（运动人体科学专业论文）服用左旋肉碱对运动员一次定量运动后能源物质代谢的影响.pdf

北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 3 缩 略 语 表 英文缩写 英文全称 中文全称 car carnitine 肉碱 kb ketone body 酮体 fa fatty acid 脂肪酸 ffa free fatty acid 游离脂肪酸 g glucose 葡萄糖 hl lactic acid 乳酸 aa amino acid 氨基酸 coa coenzyme a 辅酶 a h hour 小时 min minute 分钟 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 4 服用左旋肉碱对运动员一次定量运动后 能源物质代谢的影响 指导教师张爱芳 副教授 研究生金绍辉 摘 要 肉碱是一种近年来颇受大众瞩目的营养品其化学名称为- 羟- - 三甲基胺丁酸它对人 体的主要功能是将酯化的长链脂肪酸从线粒体膜外转运至线粒体基质进行氧化, 同时还有众 多关于肉碱具有降低体脂含量提高心脏做功能力和提高血色素等功效的报道目前国内外已 有众多的研究结论表明补充左旋肉碱对提高运动能力尤其是有氧运动能力有着积极的意义同 时可以达到减肥的作用但也有一部分研究结果认为外源性补充左旋肉碱对运动能力的提高没 有太多的作用所以外源性补充肉碱能否提高运动能力是目前还有争论的一个问题 本实验拟通过给运动员一次性补充左旋肉碱后进行一次性定量运动研究人体运动前后反 映糖脂蛋白质代谢生化指标的变化来探讨肉碱作为运动营养补剂对人体运动能力与疲劳 消除的影响 本实验以 1 2 名北京体育大学足球代表队的运动员为研究对象随机将他们分为实验组和对 照组两组暨运动服肉碱组和运动服安慰剂每组 6人运动方式为在田径场上进行一次性匀 速运动 4 0分钟用 p o l a r表将运动强度控制在 7 0 % 范围内实验组在运动前 4 5分钟服用 3克 左旋肉碱对照组同时服用等量的安慰剂实验组与对照组都在运动前运动后即刻和运动后 2h于肘静脉处各取 4 m l 静脉血进行酮体血乳酸血尿素血氨血糖血清游离脂肪酸和胰 岛素的测试每次取血后还留取尿液供尿酮体分析用 实验结果表明一次性服用肉碱即可在运动中有效的促进游离脂肪酸进入线粒体氧化减 少酮体的生成节约糖的利用减少乳酸的生成促进氨基酸的利用抵抗氨的毒性对运动 中和运动后胰岛素的调节产生有益的影响 有助于运动中能源物质的利用和运动后疲劳的消除 关键词肉碱 运动 脂肪酸 酮体 血糖 氨基酸 胰岛素 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 5 effects of l-carnitine supplementation and one bout exercise on fuel metabolism in athletes abstract the supplement of l-carnitine by athletes has become rather widespread over recent years. there are many reports that l-carnitine can increase the utilization of lipid in working muscles which leads to glycogen saving and, as a consequence, allows longer performances for giving heavy loads. the purpose of the present study is to investigate the effect of l-carnitine on exercise capability and recovery in athletes. in this experiment, 12 football players of beijing university of physical education were randomly divided into two groups, control group: exercise + l-carnitine group, placebo group: exercise + placebo. after 45 min of supplementary l-carnitine 3g or placebo, the subjects ran 40 min regularly when the exercise intensity was at 70vo2max. three blood and urine samples were drawn prior to the exercise, immediately and two hours after exercise for measuring blood and urine ketone body, blood lactic acid, blood urea, blood ammonia, blood glucose, serum free fatty acid and