促蛋白合成增长肌肉力量类营养补剂

第一节　促蛋白合成增长肌肉力量类营养补剂

力量素质几乎是一切运动项目运动能力的基本素质。因此，力量训练与力量素质的提高是众多项目的运动员所面临的问题。研究表明，骨骼肌收缩产生的张力与其横截面积大小成正比，据推算，每1平方厘米肌肉横截面积，可产生6.5公斤力。蛋白质是骨骼肌的主要组成成分，约占其干重的80%，同时根据肌肉力量产生的肌丝滑行学说，肌动蛋白、肌球蛋白、肌钙蛋白等蛋白质还是力量产生的结构基础。所以这类营养强力补剂主要有以下功能:①为肌肉蛋白质的合成提供优质的建筑材料——氨基酸;②促进肌肉蛋白质的合成过程并营造最佳的激素环境，即自身分泌的睾酮、生长激素、胰岛素等促合成类激素和相关激素水平的提高;③提高肌肉收缩能力和冲刺能力。

这类营养强力补剂的种类很多，但主要是蛋白质和氨基酸类。现分别叙述如下:

一、高生物活性的优质蛋白质和氨基酸

(一)乳清蛋白、酪蛋白、卵白蛋白的水解产物(含二肽、三肽、游离氨基酸)

蛋白质是自然界中的一种高分子化合物，其分子结构非常复杂。但是所有蛋白质都是由相同的基本结构单位——氨基酸构成的。构成人体蛋白质的20多种氨基酸中，大约有8种氨基酸(苏氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、色氨酸和赖氨酸)是人体自身所无法合成的，但它们又都是生命活动所必需的氨基酸，因此它们被称为必需氨基酸。成年人所需要的8种必需氨基酸只有通过饮食才能获得。食物蛋白质中必需氨基酸的含量、种类和比例是影响蛋白质营养价值高低的重要因素。营养学上通过蛋白质的生物价来评价食物蛋白质营养价值的优劣。一种蛋白质的生物价是由摄入的蛋白质减去尿、汗和粪便中丢失的蛋白质来计算的，这实际上反映了食物蛋白质在人体内的滞留情况，即反映了肌肉组织中蛋白质增加的数量。奶类中的乳清蛋白、蛋类中的卵清蛋白的生物价几乎是100，大豆蛋白质的生物价是74。因此，乳清蛋白、卵白蛋白和酪蛋白的水解产物——氨基酸、二肽、三肽等非常容易被小肠吸收，并成为骨骼肌合成蛋白质的优质原料。

(二)BCAA(支链氨基酸)

亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸合起来被称为支链氨基酸(BCAA)。由于这三种氨基酸分子的碳骨架都有分支，因而被称为支链氨基酸。BCAA属于必需氨基酸(也称为不可缺少的氨基酸)。了解人们对BCAA在人体内促合成(促进骨骼肌的生长)和抗分解代谢(抵抗骨骼肌的丢失)过程中的作用的研究是很有意义的。促进蛋白质的生物合成可能是骨骼肌生长的一个重要环节。

有关BCAA分别对心脏和骨骼肌的影响的研究发现，增加血液BCAA的浓度可以导致蛋白质合成代谢(形成新的骨骼肌组织)的增强和蛋白质分解过程的抑制(骨骼肌丢失)。为了观察BCAA的抗分解代谢的效应，研究人员通过一种碳水化合物饮料给进行铁人三项比赛的运动员每天补充7.5或12克的BCAA。结果发现，与单纯补充含碳水化合物的运动饮料相比，两个BCAA补充的剂量都降低了运动员整体蛋白质的降解。这意味着通过膳食补充BCAA可以通过抗分解代谢和作为局部能量来源节省运动员耐力运动过程中骨骼肌本身能源物质的消耗。一项对举重运动员的研究证实，每天每公斤体重补充77毫克BCAA可以使一小时连续的伸腿运动过程中蛋白质的分解代谢受到抑制。

一项研究对14名男长跑运动员的研究结果表明，补充含有BCAA的运动饮料可以导致运动员安静时具有较高的血液BCAA水平，血清睾酮水平变化不大以及较低水平的睾酮与性激素结合球蛋白(SHBG)比值。这可以被解释为睾酮的代谢清除率增加。换句话讲，在大负荷运动时补充BCAA可以节省骨骼肌中的蛋白质不被作为能源物质燃烧，从而有助于睾酮促进蛋白质的合成(合成代谢)。

(三)HMβ(β羟基β甲基丁酸盐)

HMβ是β－羟基－β－甲基丁酸盐复合物(β－ hydroxy－β－ methylbutyrate)的简称，它是亮氨酸的中间代谢产物。食物中含有HMβ，人体自身亦可合成少量的HMβ。据统计，在正常饮食情况下，机体大约每天在肌肉中可产生0.25～1克左右的HMβ。亮氨酸及一酮异己酸(αKIC)是其合成及释放的激动剂。

