对运动营养肌酸补充的一些新认识

苏玉慧

（吉林师范大学体育学院，吉林 四平 136000）

对运动营养肌酸补充的一些新认识

苏玉慧

（吉林师范大学体育学院，吉林 四平 136000）

肌酸在能量供应方面具有很重要的作用，另外它还可以提高肥大反应时的基因表达和卫星细胞的激活。最近一些研究发现，肌酸的补充对一些代谢紊乱病如肌病、中枢神经系统疾病、骨病以及衰老等均有一定的好处。本文主要对肌酸补充的作用进行重新认识。

运动营养；肌酸补充；作用

1 概 述

肌酸是人体内一种天然的营养素，可自行合成，也可从食物获取，体内约有95%的肌酸被运输到骨骼肌、大脑和睾丸。肌酸在肌肉收缩中能够快速提供能量。催化肌酸分解的肌酸激酶（CK）是真核细胞的一个重要的维持细胞能量稳态的激酶。此外，肌酸还可以将ATP从线粒体转移到胞浆里，原因是在ATP的产生部位（线粒体等）和ATP的消耗部位（骨骼肌和大脑等）分别有不同的CK同工酶。胞浆和线粒体CK 2种同工酶的相互作用在维持细胞能量稳态方面起了重要的作用。这2种同工酶有利于形成一个大的胞内磷酸肌酸（PC）池，即一个快速能量缓冲剂，可以预防细胞应激状态下ATP的急剧下降。由于线粒体和胞浆CK同工酶的特定的位置，因此与ATP相比PC具有更快的扩散速度 。肌酸比起ADP也有非常高的扩散速率，CK/PC系统建立了一个能量穿梭或者能量循环，使得ATP产生部位和消耗部位联系在一起（图1）。另外，亚细胞结构中CK的间隔部分对CK/PC循环的功能是非常重要的。例如，胞浆中CK的一个重要的部分在结构和功能上与ATPases有关或者共位。这些ATPases包括质膜上不同的离子通道；肌肉中的收缩装置：肌动蛋白激活的肌球蛋白ATPases，这里CK位于肌原纤维的肌节的M带和I带；3肌内质网的钙离子通道。所有这些情况，PC用于再生ATP，ATP是直接从CK运输到有高活性的ATPase。在ATP产生位点，胞浆CK的一部分是与糖酵解酶有关的，线粒体内的蛋白脂质复合物所含的线粒体CK与氧化ATP生成有关。

图1 肌酸激酶和磷酸肌酸（CK/PC）在细胞中的穿梭图

PC-CK系统的其他作用还有如下几点：（1）维持ATP/ADP比率，可以提高线粒体的呼吸；（2）减慢ADP的增长速度，从而使腺苷丢失最小化；（3）通过直接或者间接的抗氧化反应来预防糖酵解和糖原分解；（4）通过H+的缓冲作用来维持合适的PH；（5）通过释放Pi来激活糖酵解和糖原分解，从而使运动开始时碳水化合物和Cr分解提供能量。

自从Roger等人发现补充肌酸可以提高肌肉的肌酸和PC含量后，肌酸已经很大程度上被健康运动员补充来提高运动能力，尤其在短时间极量运动中， PCCK起着重要的增强体能的作用。之后还有研究证实补充肌酸可以使健康机体增加力量和瘦体重，并且可以促使与肌肉肥大有关的基因、蛋白的表达增加和卫星细胞的激活。另外，肌酸的补充还可以通过增加肌肉质量或者Cr-CK系统直接影响骨骼的生物能学。考虑到健康机体可能会对肌酸有良好的适应，因此许多学者又调查了患有肌萎缩、肌肉虚弱和一些肌肉、骨骼、肺和大脑代谢紊乱的病人，发现他们补充了肌酸后也会有一定的治疗作用。

2 肌酸对肌肉功能失调的作用

在肌病中，有很多因素造成了坏疽、细胞凋亡和自我吞噬，如细胞骨架的破坏、ROS产生的增加、电子传递链的紊乱、蛋白质降解的增加以及胞内Ca2+量的提高。越来越多的人体试验发现肌酸的补充可以抵消这些紊乱。例如，最近Chung等试验发现，对具有肌炎的肌病患者肌酸补充6个月后，发现他们的肌肉功能比那些没有补充的会改善许多。因此，肌酸对于肌肉功能失调可能具有一定的治疗作用。