insulin. the result of our experiment showed that oral supplementation with l-carnitine can stimulate fatty acid oxidation in mitochondrial, and decrease the kb production; save the utilization of glucose, decrease the hl production; increase the utilization of aa, resist the toxicity of ammonia; benefit to the regulation of insulin. in short , oral l-carnitine can obtain the positive effects on the utilization of fuel, postpone the fatigue occurred in exercise and eliminate the fatigue after exercise. key words: carnitine exercise fatty acid ketone body blood glucose amino acid insulin 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 6 1 文献综述 肉碱c a r n i t i n e 是一种近年来引起运动界广泛注意的一种营养物质它的用途广泛具有提 高耐力降低体脂含量提高血睾增强心脏做功能力等多种功能许多研究表明它对人体运动能 力确有良好的促进作用 1 9 0 5 年两位俄国科学家 g u l e w i t c h 和 k r i m b e r g 在肌肉提取物中首次发现了肉碱2 0 年后 t o m i t a 和 s e n d j u 阐明了肉碱的结构 到了 2 0 世纪中期 f r a e n k e l 发现了肉碱具有维生素 b 的特征 含氮易溶于水因而将其归为维生素类物质 以后科学家又发现人体和高等哺乳动物可以自 身合成肉碱因而肉碱不是包括人在内的高等生物所必需的维生素f r i e d m a n和 f r a e n k e l发现肉 碱可以被乙酰 c o a可逆地乙酰化f r i t z还指出肉碱可以促进肝组织匀浆中脂肪酸的氧化这 些研究使人们最终发现肉碱具有可以促进脂肪酸在线粒体内氧化及其它一些有益于人体耐力的作 用在其后多年人们忽视了肉碱的作用直到 1 9 8 2 年意大利足球队获得世界冠军后向人们披露 他们以肉碱为营养补剂才又引起了人们的注意 1 2 6 1 0 1 . 1 肉碱的代谢 1 . 1 . 1 肉碱的化学结构 肉碱的化学名称为- 羟- - 三甲基胺丁酸- h y d r o x y - - t r i m e t h l - a m i n o b u t y r i c a c i d 是一种四碳氨基酸它的分子结构式为( c h3)3n +- c h 2- c h o h - c h2- c o o h 分子量为 1 6 1 . 2 0 分子量为 1 6 1 . 2 0 肉碱有两种立体构型l - 肉碱和 d - 肉碱它们的化学组成一样立体结构呈 镜面形式属于同分异构体只有 l - 肉碱具有生物活性d - 肉碱无生物活性而且抑制 l - 肉碱的吸 收所以一些国家是禁用 d - 肉碱的我们所说的肉碱, 一般而言都是指 l - 肉碱 1 . 1 . 2 肉碱的合成与摄取 人体既可以从食物中摄取肉碱又可自身合成肉碱 1 . 1 . 2 . 1 生物合成 肉碱主要在哺乳动物的肝脏中合成人的肾脏和大脑也能合成肉碱而肉碱含量较高的心肌和 骨骼肌则无合成肉碱的功能合成肉碱的主要原料是两种必需氨基酸赖氨酸和甲硫氨酸另外还 需要维生素 c 尼克酸维生素 b 6 f e 2+ - 酮戊二酸等参与 1 6 多数动物组织都有将三甲基赖氨酸转变成- 丁酰甜菜碱的各种酶 但是合成肉碱反应的最后步 骤所需的酶只在少数几种组织中存在 北京体育大学硕士研究生学位（毕业）论文 2002 7 co2 人类的肝脏、肾脏、心脏和骨骼肌可将赖氨酸转变为三甲基赖氨酸，再进一步转变成- 丁酰甜 菜碱，但人类只有肝脏、肾脏和脑可以将- 丁酰甜菜碱转变成肉碱，整个合成代谢由六步反应组成 ( 具体步骤见图 1 ) ，前三步合成- 丁酰甜菜碱，后三步将- 丁酰甜菜碱合成肉碱。人类的肝脏和 肾脏是合成肉碱的主要场所，而线粒体含量丰富的心肌和骨骼肌需要靠血液将肉碱从合成部位转运 过来 1 、2 、3 、4 、1 0 。 图 1 肉碱合成过程图 o2 氨基乙酸 co2 溶酶体蛋白水解酶 蛋白甲基化酶 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 8 1 . 1 . 2 . 