运动训练与补充谷氨酰胺的剂量和效果

运动训练与补充谷氨酰胺的剂量和效果 体育与科学2010发表 初稿 摘 要：补充谷氨酰胺对机体长时间运动与高强度训练以及损伤的良好效用至今并未有充足的证据。本文比较全面的综述了运动训练与谷氨酰胺的补充剂量及效果的最近研究进展，以期为谷氨酰胺在实践中的应用提供参考。 Abstract: There's no enough evidence to show the effect of Glutamine Supplementation to prolong exercise and high-intensity training and also to heal damage. The thesis has a comprehensive overview on the latest progress of the analysis on the supplementary dose and its effect of glutamine and sports training,so as to offer a reference for the practical application of glutamine. 关键词：谷氨酰胺；剂量；效果 Key words: Glutamine; dose; effect 谷氨酰胺（Gln）是人体血浆和骨骼肌含量最丰富的氨基酸，它是蛋白质的一种构成成分以及机体组织间氮的转载体[1]，因而十分重要。同时，它的重要性还体现在调控酸碱平衡、糖质增（新）生和作为核苷酸与谷胱甘肽过氧化酶抗氧化剂的前体物。成人禁食一夜后正常的血浆谷酰胺浓度为550-750mmol/L,骨骼肌谷酰胺浓度为20mmol/kg湿肌[2]。骨骼肌是合成谷酰胺的主要组织，它在饱腹状态下以50mmol/h的速度释放谷酰胺于循环系统。研究认为，它对合成代谢和免疫系统产生影响。谷氨酰胺被白细胞（尤其是淋巴细胞）高度利用以提供核苷酸合成与随后的细胞增殖所需的能量和最佳环境[3]。事实上，即使是非必需，谷氨酰胺被认为对白细胞、肠道黏膜和骨髓干细胞在内的细胞而言都很重要。和骨骼肌不同的是，白细胞不具有从氨中催化谷酰胺合成酶。因此，骨骼肌合成白细胞所需的谷氨酰胺并释放于血液来满足新陈代谢的需求。 许多相关文献资料以及各种制造商和供应商认为补充谷氨酰胺可能对运动员有如下积极的影响：为免疫系统提供营养支持，预防感染；改善肠屏障功能和降低内毒素血症风险；改善细胞内水肿（即增容效应）；刺激肌肉糖原合成、肌肉蛋白质的合成和肌肉组织生长；减轻肌肉酸痛，改善肌肉组织修复和恢复；增强缓冲能力，并改善高强度运动的性能。大多数制造商推荐每天补充1000毫克谷氨酰胺，就能获得如上所述的益处。 然而，不少最近的有关补充谷氨酰胺的研究表明，尽管在大强度运动中和运动之后补充谷氨酰胺能够维持血浆谷氨酰胺的浓度基本不变，但并不会改变运动后免疫功能的变化。此外，在运动训练中补充谷氨酰胺对机体运动能力的提高并没有得到确证。因而，在此就运动训练与谷氨酰胺的补充剂量和效果的研究进展作一综述，以供参考。 1谷氨酰胺与体育运动 1.1剧烈运动对血浆谷氨酰胺的影响 剧烈运动对血浆谷氨酰胺浓度的影响主要取决于运动的时间和强度[4]。研究表明，人体短时间高强度运动(小于1小时)增加或不改变血浆谷氨酰胺的水平[5]。Babij等观察了谷氨酰胺含量从休息时575 mmol/L增加到以100%最大吸氧量运动期间的734 mmol/L[6]。可推测，血浆谷氨酰胺浓度在短时间高强度训练期间的增加也许归结于谷氨酰胺充当了在高强度运动时增加了肌肉中氨的产生，进而促进了谷氨酸合成谷氨酰胺(NH3主要从去氨基一磷酸获得)。 与高强度运动测得的数据相比，长时间运动后血浆谷氨酰胺浓度大幅降低。如以最大吸氧量50%强度运动3.75 h，血浆谷氨酰胺浓度从休息时的557 mmol/L下降为470 mmol/L。停止运动2小时后，血浆谷氨酰胺的浓度达到了391 mmol/L的最低值，而且在4.5小时的恢复之后仍保持在482 mmol/L的低迷期[7]。