一些动物实验发现HMβ可能减少肌肉蛋白分解。Nissen博士对人体的研究发现，补充HMβ可显著增加肌肉体积和力量(与对照组比，补充HMβ组瘦体重增加是其3倍，力量增长是其2.5倍)，同时机体内氮储备提高，3－MH(3－甲基组氨酸)的排泄率降低20%，CPK(磷酸肌酸激酶)和LDH(乳酸脱氢酶)的水平降低20%～60%。这一结果同时表明HMβ可能以某种方式保护机体减少运动引起的肌肉损伤。

HMβ不但增加肌肉体积，增长力量，而且可以促进耐力增长。Mathew Vukovich博士对8名自行车运动员的研究表明，补充HMβ在提高运动员对乳酸的耐受力和增强运动员VO_2max上有积极的作用。1998年在旧金山召开的实验生物学会议上的一篇论文指出，深受力量运动员喜爱的HMβ对耐力运动员也具有类似的效果。此研究发现，补充HMβ(3g/d)的长跑运动员比对照组运动员的肌细胞受损程度降低近50%。关于HMβ的作用机制，尼森等认为HMβ可为肌肉和免疫系统提供前体以支持最快速的细胞修复，而这种前体就是HMG－CoA(β－hydroxy－β－methylglutaryl coenzyme，β－羟基－β－甲基戊二酰辅酶A)。这样，运动后HMβ在肌肉及某些免疫细胞中分解为HMG－CoA，被用来参与胆固醇的合成，从而可以控制细胞的功能和生长，使细胞膜得以快速修复;另外，肌细胞膜扩张过程中拥有充足的HMG－CoA以支持肌肉体积的增加。另一假说认为HMβ可减少蛋白质分解和降低肌肉损伤程度。

二、创造肌肉蛋白质合成的最佳激素环境的营养强力补剂

(一)精氨酸、鸟氨酸、赖氨酸

HgH(人体生长素)是由腺垂体分泌释放入血的一种多肽，影响着机体的生长和修复过程。补充各种氨基酸尤其是精氨酸、鸟氨酸和赖氨酸可刺激Hgh的释放。血液中hGH水平的升高进一步刺激胰岛素样生长因子(IGF1)的分泌与释放。IGF1是一种具有强烈的促合成作用的激素。这些促合成激素将促进骨骼肌细胞中蛋白质、碳水化合物等物质的合成代谢，从而促进肌肉体积与力量的增长。此外，摄入这类氨基酸还可促使另一种合成类激素——胰岛素的释放。

早期研究中，Elam报道在举重训练时受试者摄入1g/d的精氨酸和鸟氨酸。结果显示，5周后受试者体脂降低、瘦体重增加、肌肉力量增强。但是这一实验是在实验条件控制不佳的情况下进行分析的。最近有学者在实验条件控制较严的情况下，对优秀举重运动员进行研究发现:同时服用精氨酸、鸟氨酸和赖氨酸对hGH的分泌、肌肉体积和力量的变化没有影响。另外，还有两种研究发现，进行12周阻力训练同时摄入hGH的普通男性的肌肉蛋白质合成、肌肉体积和力量没有变化。而进行两周阻力训练的举重运动员肌肉蛋白呈分解状态。

(二)OKG(鸟氨酸和α－酮戊二酸合剂)

OKG是一种化学合成剂，由2分子天然的鸟氨酸(ornithine)和1分子α－酮戊二酸(alpha－ketoglutarate)结构构成。上述氨基酸可以在鱼禽肉食中得到，但是OKG只能通过营养补剂获得。

OKG一旦进入人体内，其组成成分各自进入几条代谢途径而产生谷氨酰胺、精氨酸、脯氨酸和多胺类物质。研究表明，OKG可以提高人体内像生长激素、胰岛素和IGF1等促合成类激素的水平。同时，OKG还有助于维持骨骼肌细胞中谷氨酰胺的贮备，这将有助于蛋白质的代谢更新。很明显，OKG导致的上述变化将促进人体内的合成代谢并抑制骨骼肌蛋白质的降解。另外，研究发现，OKG可以抑制由于应激所导致的胸腺退化，增加淋巴细胞的数量和活性，改善免疫球蛋白的合成，并提高巨噬细胞的细胞毒性。因而，OKG还是一个能够提高免疫功能的免疫营养素。由于体力和脑力的应激都可导致人体免疫功能的下降和分解代谢应激激素的生成，因此OKG是一种有助于人体应付这些刺激的有巨大潜能的营养素。