2 肉碱的摄取 除了自身合成从食物中摄取也是人类获得肉碱的一个重要来源有些动物实验结果提示一 些哺乳动物如狗和马体内的肉碱主要由生物合成而来而根据已有的为数不多数据人体内通过 食物摄取的肉碱要多于自身合成的肉碱d i p a l m a 等认为饮食每天为人体提供 1 0 0 - 3 0 0 m g 肉碱而 生物合成每天只为人体提供 1 0 0 m g 肉碱 1 1 0 这一观点仍需进一步研究 肉碱主要通过两个途径在小肠内吸收1 立体结构特异的钠依赖性的主动转运2 被动扩 散h a m i l t o n等在 1 9 8 6年发现人类的直肠和回肠都有主动吸收肉碱的能力而结肠无此能力只 能靠被动扩散吸收1 肉碱的吸收动力学具有立体特异性给志愿者服用大剂量的 l - 肉碱1 5 g3 0 分钟后血浆肉碱 浓度出现一个峰值以后 3 个 h 内逐渐下降到一个稳定水平上而给予同样的 d - 肉碱则无此类似效 果这是因为机体对 d - 肉碱的吸收效果差而且 d - 肉碱的排泄速率要比 l - 肉碱快 采用同位素标记的肉碱进行定量测试发现正常饮食中的肉碱可以被人体完全吸收而药物中的 肉碱则不能被完全吸收低剂量的肉碱食物中在小肠中主要靠主动转运系统吸收而高剂量药 物中的肉碱主要靠被动转运系统吸收这可能和主动转运系统中的载体蛋白数量限制有关 1 0 除了上述两种因素外一些其它因素如饮食中缺乏赖氨酸维生素 c甲状腺功能低下性 别去势等也影响肉碱的吸收 1 3 1 . 1 . 2 . 3 食物来源 通常情况下植物性食物中的肉碱含量较低而动物性食物中肉碱含量较高且动物肌肉中的 肉碱含量最高这正好说明了肉碱在肌肉组织中的重要性食物中的肉碱主要以游离肉碱短链肉 碱和长链肉碱三种形式存在其中以游离和短链肉碱为主 在每 1 0 0 克食物中肉碱的含量羊肉中含 2 1 0 毫克牛肉中含 6 4 毫克猪肉中含 3 0 毫克兔 肉中含 2 1 毫克鸡肉中含 7 . 5 毫克 牛奶中含 2 毫克鸡蛋中为 0 . 8 毫克c h r i s t o h e r 1 9 9 3 1 1 0 1 . 1 . 3 人体内不同组织中肉碱的含量 肉碱广泛的存在于各种动植物和微生物体内且不同物种不同组织间的含量差异很大男性 成人以肌肉 3 0 公斤算体内平均肉碱储量为 2 0 - 2 5 克人体肉碱总量的 9 0 % 在人体肌肉内储存 其余 1 0 % 存在于血液中 1 6 1 0 人体肌肉中肉碱的含量约为 2 0 m / g 干组织其中 8 0 - 9 0 % 为游离型其余为酯化型难溶于水 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 9 的长链肉碱在肌肉肉碱中只占很少的部分静息状态下人体血浆内肉碱浓度为 4 0 - 6 5 m m左右其 中游离型占 7 0 % - 8 0 % 其余为酯化型肉碱这些酯化型肉碱中有 4 0 % - 5 0 % 为乙酰肉碱肝脏内肉碱含 量为 6 n m o l / m g 蛋白质或 0 . 9 4 m o l / g 湿重心脏中肉碱含量为 1 . 2 6 m o l / g 湿重肾脏中肉碱含量 为 0 . 5 2 1 . 2 6 m o l / g 湿重 1 1 0 2 7 1 . 1 . 4 肉碱的转运 人体只有肝脏肾脏和脑可以生成肉碱而需要利用肉碱的组织却很多这就存在着肉碱的转 运问题绝大多数肝外组织所需要的肉碱完全从血浆中摄取由这些组织中肉碱的浓度一般都比血 浆中肉碱的浓度高 1 0 倍或更多所以它们摄取血浆中的肉碱必须靠主动转运不同的组织转运速率 也不同国外的科研工作者发现肾脏细胞和肝脏细胞中转运时间分别为 0 . 4 h和 1 . 3 h 骨骼肌细 胞和脑细胞中的转运时间分别为 1 0 5 h 和 2 2 0 h 2 6 由于肉碱作为长链脂酰 c o a的载体主要存在于线粒体中因此各组织中肉碱的含量与线粒体的 密度有着极为密切的关系红肌对肉碱的吸收能力要大于白肌这可能就是因为红肌中线粒体的数 目比白肌多的原因 肌肉对肉碱的摄取具有立体特异性存在着载体调节的主动转运系统已证明肝外组织合成- 丁酰甜菜碱后将其释放到血液中运输至肝脏中进一步合成肉碱再由肝脏中释放入血供其它组 织利用有人认为肌细胞膜上的肉碱载体将- 丁酰甜菜碱与血液中的肉碱进行 1 1 的交换以促 进对肉碱的摄取血液中肉碱进入肌细胞的速率大体上是由- 丁酰甜菜碱的流出速率所控制的因 此当肌肉中合成- 丁酰甜菜碱的能力低下时可以造成肌肉摄取肉碱的能力下降从而造成肌肉 中肉碱浓度和氧化脂肪酸的能力下降 1 6 1 0 1 . 1 . 5 肉碱的排泄 一般情况下人体中肉碱的丢失都是通过尿液排泄造成的血液中的肉碱主要是游离肉碱或短 链肉碱9 0 % 可以被肾脏重吸收其余被排泄掉排泄量与每天通过肠道吸收的肉碱量有关在 1 5 克至 2 0 克之间饮食结构会影响肉碱的代谢当一个人的饮食由肉食改变为同等热量但蛋白质和赖 氨酸低下的蔬菜时尿中肉碱的排泄量由 3 2 . 5 m g / 日变为 2 . 4 m g / 日当进食高脂肪膳食时尿中肉 碱排泄量增加游离肉碱和酯化肉碱的量明显比进食高碳水化合物饮食后多 2 3 1 0 肉碱的排泄存在着明显的性别和年龄差异m a e b a s h i等发现男性肉碱排泄量为 5 9 m g / 日女 性为 4 4 m g / 日儿童和老年人的肉碱排泄量低于成年人 1 北京体育大学硕士研究生学位（毕业）论文 2002 10 1 . 2 肉碱的生物学功能 1 . 2 . 1 将线粒体外活化的长链脂肪酸转移至线粒体内氧 化，促进 氧化 人体在安静状态和低强度运动时主要靠脂肪酸氧化供能。