一份对俱乐部24位普通运动员在参加马拉松比赛之后，运动员血浆谷氨酰胺的浓度由赛前的592 mmol/L锐减为495 mmol/L[8]。在对18个健康男性的研究表明，他们以55%最大吸氧量持续骑自行车3小时导致血浆谷氨酰胺含量由运动前的580 mmol/L下降为休息一小时后的447 mmol/L。然而，对于同样的被试，当他们以80%最大吸氧量持续骑自行车38分钟，他们的血浆谷氨酰胺含量相对与运动前没有发生改变[5]。长时间运动后，可能因为糖质新生和蛋白质合成加快导致肾脏和/或肝摄取谷氨酰胺增加以减轻酸中毒，进而使血浆谷氨酰胺浓度降低。同样，被激活的白血球摄入谷氨酰胺增加，也可能造成血浆谷氨酰胺水平的降低。 人们已经知道，长时间运动会导致血浆皮质醇浓度的增加，这不仅刺激了蛋白质的分解代谢和谷氨酰胺的释放，而且增加在肝脏、胃肠道和肾脏的糖质新生[9]。长时间运动后，增加的肝，食道和肾脏的谷氨酰胺摄入可能耗尽血浆谷氨酰胺。 血浆应激激素在饥饿、外科和精神创伤、脓毒病、烧伤和长时期的运动以后发生相似的变化，而所有这些分解代谢的刺激都能使血浆谷氨酰胺浓度下降、免疫下降和糖质新生增加[10]。 在新陈代谢酸中毒的情况下，肾脏谷氨酰胺摄入增加以促进氨的产生。连续4天的高蛋白(24%)、高脂肪(72%)的饮食，结果导致血浆和肌肉的谷氨酰胺浓度减少25%。 在这种情况下，为维持酸碱平衡，从肌肉释放的谷氨酰胺很可能与肾脏摄入一起增加，。 Walsh [11]等认为在长时间运动、饥饿和物理、精神创伤后，也许有一个共同的机制来对血浆谷氨酰胺的损耗起作用，即，肌肉释放谷氨酰胺与肝和胃肠为糖质新生而增加摄入的谷氨酰胺保持不变或降低。 1.2内源性谷氨酰胺含量，过度训练和感染 据报道，过度训练的(过度疲劳的)运动员在休息时血浆谷氨酰胺的浓度要比健康受训运动员和运动缺乏者低[12]。 有研究显示，过度训练运动员的血浆谷氨酰胺浓度为503 mmol/L，健康受训运动员的为550 mmol/L，有9%的区别[8]。 对优秀游泳运动员集中训练2周后的实验表明，休息时其血浆谷氨酰胺的浓度下降了23%[13]。有报道，慢性疲劳的优秀运动员休息时血浆谷氨酰胺水平为330–420 mmol/L; 受感染的运动员和未受感染的没有不同。过度训练运动员血浆谷氨酰胺含量降低，可推测其免疫功能受损并很有可能上部呼吸道受感染 (URTI)。然而，迄今，还没有研究有直接证据可以表明，对于运动员而言，低血浆谷氨酰胺、受损的免疫作用和感受性的增加有直接因果联系。虽然有更低血浆谷氨酰胺水平导致运动员上呼吸道感染的症状[14]，但是在田径运动员和游泳运动员及其他运动员却未发现低血浆谷氨酰胺含量导致上呼吸道感染的发生[12,13]。 令人吃惊的是， 与过度训练的运动员相比，上呼吸道感染在训练有素的游泳者中更为常见，但他们的血浆谷氨酰胺却高23%。笔者推测，血浆谷氨酰胺含量与过度训练和感染可能没有直接的关系，具体机制有待研究。

2 谷氨酰胺与运动缺乏者 先前的研究大多就运动与谷氨酰胺浓度之间的关系进行了探索，缺乏运动者对谷氨酰胺代谢的影响几乎没有报道。众所周知，在健康状况下久坐不动的生活方式和代谢综合症使人存在较高心血管疾病的风险[15]。不活动也与低度炎症反应和免疫系统的变化相关联[16,17]。相反，适当进行体育运动，可以改善人的健康状况，不但降低犯代谢病的风险，而且能提高免疫系统的功能[18]。 关于机体缺乏运动时，血浆或肌肉谷氨酰胺浓度变化的研究报告很少。大鼠后肢肌断裂或去神经，将降低其谷氨酰胺和氨的水平[19]。此外，大鼠暴露在太空中飞行失重7天的实验研究显示，大鼠肌肉中游离谷氨酰胺水平显著下降[20]。Werecently[21]研究了关于不活动者对机体谷氨酰胺动力学的影响。该模型剔除了生理上的疾病，能可靠的评估不活动对身体的影响。有9名健康男性志愿者参加了试验，每人都经历卧床休息（14天）并控制活动和饮食。四个研究周期的每个尾端的生理状况和饭后模拟（饮食混合氨基酸），就谷氨酰胺浓度与个体动力学进行了分析。研究显示，卧床休息引起血浆谷氨酰胺浓度降低。