8 第 4 组 定量运动补水组 8 第 5 组 力竭运动补糖组 8 第 6 组 力竭运动补水组 8 3.2运动方式 实验当天运动组在灌胃 30 分钟后运动定量运动组进行 1 小时的静水负重游泳 运动定量运动组和力竭运动组均负重游泳负重量为体重的 3%定量运动组运动 时间为 1 小时水温为 301水深为 40cm.力竭的判断标准为沉入水下 10 秒钟 或游泳动作不协调动作变形 3.3实验方法 3.3.1样本采集 实验当天安静组在灌胃 30 分钟后取血样和组织采用眼底取血法收集全血 运动 组运动后即刻采用同样方法取血各组小鼠直接取 60l 全血吹入备有蒸馏水的微量 离心管盖紧摇匀立即放入冰箱冷藏供血酮测定用各组小鼠取血后迅速取肝脏 后腿腓肠肌脑骨骼肌剔除脂肪组织和筋膜各组织均用冷生理盐水漂洗滤纸吸 净表面的水分用铝箔包裹置液氮中迅速冷冻血液在 37水浴中静置 1 小时后离 心分离血清待用 3.3.2指标测试 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 14 3.3.2.1酮体的测定 采用紫外分光酶法测定乙酰乙酸和羟丁酸 乙酰乙酸的测定 原理 羟丁酸脱氢酶hbdh催化乙酰乙酸还原为羟丁酸同时伴随着还原 型辅酶nadh转化为辅酶nad通过 nadh 吸收值下降确定乙酰乙酸含 量该反应要求 ph7.07.6反应式如下 ch3 hbdh ch3 c=o + nadh + h+ hcoh + nad ch2 ph7.5 ch2 cooh cooh 试剂 磷酸缓冲液1mol/l 磷酸氢二钠和 1mol/l 磷酸二氢钠按体积 501 混合加入 0.2g%edtaph8由于要缓冲大约 30v/v高氯酸在配置时提高 ph 致使反 应液 ph7.5 nadh 0.876umol/ml 称 6.2mg 溶于 1ml蒸馏水中可存放一周 临用前稀释 10 倍 hbdh4.5u/ml将 15u/ml原液用 3.2mol/l 硫酸铵稀释 3.4 倍临用前配制 高氯酸0.8mol/l吸取 32.4ml70高氯酸稀释至 500ml 硫酸铵3.2mol/l称 42g 硫酸铵加蒸馏水 100ml 羟丁酸的测定 原理 羟丁酸脱氢酶h b d h 催化羟丁酸氧化为乙酰乙酸同时伴随等量辅酶 n a d 转化为还原型辅酶n a d h通过 n a d h 吸收值升高确定羟丁酸含量 该反应要求 p h 8 . 5 9 . 0 反应式如下 ch3 hbdh ch3 hcoh + nad c=o + nadh + h+ ch2 ph9.0 ch2 cooh cooh 试剂 肼缓冲液水合肼 1.09mol/l,硫酸肼 0.01mol/l称取硫酸联氨 710mg加水合联 氨 53ml加蒸馏水至 500mlph10.0由于要缓冲大约 30v/v的高氯酸在 配制时提高 ph 致使反应液 ph9.0 nad0.88umol/ml称取 5.8mg 溶于 1ml 蒸馏水中可存放一周临用前稀释 10 倍 hbdh7.5u/ml将 15u/ml原液用 3.2mol/l 硫酸铵稀释一倍临用前配制 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 15 高氯酸0.8mol/l,吸取 32.4ml70高氯酸加蒸馏水至 500ml 硫酸铵3.2mol/l称 42g 硫酸铵加蒸馏水 100ml 操作方法 测定乙酰乙酸和羟丁酸分别加入 nadh 和 nad按下列步骤测定 对照管 测定管 缓冲液ml 0.5 0.5 上清液ml 0.2 0.2 nadh/nadml 0.02 0.02 hbdhml 0.01 硫酸铵ml 0.01 从加入酶起计时25水浴中反应 60 分钟终止空气调零波长 340nm光径 10mm微量石英比色杯测定对照管取各管混合上清夜即可和测定管吸光值 a1和 a2 计算 a=a1-a2 血乙酰乙酸羟丁酸浓度a/6.27血样稀释倍数上清液稀释倍数 a/6.27123.65 6.99amm/l 3.3.2.2糖原的测定 蒽酮比色定糖法 原理 蒽酮可以和游离的或多糖中存在的巳糖醛戊糖及巳糖醛酸起反应反应后溶液 呈蓝绿色于 620 毫微米处有最大吸收 试剂 2 克/升蒽酮试剂溶解 2 克蒽酮于浓硫酸中a.r.d1.8495当日配制使用 0.1 克/升葡萄糖溶液 3.3.2.3血糖的测定 采用中生试剂公司提供的血糖液体试剂盒god-pap 法 3.3.2.4血浆游离脂肪酸ffa的测定 采用南京建成生物工程研究所提供的血清游离脂肪酸测试盒 3.4数据处理 所有资料均用 excel2000 进行处理各组资料均以平均值标准差msd表 示结果经方差齐性检验后组间进行 t 检验显著性水平为 p0.05非常显著性为 p0.01 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 16 4.实验结果 4.1补糖对不同时间运动后小鼠血酮体水平的影响 表 2 补糖对不同时间运动后小鼠血酮体水平的影响 (单位mmol/l) 指标 安静组 定量运动组 力竭运动组 补糖组1 补水组2 补糖组3 补水组4 补糖组5 补水组6 血酮浓度 0.680.23 0.780.30 0.810.33 1.470.64 2 3 0.49 0.20 0.780.23 4 注上标显著性差异代码 1 表示与第 1 组相比p0.05 (1)表示与第 1 组相比 p0.01 2 表示与第 2 组相比p0.05 (2)表示与第 2 组相比 p0.01以此类推 图1 补糖对不同时间运动后小鼠血酮水平的影响 4 2.3 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 安静组定量运动组力竭运动组 血酮体 m m o l / l 补糖组 补水组 表 2图 1 显示各组小鼠血液中酮体值实验结果表明定量运动补水组运动后 的血酮浓度显著高于安静补水组p0.