脂肪酸的活化在细胞浆内，而进一步 的氧化则要在线粒体基质内。一般的长链脂肪酸不能进入线粒体内直接氧化，肉碱的主要功能就是 将在胞浆内活化的长链脂肪酸转运到线粒体内氧化。其作用过程见图 2 。 图 2 肉碱转运长链酰基 c o a 进入线粒体基质图 转运过程首先是长链酰基 c o a 的合成，合成的长链酰基 c o a 在线粒体内膜的外侧在肉碱酰基转 移酶（a ）的作用下合成酰基肉碱，后者可被位于内膜上的另一种酶肉碱酰基肉碱转位酶( b ) 按 1 : 1 的比率与线粒体基质内的肉碱进行交换，从而将长链酰基肉碱带进线粒体基质内。进入基质的酰基 肉碱进一步被位于内膜内侧的酰基肉碱转移酶（c ）催化，与 c o a 再合成酰基 c o a ，从而完成了长链 酰基的转运 1 - 6 、8 - 1 0 、2 6 、2 7 。 1 . 2 . 2 改变乙酰 c o a / c o a 的比值，促进丙酮酸脱氢酶的活性，促进葡萄糖的氧化利用， 减少乳酸堆积。 当体内乙酰 c o a 产生的速率超过和草酰乙酸反应的速度极限时，会导致乙酰 c o a 的堆积，使得 乙酰 c o a 与 c o a 的比值升高，抑制丙酮酸脱氢酶的活性，抑制葡萄糖的氧化利用。肉碱可以促进乙 酰 c o a 转变为乙酰肉碱，降低乙酰 c o a 与 c o a 的比值，激活丙酮酸脱氢酶，促进葡萄糖的氧化利用。 由于肉碱可以降低乙酰 c o a 与 c o a 的比值，激活丙酮酸脱氢酶的活性，从而促进丙酮酸乙酰化 转变为乙酰 c o a 进入 t c a 循环，避免丙酮酸经糖酵解生成乳酸，减少乳酸的堆积 1 - 6 、2 6 、2 7 。 1 . 2 . 3促进支链氨基酸的氧化 支链氨基酸的分解代谢主要在骨骼肌中进行。运动和训练过程中，支链酮酸脱羧酶和支链酮酸 脱氢酶活性增加，骨骼肌中的支链氨基酸氧化脱羧脱氢生成支链酰基 c o a ，可与肉碱反应生成支链 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 11 酰基肉碱和游离 c o a 减少过量的支链酰基 c o a对支链酮酸脱氢酶的抑制促进支链氨基酸的氧化 利用支链酰基肉碱还可被肝脏摄取进行进一步氧化产生能量或进行糖原异生变成葡萄糖 1 - 6 1 . 2 . 4肉碱对胰岛素分泌的调节作用 胰岛素具有促进组织摄取葡萄糖的能力减少组织利用脂肪酸不利于脂肪酸的氧化供能长 链脂肪酸会直接作用于胰腺而刺激胰岛素的分泌同时加强葡萄糖刺激胰岛素分泌的作用胰岛会 以和肝脏一样的速率氧化脂肪酸并且氧化速率也受丙二酰 c o a敏感性 c p t - i的调控当给大鼠禁 食时脂肪酸刺激胰岛分泌胰岛素的速率会降低而用药物降低 c p t - i的活性时这种现象不再发 生当细胞得到能提高丙二酰 c o a水平的营养物质时会十分有效的刺激胰岛素的分泌羟基柠檬酸 具有阻止丙二酰 c o a 形成的作用它可以刺激脂肪酸的氧化减少胰岛素的分泌 以上这些研究成果表明当提高丙二酰 c o a的浓度阻止脂肪酸氧化时胰岛素的分泌作用会 加强细胞液中的长链酰基 c o a浓度提高时也有同样作用服用肉碱后由于肉碱可以刺激脂肪酸 的氧化清除过多的长链酰基 c o a 其结果是减少胰岛素的分泌在运动中胰岛素水平的适当降低 可维持血糖水平促进脂肪酸的利用 7 2 6 1 . 2 . 5 清除长链酰基 c o a 恢复腺苷酸转位酶的活性稳定细胞膜 在长时间运动饥饿或糖尿病情况下脂解作用加强会产生过量的长链酰基 c o a堆积在细胞 中抑制腺苷酸转位酶的活性阻碍腺苷酸转运穿越线粒体内膜同时长链酰基 c o a具有表面活性 作用可以削弱生物膜的稳定性肉碱和长链酰基 c o a在肉碱酰基转移酶的作用下可以生成长链酰 基肉碱和游离 c o a 后者促进酮戊二酸脱氢酶的活性促进三羧酸循环这样长链酰基 c o a 减少缓解了对腺苷酸转位酶的抑制促进腺苷酸进入线粒体同时对生物膜也有稳定作用 1 . 2 . 6促进尿素循环解除氨的毒性 氨( n h 3 ) 是蛋白质降解产物也是运动性疲劳的识别标志即使较低的含量也会有很大的毒性 研究发现肉碱有明显的抗氨毒性的保护效应o h t s u k a等发现给予实验大鼠致死量的氨服用肉碱 组 1 0 0 % 存活未服用肉碱组全部死亡c o s t e l l等发现肉碱具有类似精氨酸鸟氨酸的作用促进 尿素循环使氨降解为尿素解除氨的毒性 1 2 3 1 . 2 . 7其它作用 肉碱还具有提高血红蛋白血睾水平改善睡眠质量提高心脏做功能力等作用不同项目运 动员经 4 7 天长期服用肉碱后血红蛋白上升者田径运动员占 8 4 . 6 2 % 游泳 5 8 . 3 4 % 举重 1 0 0 % 在服用 3 2天后血睾上升的受试者达 6 5 . 8 5 % 净增值最高者男为 2 8 3 . 6 n g / d l 女为 4 6 . 6 n g / d l 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 12 同时发现具有调节和缓解心脏疲劳的作用 1 6 1 . 3 运动对体内肉碱含量的影响 近年来多项研究结果表明安静时人体血浆总肉碱量在 4 0 - 6 5 m 之间安静状态下运动员与 常人的血浆肉碱水平无显著性差异优秀耐力运动员 4 4 - 6 4 . 3 m 与 1 7 - 6 5岁的男性平均值 5 1 . 