老年人每天摄入10克OKG可使他们预防疾病，促进外伤愈合，具体表现在改善食欲，体重增加，OKG可用来促进肌肉体积和力量的增长，降低蛋白分解率，同时具有减少体脂的作用。OKG的促合成及抗分解特点使其已成为健美爱好者和运动员的特殊营养补剂。

目前还没有最佳剂量，根据实验数据推荐每天服用3～10克即可，尤其在大强度训练后服用可产生最佳效果。

目前为止，尚未见到使用OKG有任何副作用的报道。OKG与营养补剂之间无拮抗作用，而且与已知的药物之间亦无拮抗作用。

(三)铬与锌

三价铬是人体必需的微量元素，参与了多项生理功能。它的主要作用是作为胰岛素的辅助因子参与葡萄糖的代谢。其次，铬参与脂肪的代谢，增加胆固醇的分解和排泄。另外铬也参与蛋白质的代谢，影响机体的生长发育，同时对血红蛋白的合成及造血过程具有良好的促进作用。作为胰岛素的加强剂，缺铬会引起碳水化合物、脂肪、蛋白质的代谢紊乱，间接导致糖尿病、冠心病、肥胖病以及儿童的身体和智力发育不良等。对糖尿病人的研究显示，每日膳食补充200微克的铬(以甲基吡啶铬的形式)能明显降低空腹时的血糖水平，提高病人对葡萄糖的耐受能力。另外，有研究表明铬的补充能降低过多的体脂，36名非糖尿病肥胖者，在控制饮食的同时，每日补充铬(以甲基吡啶铬的形式)200微克，26周后体脂减少，瘦体重增加。一项利用随机、双盲、安慰剂对照设计的实验研究发现，每天补充一个最小剂量为200微克的铬(以甲基吡啶铬的形式)可以显著改善体成分。

目前，甲基吡啶铬的补充在健美界甚为流行。有研究指出，三价铬的补充具有明显的增肌和减肥作用，有的商家甚至宣称它具有类似类固醇的效果。然而许多健美爱好者对它的功效和使用还有许多不清楚的认识。事实上，甲基吡啶铬并不能对每个人均产生明显的功效，而且大剂量的补充有副作用。

鉴于这些正面的报道，许多人于是大剂量地补充铬以求达到减脂增肌的目的。然而值得注意的是，以上这些报道中受试者均为体脂远远超出正常水平的肥胖者。而且已有研究显示大剂量补充会产生副作用。一名33岁的妇女每天补铬1200～2400微克，4～5月后体重减轻，血小板减少，贫血，肝功能不良，肾衰，血清铬浓度是正常水平的2～3倍;有一位24岁的健美运动员每天补铬1200微克，一段时间后，发生横纹肌溶解，骨骼肌损伤。另有报道高剂量地补充铬可能降低血浆中转铁蛋白，影响机体对铁的吸收。还有报道高剂量的甲基吡啶铬有可能损伤DNA。同时甲基吡啶铬中的吡啶酸可能对中枢神经系统有不良影响。

目前人体对铬的需求量尚无统一标准，每日50～200微克是安全和足够的摄取量。对于健美爱好者，运动增加了机体对铬的需求，与此需要不一致的是有的人长期食用缺乏微量元素的食物，因此在食物不能满足的情况下，健美爱好者可适量食用铬补充品。大多数专家认为每日的最小剂量为200微克，训练强度大时剂量可增加到300微克。但由于许多健美爱好者的体脂已经低于平均水平，因此不能肯定铬的补充会有明显的减脂增肌效果。目前市场上的甲基吡啶铬、甘氨酸铬、柠檬酸铬均属有机三价铬，氯化铬属无机三价铬。有机铬能被较好地吸收利用，无机铬在人体和动作体中的吸收率很低。

锌作为200多种酶的一种成分在生命的许多过程中发挥作用。11岁以上的男性和女性推荐日膳食摄入量(RDA)分别是15毫克和12毫克。肉类膳食可提供足够的锌满足RDA的量。肉类、鱼类、家禽类特别是牡蛎含锌最丰富。