此外，蛋白质水解的谷氨酰胺的消耗和生成并没有受到卧床休息的影响，然而，在不活动时段，合成谷氨酰胺速率显著下降。谷氨酰胺动力学的改变导致谷氨酰胺浓度下降。实际上，由于肌肉不活动及肌肉萎缩更进一步的减少谷氨酰胺的合成。目前，该研究是唯一直接评估在无活动状态下谷氨酰胺在体内的变化。有究认为，导致谷氨酰胺的合成和浓度降低，可能是TCA循环下调继发能源消耗降低与身体活动相关。先前关于对动物研究显示，当切除大鼠肌肉神经后，其谷氨酰胺合成酶减少[22]； 同样可推测在人体也一样，缺乏运动或在肌肉失重时对谷氨酰胺合成酶作用有同等的效果。因此，缺乏运动能对谷氨酰胺的代谢产生负面影响，进而影响人的健康。 3 谷氨酰胺与免疫功能 研究显示，长时间力竭运动后血浆谷氨酰胺浓度降低的时间过程与许多免疫参量的减退相符[23]。 另外，往往是长时期的适度高强度运动导致最严重的免疫损伤，并且此种运动也导致血浆谷氨酰胺浓度的大幅降低。研究表明，补充谷氨酰胺有助于提高严重的外科病人整 个肠道的营养。 如果血浆谷氨酰胺浓度的降低是运动后免疫作用瞬间减弱的一个起因，那么通过口服补充谷氨酰胺来阻止血浆谷氨酰胺浓度的减低就应该可以防止伴生的免疫损伤。一项以大鼠为模型的研究表明，由强喂法补充1000 mg/kg谷氨酰胺导致嗜中性白血球中噬菌细胞的容量增加和易反应的活性氧类的产生增加并且消除了运动导致的一氧化氮生产的减退[24]。 然而，在对于人体的几项补充谷氨酰胺介入的研究表明，运动前后补充谷氨酰胺并不直接影响免疫细胞功能由运动诱发的变化。 在一项随机、交叉、安慰剂受控的研究中， Rohde [25]等让被试进行连续3个回合的自行车计时训练，以75%最大吸氧量的强度运动，在60， 45和30分钟以后每次练习之间休息2小时。被试在每次运动结束之前与之后的30分钟补充谷氨酰胺0.1 g/kg体重。在上一次运动结束后两小时的安慰剂试验中，动脉血浆谷氨酰胺含量从运动前508±635 mmol/L下降到402±638 mmol/L，而且在谷氨酰胺补充的实验中保持高于运动前的水平。尽管谷氨酰胺补充试验阻止了血浆谷氨酰胺含量的下降，但它不能在每次运动之后2小时防止淋巴细胞增殖下降，也不能在最后一次运动后的2小时阻止淋巴激活杀伤细胞活性的下降。其他最近研究也表明，使用相似的谷氨酰胺治疗，谷氨酰胺补充(充分防止血浆谷氨酰胺含量的下降)在自行车运动期间和之后的2小时未能阻止自然杀伤细胞活性的下降或唾液中免疫球蛋白浓度减少[26]。 在另一项研究中，被试在一次2小时运动的最后30分钟和随后的2小时恢复期内每15分钟服下3 g谷氨酰胺 (总入口30 g)，运动刺激的嗜中性细胞没有因运动引起瞬变减退作用[27]。Castell等 [14]为口服补充谷氨酰胺对于运动员预防上呼吸道疾病的作用提供了迄今唯一的证据。在一随机、双盲、安慰剂受控的研究中，参与赛跑的超马拉松和马拉松运动员在赛后2小时立即喝下被给予的一种安慰剂或谷氨酰胺饮料(330 mL含5 g谷氨酰胺)。赛跑者在赛后7天给与问卷调查表，自已填报上呼吸道感染的症状。那些喝了谷氨酰胺饮料的运动员中，有 81%在随后的一周中没有出现上呼吸道感染发作，而在接受安慰剂(麦芽糖糊精)的那些运动员中，仅49%在随后的一周中没有出现上呼吸道感染发作。虽然在赛后，两组都有上呼吸道感染症状增加的报告，但是在赛后2小时补充谷氨酰胺，能降低一周后上呼吸道感染的几率。然而，所给谷氨酰胺剂量是切实充分防止赛后血浆谷氨酰胺浓度下降的可能性不大。事实上，在同一个小组的另一项研究中，当在马拉松之后即刻和2小时补充谷氨酰胺(330mL含5 g谷氨酰胺)后，血浆谷氨酰胺浓度在安慰剂和谷氨酰胺补充小组同样地降低。另一项补充谷氨酰胺的研究显示了谷氨酰胺口服剂量为0.1g/kg体重时在半小时内血浆谷氨酰胺浓度增加了50%，而在90–120分钟内又回到了基础线[28]。因此，药量超过5g时需要以一定的时间间隔来服用(即间隔30–60分钟)，能适度保持谷氨酰胺浓度几小时以上。 4运动训练与谷氨酰胺的补充 4.1补充谷氨酰胺对肌肉合成代谢的影响 在禁食状态，肌肉蛋白质会发生分解。研究表明，阻力运动能降低这种蛋白质分解代谢