7 1 0 . 8 m 很接近 2 1 m a r c o n i等给 6名竞走运动员连续补充 1 4天 l - 肉碱4 g / 天安静时和以 6 5 % v o2m a x 进行 1 2 0 分钟竞走后血浆总肉碱及游离肉碱酯化型肉碱都有轻微提高 2 1 s u z u k i 等发现3 个体育系学生 跑步训练后的尿液肉碱排泄量从平常的 5 5 m g / 日增加到 9 4 m g / 日s i l i p r a n d发现马拉松赛跑后 2 4 小时尿液总肉碱排泄量增加 8 0 - 2 0 0 % 其中主要是乙酰肉碱 1 长时间运动对肉碱影响的研究不多 有人发现进行 5 5 % m a x v o2 m a x的自行车运动 4 0 分钟后肌肉总肉碱减少 2 0 % 8 2 3 但基本上认为肌 肉游离肉碱的下降与酯化型肉碱的增加可抵消 1 2 急性运动前后血浆肉碱浓度不变或轻微增加但在运动后期游离部分明显减少而酯化部分特 别是乙酰肉碱增加两者变化可互相抵消甚至出现酯化型肉碱增加幅度大于游离肉碱减少幅度的现 象这可能是由于运动中肌肉中肉碱的丢失使血浆中肉碱被酯化增加的缘故r o g e r等人对 3名 健康男性所做实验结果间歇运动不改变肌肉中肉碱总量但乙酰肉碱比率提高游离肉碱比率降 低 1 4 1 . 4 外源补充对体内肉碱含量的影响 关于补充肉碱对体内肉碱含量的影响目前结论也不统一有的研究结果发现补充肉碱可以提 高提内肉碱的含量. 许多研究者发现采用药物剂量口服补充肉碱后人体休息和运动时的血浆肉碱 水平都升高 2 9 而 m a r c o n i 等则发现肉碱水平并不升高但是与正常值的上限很接近 2 8 口服补 充肉碱后血浆游离肉碱和酰化肉碱的比例与正常人相同 给大鼠腹膜内注射肉碱5次/ 周1 m l / 次7 5 0 m g / k g体重大鼠骨骼肌游离肉碱浓度从 0 . 4 1 m o l / g 湿重升高到0 . 5 2 m o l / g 湿重 而血浆肉碱浓度从0 . 0 6 m o l / m l 升高到0 . 0 8 m o l / m l 给赛马注射 l - 肉碱后肌肉肉碱含量从 3 1 . 2 m l / g 干重升高到 3 7 . 1 m l / g 干重血浆肉碱浓度从 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 13 3 1 . 8 m 升高到 4 3 . 5 m 1 0 1 2 由此可见补充肉碱可以引起肌肉中肉碱浓度的适度升高 1 - 6 1 3 给 4名患有间歇性跛行的病人口服肉碱2 g / 日共 1 5天在治疗前后测定病人腓肠肌的总肉 碱游离肉碱和酰化肉碱结果发现总肉碱从 1 9 . 3 n m o l / g非胶原蛋白质升高到 2 4 . 6 n m o l / g非胶原 蛋白质而其中主要是游离肉碱和短链酰化肉碱的含量升高了 4 7 但也许多研究结果表明补充肉碱对体内肉碱含量影响不大每天 2 g 持续 1 4天服用肉碱对肌 肉的肉碱水平影响不大只有持续 4 周才可增加肌肉的肉碱水平持续 1 0 天口服肉碱 2 . 5 g / 天 可显著提高血清肉碱的水但在尿液中没有发现肉碱排泄增多这种低水平的肉碱吸收率提示低 剂量口服肉碱对体内肉碱储存水平影响不大只有大剂量2 g / 天长时间的口服肉碱才有可能提高 血浆和肌肉内的肉碱储存水平当停止服用肉碱 6 - 8 周后 血浆中肉碱水平又会回落到基础值 1 0 1 2 1 5 3 6 3 7 1 . 5 肉碱补充对运动能力的影响 1 . 5 . 1 有氧运动能力 大多数研究结果都表明服用肉碱可以提高至少是轻微提高有氧运动能力m a r c o n i等发现 提前口服肉碱 2 3周每日 2 3克可以明显提高优秀运动员的最大有氧工作能力( v o2m a x ) 其 提高值有限( 6 1 1 % ) 但统计学检验有显著差异( p 0 . 0 5 ) 在这方面的研究值得进一步深入因为 最大有氧工作能力的细微增长( 5 % ) 就可以使平常运动员变成优秀运动员可以使病人的症 状明显缓解 1 2 1 0 1 0 名受试者在运动前 1 h 服用 2 g l - 肉碱 然后进行递增功率自行车运动v o2m a x 和最大输出功率都有提高 2 0 m a r c o n i 等给 6 名竞走运动员连续补充 1 4 天 l - 肉碱4 g / 天安静时 和以 6 5 % v o2m a x 进行 1 2 0 分钟竞走后 v o2m a x 增加了 6 % 2 1 有研究表明在运动前 1 h 内服用 2 g 肉 碱可提高机体的最大摄氧量水平另一项研究采用运动前 3 7 m i n 静脉注射 1 - 3 g 肉碱可提高机体 的脂质氧化代谢 3 6 将大鼠肌纤维离体浸泡在 1 0 m m肉碱溶液中可延长红肌纤维工作至疲劳的 时间而对白肌纤维无帮助 2 2 有些人发现服用肉碱后在给定的亚极量运动或极量运动中实 验对象的心率轻微下降这间接说明肉碱可以提高最大有氧能力 1 也有实验结果得出补充肉碱对运动能力并无显著影响的结论如 c . g r e i g等人给 1 0名运动员 连续补充 2 周 l - 肉碱结果对 v o2m a x 心率等均无显著影响 1 8 其它一些实验也有相似结论 1 9 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 14 1 . 