极少研究考察了锌营养状态与运动能力之间的相互关系或补锌的作用。Lukaski等报道，血锌水平与人体最大摄氧量(VO_2max)之间没有相关性。他们1995年提供的证据表明，在大学游泳选手中，锌摄入量明显与游泳时间有关。另一项研究指出，50毫克/天锌对70%～75%VO_2max跑步的生理学改变或力竭时间没有影响。Krotkiewski等检测了按135毫克/天补锌2周对膝关节伸力的影响，结果发现:补充锌只引起快速角速度(180秒^－1)时的等动力量和等角耐力明显增加，而对动态耐力和60秒^－1及120秒^－1时的等动力量没有影响。然而，有关力量改善的这些结果还没有得到其他研究证实。来自位于旧金山的美国USDA营养研究中心的Marta D. Van Loan和他的同事们研究了锌对人体骨骼肌功能的影响。8名男性受试者在进行了17天的12毫克/天锌补充后，进行为期一个月的锌消耗阶段的实验研究，在此消耗阶段受试者每天只摄取锌0.3毫克(远低于他们正常情况下每天的摄取量)。然后，受试者被分为A、B两组分别进行锌元素的补充和恢复。A组受试者在恢复期的第1和第10天通过夜间输液的方式补充锌元素66毫克，然后再进行16天的每天12毫克锌的补充;B组受试者进行3周12毫克/天的锌的补充。分别在实验开始前、锌消耗阶段的两个时间点和锌补充恢复阶段检测受试者小腿和上肢的屈伸肌群的力量和耐力(工作能力)。两组受试者的血浆锌水平在消耗期显著下降，且恢复期后他们的血浆锌水平仍然处于低于基础水平的状况。实验中检测的骨骼肌的力量并没有受到锌元素迅速消耗的影响;然而，小腿的伸肌和上肢的伸屈肌的耐力却显著下降。这一资料表明，人体内锌元素的迅速消耗改变了骨骼肌的耐力。

补充锌受到人们的欢迎是源自补锌可增加肌肉质量。考洛特威思格等认为，补充锌导致的力量增加可能是由于肌肉质量增加。研究发现缺锌可导致动物和人体生长迟缓，然而补锌后可逆转此现象。有研究指出，患病者低血睾与缺锌存在相关性。然而，在适宜或接近适宜锌营养的个体中，没有发现补锌对血睾酮含量和肌肉生长有任何正向作用。

大多数的男性运动员可摄入足够的锌，但许多女性运动员摄入量则不足。Lukaski等指出，在游泳运动员中，女性比男性锌的摄入量更低。像摔跤、舞蹈和体操等维持低体重项目的运动员，锌的摄入量似乎不能满足他们的需求。因此，锌的营养状态可能受到影响。然而，目前尚缺乏运动员锌营养或锌平衡的精确评估。检测急性和慢性运动对血锌影响的研究结果也是模棱两可。要了解不同运动类型引起的血锌水平的改变及再分布途径，良好的对照研究是必需的。尽管运动可能导致锌从汗液和尿液中丢失，但是，尚不知道机体是否会通过增加潴留而适应这种丢失。

超过RDA水平的锌补充可能产生负面效果。膳食中过量的锌能够抑制铜的吸收，降低高密度脂蛋白水平，阻止运动引起的高密度脂蛋白增加。女性运动员和一些男性运动员，特别是素食者和维持低体重的运动员应该摄入含锌丰富的食物或补充等于或小于RDA量的多种维生素及矿物质补充品。

三、提高肌肉收缩能力和冲刺能力

自从人们发现补充肌酸可以增加体重以来，关于这一体重的增加是由于水分的滞留还是骨骼肌真正的增长的争论一直不断。由《骨骼肌发育》杂志资助的一项出自宾州大学的研究第一次检测了人体补充肌酸后骨骼肌纤维体积的变化。经过12周的安慰剂和肌酸补充(第一周补充25克/天，接下来的11周补充剂量为5克/天)以及参加一个阶段性的力量训练计划后发现，补充肌酸组受试者的瘦体重、最大卧推力量和最大深蹲力量的增加均显著高于安慰剂组受试者的水平;同时补充肌酸组受试者的骨骼肌Ⅰ型、ⅡA型和ⅡAB型肌纤维横截面积的增加(肌纤维增大)也显著大于安慰剂组的变化。受试者这种骨骼肌生理学和运动能力的提高并不伴有任何副作用的发生。这表明，肌酸的补充不仅增加了骨骼肌中水的含量而且确实增加了骨骼肌蛋白质的质量。

有研究认为，补充肌酸与肌肉痉挛和肾损伤有关。但到目前为止，还没有确切的数据来支持这一观点。虽然摄入肌酸可使尿肌酐这一反映肾功的指标上升，但是这只能说明补充肌酸后，肌肉肌酸含量升高，同时其分解率也提高，而不能简单地认为肾功能不正常。此外，研究证明长时间大剂量补充肌酸(20克/天×5天，随后10克/天×51天)对反映肝肾功能的血液指标和常规临床化学指标没有产生任何影响。尽管如此，仍需指出:长期服用肌酸对机体是否有害尚不明确。但是已有研究证实，短期内服用肌酸(20克/天×5～6天)对人体没有副作用;只是服用前需要将肌酸溶解，未溶解的肌酸可能会使胃肠道感到轻微不适。因此，多数研究人员认为，目前长时间补充肌酸最佳的维持量是2克/天。