3 肌酸对中枢神经系统的作用

尽管人类大脑只占体重的2%，但在机体静息状态时大脑消耗的能量占全部的20%左右。因此，中枢和外周神经系统的膜电位以及信号反应的维持需要很高的ATP转化速度。外源性的肌酸可以通过血脑屏障来维持较高的ATP转化。大脑和脊髓内也有CK的同工酶，因此认为PC-CK对CNS有重要的作用。一些以肌酸合成或运输失调为特征的综合症与精神延迟、孤独症、说话迟、大脑萎缩等都有关系。此外，大量的实验还证实了在椎体细胞中有CK，与学习记忆过程有关。因此，肌酸的补充可能会提高大脑的记忆以及抗疲劳功能。McMorris等发现，健康机体剥夺睡眠后，补充肌酸可能会减轻由于睡眠剥夺刺激引起的认知功能损伤，但是补充肌酸对认知功能改善的机制还需要进一步研究。

4 肌酸对骨骼和软骨的作用

在骨骼和软骨生长和修复过程中，细胞主要依靠糖酵解和氧化磷酸化提供高能量来生存，并增殖分化合成胞外基质。最近，研究证实了PC-CK系统在这些组织中也具有重要的作用，主要是由于在骨骼和软骨的不同生长阶段的不同种的CK同工酶在起作用。例如，软骨细胞肥大与CK的高表达有关。曾有研究发现，β-胍基丙酸（肌酸的类似物能与肌酸竞争性地进入细胞内）会造成严重的肌酸和PC内容减少，即造成CK系统的紊乱，进而导致软骨细胞功能失调。一些利用类固醇药物长期治疗的营养不良的病人补充肌酸后发现骨量有很好的适应性增加。Louis等研究发现，一些患有营养不良的年轻病人服用了肌酸后骨矿物质密度增加了3%，骨吸收减少了30%。

目前对于肌酸对骨代谢的调节方式有较大的争议，一方面认为是通过直接的PC-CK系统激活骨的生物能学调节；另一方面认为是间接的调节，即先提高了肌肉量然后引起了在骨骼上的肌肉附着点处产生了较大的张力，从而对骨代谢有一定的调节。Gerber等体外实验发现，肌酸对主要的成骨细胞的分化、代谢活性以及矿物化具有很强的刺激作用。这说明了肌酸对骨骼的作用不是因为肌肉量的改变引起的，而可能通过提高了PC/Cr的比率，从而维护线粒体的功能和超微结构。因此，推测补充肌酸很可能在骨断裂的愈合中能起到一定的作用，具体机制还有待于进一步研究。

5 肌酸的其他作用

CK在许多器官里都有分布，PC-CK在不同的位置可能会有不同的生理作用。有研究发现，患有心脏病患者的心肌中肌酸减少，心脏内通过CK催化的ATP的转化速度减慢。因此，可以推测补充肌酸可以增加心肌细胞的能量供应量，进而提高心肌的收缩能力，改善心血管的工作能力。

肌酸的补充对碳水化合物的代谢也有一定的调节作用。Ferrante等研究发现，补充肌酸可以改善高血糖症，从而延迟糖尿病的发生。Op’t Eijnde等发现，肌酸补充可以增加GLUT－4的含量，与在静息状态和紧接着后面训练期中的糖原积聚量增加是一致的，说明肌酸引起的葡萄糖摄取增加在提高GLUT-4方面起着很重要的作用。因此，肌酸很可能对2型糖尿病患者有一定的治疗作用。

Fuld等研究发现，患有慢性阻碍性肺病（CPOD）的患者补充肌酸后，肌肉质量、力量、有氧呼吸能力以及身体功能与没有补充的患者相比改善许多。但是，最近2个实验发现CPOD病人补充了肌酸后并没有得到改善。这种矛盾的具体原因还不清楚，还需进一步研究。

另外，机体的衰老过程通常和一系列的机能失调有关，包括sarcopenia、肌肉力量下降、机体无力、骨质疏松症、认知功能损伤、脂代谢紊乱、胰岛素抵抗、线粒体功能障碍以及其他的功能性和结构性的丧失等。前面提到肌酸的补充对这些失调都会有一定的改善作用，因此补充肌酸可以预防或者减轻衰老退行性变化。

6 结 语

肌酸补充除了可以增强肌肉质量和力量外，对一些代谢紊乱病如一些肌病、中枢神经系统疾病、骨病以及衰老等也均有一定的好处。考虑到肌酸补充的广泛作用，猜测肌酸可能会是一个非常有前景的医学领域的营养补充剂。

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G804.7

A

1674-151X（2016）09-155-02

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.17.080

投稿日期：2016-06-26

苏玉慧（1986—），助教，硕士。研究方向：运动生物化学。