5 . 2 无氧运动能力 理论上将服用肉碱可以节约糖的利用增加糖储备有利于无氧运动能力s i l i p r a u d i 等人 1 9 9 0 在最大运动强度1 0 0 v o2 m a x测试前一 h 服用 2 g 的肉碱发现能减少乳酸及丙酮酸的堆 积并增加乙酰肉碱的量这研究结果显示在高强度的运动前给予肉碱可刺激丙酮酸脱氢酶的活 性 而减少丙酮酸生成乳酸 3 但大多数研究并没有发现服用肉碱可以提高无氧运动能力 a n g e l i n i 和 a l k o n y i等发现补充肉碱后腺嘌呤类化合物转位酶被解除抑制穿越线粒体内膜的腺嘌呤核 苷酸增加导致肌肉的 a t p 和磷酸肌酸浓度升高肌肉的峰功率值升高 1 1 . 6 左旋肉碱的安全性 肉碱是人体可自身合成的天然物质无任何毒副作用且不属于国际奥委会及其医学组织公布 的 1 0 0 余种违禁药1 9 8 3 年美国实验生物科学联合会f a s e b食品和药物管理部门共同出版了 一篇权威性综述肉碱的健康效应其中阐明口服 l 肉碱 1 - 1 5 g 仅有短暂轻微腹泻未发现 其它不良反应实验动物的半数致死量l d 5 0 分别为皮下注射 8 . 9 g / k g 静脉注射 1 . 4 g / k g , 口 服剂量尚未发现 1 曾有 4 5名竞技运动员每天服用左旋肉碱营养片 1 - 1 . 2 5 g 连续服用 4 7天无 任何不良反应和毒副作用 1 6 所以口服 l 肉碱是安全可靠的 1 . 7 小结 肉碱是存在于人体内的一种营养物质可以自身合成具有转运脂肪酸进入线粒体氧化的主要 功能与人体的有氧运动能力关系密切缺乏肉碱会造成人体的运动能力下降由于肉碱可以促进 脂肪酸的氧化所以具有较明显的减体脂的作用增加瘦体重也被用来减肥关于肉碱作为运动 营养补剂的研究近 2 0 年来一直没有间断过目前对它的作用机制也越来越清楚但目前在国内将 肉碱做为一种营养补剂运用于运动员的报道还不多见l - 肉碱是一种安全的营养补剂适宜的补充 会对人体提高有氧无氧运动能力维持身体健康有所帮助 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 15 2选题依据 肉碱是人体内一种重要的营养物质自上世纪初被发现以来一直受到科研工作者的关注肉 碱有两种左旋肉碱l - 肉碱和右旋肉碱d - 肉碱它们的化学组成一样但只有 l - 肉碱具有 生物活性d - 肉碱无生物活性甚至影响 l - 肉碱的吸收所以在一些国家 d - 肉碱是禁用的我们所 说的肉碱一般都是指 l - 肉碱肉碱的用途广泛许多研究表明它能提高运动能力它早期被用来治 疗缺血性心脏病及提高心脏的做功能力或作为一种减肥药后来发现它在肌肉生理生化代谢方面 功效很大可以使人体有氧和无氧做功能力都得到提高主要表现在1 能促进脂肪酸的氧 化2 增加丙酮酸的代谢能力减少乳酸的堆积3 能显著提高最大摄氧量 另外由于肉碱具有促进脂肪酸的氧化的功效所以可显著的降低体脂百分率提高运动员的 有氧耐力一些研究还发现长期服用肉碱能提高运动员的血睾血红蛋白和心脏做功能力早在 上世纪 8 0年代以来已经作为一种运动营养补剂被国外运动员使用, 目前无论是在竞技体育还是全民 健身领域内都被广泛的使用综上所述有许多的实验证据表明肉碱的补充在提高人体的运动能力 促进运动疲劳的消除以及减少体脂含量等方面具有积极的意义本研究拟通过测定人体补充肉碱后 进行一次性定量运动前后体内酮体血乳酸和血浆游离脂肪酸等生化指标的代谢变化来对肉碱的 作用机制做进一步的研究探讨以肉碱为营养补剂提高运动能力和促进运动疲劳消除的方法提供 理论依据 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 16 3实验对象和方法 3.1 实验对象 实验对象为北京体育大学足球代表队队员 1 2名, 平均年龄 2 0 . 3 1 . 6岁平均身高 1 7 8 . 5 3 . 6 c m 平均体重为 7 1 . 0 8 5 . 4 5平均训练年限为 8 . 7 5 3 . 4年受试者均身体健康 无重大疾病史 3.2 运动方式 运动方式为在田径场上进行一次性匀速运动 4 0 分钟 每名受试者均佩带一块心率表 p o l a r 表 用心率表控制运动强度让受试者以相当自身 7 0 % 的运动强度运动运动强度的设定参照美国运动 医学会 a c s m 建议运动强度设定修正方法h r r h e a r t r a t e r e s e r v e 计算公式如下 h r r = ( h r m a x h r r e s t ) xh r r e s t 2 8 3.3 实验方法 本实验以 1 2 名北京体育大学足球代表队的运动员为研究对象 随机将他们分为实验组和对照组 两组即运动服肉碱组和运动服安慰剂组每组 6人实验组平均年龄为 2 0 . 5 1 . 9岁平均身高 1 7 9 . 3 2 . 8 c m 平均体重为 7 4 . 8 4 . 3 k g 对照组平均年龄为 2 0 . 2 1 . 5岁平均身高为 1 7 7 . 7 4 . 4 c m 平均体重为 6 7 . 3 3 . 6 k g 要求受试者在接受本实验前一天无激烈运动所有受试 者均空腹于早晨 7 点到达实验室 安静休息 2 0 分钟后 所有受试者均抽取 4 m l 静脉血 并留取尿液 然后实验组服用 3克左旋肉碱同时对照组服同样数量和外形的安慰剂所有受试者在肉碱或安慰 剂 4 5分钟后到田径场按预定的强度匀速跑 4 0分钟然后回到实验室抽取运动后即刻的静脉血并 留尿安静休息 2 小时后所有受试者再次抽去 4 m l 静脉血并留尿 所有的血液抽取出后先将其中的 8 0微升注入微量离心管中冷藏供酮体分析用酮体的测定使用 7 2 1 分光光度计以紫外分光酶法测定其余立即制备血清制备血清后马上进行血氨的测试方法 为两点比色法北京中生公司药盒使用紫外分光光度计比色血糖的测试使用 7 2 1 分光光度计 用g o d - p a p 法中生药盒测定血乳酸血ffa 均使用 721 分光光度计以终点比色法南京建成 测定 3.4 数据处理 所有数据均采用 e x c e l 2 0 0 0进行处理计算所有数据的平均值和标准差以 x s d表示结果 经方差齐性检验f 检验后进行 t 检验显著性水平取 p 0 . 0 5 非常显著性水平取 p 0 . 0 1 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 17 4实验结果 4.1服用肉碱对血清游离脂肪酸水平的影响 表 2 实验组与对照组运动前后血清 ffa 水平变化比较 单位mol/l 运动前 运动后即刻 运动后 2h 实 验 组 8 6 3 . 3 6 4 0 2 . 3 1 2 9 9 . 1 8 5 5 3 1 0 1 5 . 9 0 5 7 3 . 8 4 对 照 组 1 1 0 2 . 4 7 6 0 5 1 4 1 5 . 1 9 5 4 3 4 1 9 4 7 . 0 0 4 9 2 . 0 9 a # 注a表示组内后一数值与前一数值比较p0.05#表示组间上下对应数值比较p0.05 图3 游离脂肪酸含量的比较 a# 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 运动前运动后运动后2 h ffa 浓度 m o l / l 实验组 对照组 表 2 和图 3 显示运动前后各组的血 ffa 水平实验结果表明实验组的血 ffa 值在运动后即刻 比运动前有较大的升高而在运动后 2h 又有较大幅度回落对照组的血 ffa 在运动后即刻和运动 后2h一直都在升高 对照组在运动后2h的血ffa 值显著高于实验组运动后2h的血ffa 值 p0.05 对照组在运动后 2h的血 ffa 值也显著高于对照组运动前的血 ffa 值p0.0.5 4.2服用肉碱对血酮体水平的影响 表 3 实验组与对照组运动前后血酮体水平变化比较 单位 mmol/l 运动前 运动后即刻 运动后 2h 实 验 组 0 . 0 7 0 . 0 5 0 . 1 8 0 . 0 6 a 0 . 2 6 0 . 1 2 对 照 组 0 . 0 8 0 . 0 6 0 . 2 5 0 . 1 0 a 0 . 4 4 0 . 0 9 a a # 注a 表示组内后一数值与前一数值比较p0.05aa 表示组内后一数值与前一数值比较有非常显著 性差异p0.01#表示组间上下对应数值比较p0.05 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 18 图4 血酮体含量的比较 a aa# a 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 运动前运动后运动后2 h 血酮体浓度 m m o l / l 实验组 对照组 由表 3 和图 4 可以看出 实验组和运动组在运动后即刻的血酮体都有显著性上升 在运动后 2h 对照组的血酮体浓度显著高于实验组并且也大大高于自身运动后即刻的值有非常显著性差异 4.3服用肉碱对尿酮体水平的影响 表 4 实验组与对照组运动前后尿酮体水平变化比较 单位mmol/l 运动前 运动后即刻 运动后 2h 实 验 组 0 . 4 6 0 . 2 9 0 . 4 7 0 . 3 4 0 . 4 1 0 . 4 0 对 照 组 0 . 2 8 0 . 1 5 0 . 3 2 0 . 2 2 0 . 3 4 0 . 1 3 图5 尿酮体含量的比较 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 运动前运动后运动后2 h 尿酮体浓度 m m o l / l 实验组 对照组 4.4服用肉碱对血糖水平的影响 表 5 实验组与对照组运动前后血糖水平变化比较 单位mmol/l 运动前 运动后即刻 运动后 2h 实 验 组 3 . 9 8 0 . 2 5 4 . 2 5 0 . 4 1 4 . 6 2 0 . 3 4 # 对 照 组 4 . 2 2 0 . 3 2 4 . 1 8 0 . 2 4 4 . 0 9 0 . 1 3 注 #表示组间上下对应数值比较p0.05 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 19 图6 血糖含量的比较 0 1 2 3 4 5 6 运动前运动后运动后2 h 血糖浓度 . . . 实验组 对照组 表 5 和图 6 显示出运动前后各组的血糖水平实验结果表明实验组运动后 2h后的血糖值显著 高于对照组的血糖值实验组在运动后即刻和运动后 2h血糖值一直持续上升与此相反对照组的 血糖值则持续下降 4.5服用肉碱对血乳酸水平的影响 表 6 实验组与对照组运动前后血乳酸水平变化比较 单位mmol/l 运动前 运动后即刻 运动后 2h 实 验 组 2 . 6 8 0 . 2 5 3 . 7 2 0 . 3 6 a 2 . 5 8 0 . 5 9 a 对 照 组 2 . 7 3 0 . 3 4 3 . 9 9 0 . 9 4 a 2 . 7 2 0 . 4 8 a 注a表示组内后一数值与前一数值比较p0.05 图7 血乳酸含量的比较 a a a a 0 1 2 3 4 5 6 运动前运动后运动后2 h 血hl浓度 m m o l / l 实验组 对照组 表 6 和图 7 显示运动前后各组的血乳酸水平实验结果表明实验组和对照组在运动后即刻和 运动后 2h的血乳酸值相比均无显著性差异 两组在运动后即刻的血乳酸值均显著高于运动前血乳酸 值p0.05运动后 2h的血乳酸值又显著低于运动后即刻的血乳酸值p0.05 4.6服用肉碱对血氨水平的影响 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 20 表 7 实验组与对照组运动前后血氨水平变化比较 单位 g/dl 运动前 运动后即刻 运动后 2h 实 验 组 5 5 . 3 8 4 2 . 8 2 1 6 3 . 2 6 6 8 . 6 3 a 5 6 . 8 7 2 2 . 4 7 a 对 照 组 5 4 . 4 2 2 3 . 6 0 1 4 2 . 4 7 5 1 . 9 6 a 70.673 4 . 1 5 注a表示组内后一数值与前一数值比较p0.05 图8 血氨含量的比较 a a a 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 运动前运动后运动后2 h 血氨浓度 g / d l 实验组 对照组 表 7 和图 8 显示出运动前后各组的血氨水平实验结果表明实验组和对照组在运动后即刻和 运动后 2h的血氨值组间对比均无显著性差异 实验组和对照组在运动后即刻的血氨值均显著高于运 动前的血氨值 p0.05实验组运动后 2h后的血氨值显著低于实验组运动后即刻的血氨值 p0.05 4.7服用肉碱对血尿素氮水平的影响 表 8 实验组与对照组运动前后血尿素水平变化比较 单位mg/dl 运动前 运动后即刻 运动后 2h 实 验 组 4 4 . 4 9 1 2 . 7 8 5 0 . 4 1 7 . 4 8 4 4 . 6 5 1 0 . 3 6 对 照 组 4 5 . 5 0 1 8 . 0 4 4 2 . 7 5 1 3 . 5 8 3 8 . 4 4 1 3 . 6 0 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 21 图9 血尿素含量的比较 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 运动前运动后运动后2 h 血尿素浓度 m g / d l 实验组 对照组 表 8 和图 9 显示出运动前后各组的血尿素水平实验结果表明实验组和对照组在运动后即刻 和运动后 2h的血尿素值均无显著性差异 4.8服用肉碱对血胰岛素水平的影响 表 9 实验组与对照组运动前后血胰岛素水平变化比较 单位 iu/ml 运动前 运动后即刻 运动后 2h 实 验 组 8 . 7 2 . 9 2 5 . 3 6 1 . 6 5 1 4 . 3 1 7 . 6 4 a # 对 照 组 5 . 5 4 3 . 7 5 8 . 4 8 3 . 1 3 5 . 6 2 3 . 5 4 注a表示组内后一数值与前一数值比较p0.05#表示组间上下对应数值比较p0.05 图1 0 胰岛素含量的比较 a # 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 运动前运动后运动后2 h 胰岛素浓度 i u / m l 实验组 对照组 表 9 和图 10 显示出运动前后各组的血胰岛素水平实验结果表明实验组的胰岛素在运动后即 刻比运动前有所下降而在运动后 2h后实验组血胰岛素值比运动前和运动后即刻的值又显著上升 p0.05对照组的胰岛素在运动后即刻比运动前有所上升而在运动后 2h 又下降实验组在运 动后 2h的血胰岛素值显著高于对照组运动后 2h的胰岛素值p0.05 北京体育大学硕士研究生学位毕业论文 2002 22 5分析和讨论 5.1服用肉碱及一次性运动对人体脂代谢状况的影响 5.1.1 服用肉碱对血ffa的影响 脂肪酸是人体在安静和低强度运动时骨骼肌的主要供能物质之一安静状态下全身血液中的 游离脂肪酸转换率ffa turn over rate取决于身体的营养状态以及近日的饮食摄取情况正常人在 经过一夜没有进食的情况下可以由脂肪酸供能满足大部分身体能量的需求在中低强度的运动中 脂肪分解能够提供运动肌所需的大部分能量31一般说来运动强度越小持续时间越长脂肪酸 氧化供能占人体总能量代谢的比例越大 当身体的大肌群开始活动 如走路或慢跑 时 开始的 10-15 分钟内骨骼肌摄取 ffa 的量开始增加并超过原先脂肪组织的分解速率导致血液中的 ffa 浓