不同碳水化合物混合物補充對運動后糖原合成的影響

李芳菲

（巢湖學院 體育學院，安徽 巢湖 238000）

0 引言

運動后快速恢復是現代運動員和教練員必須擁有的技能。目前，大多數運動員采用每天一個或更多的延長的高強度訓練期，具有代表性的是兩個訓練期間歇6～24 h的恢復期，目的是達到糖原儲備耗竭。出于運動競賽和素質培養的訴求，渴望擁有最大糖原儲備。對于補充碳水化合物（CHO）的量和時間對延長運動后肌糖原再合成已經有很好的研究成果。

運動后攝入高碳水化合物食物能夠增加肝臟和肌肉糖原儲備。運動員肌糖原最佳恢復速度是運動后補充 1.0～1.85 g CHO·kg-1·體重·hr-1。但是，CHO補充促進肌糖原再合成依賴于CHO的結構，也依賴于血漿葡萄糖對CHO負荷的應答。

先前的研究顯示，攝入高血糖指數（GI）CHO比攝入低GI CHO更有效地促進肌糖原再合成[1]。相反，宋永旺等在一項研究中指出GI對于CHO與脂肪氧化間的相互作用并不重要，可能在增加耐力運動能力方面起作用[2]。

果糖似乎僅適量增加肌糖原，但是攝入果糖或蔗糖顯著增加恢復期肝糖原儲備。對于聯合攝入葡萄糖和果糖（即運動前、運動中和運動后）對運動后葡萄糖和FFA血漿停留時間的影響知之甚少。果糖補充的代謝率含有更高的FFA血液濃度、葡萄糖和糖原合成。另一方面，葡萄糖補充降低運動后FFA濃度，通過抑制脂肪細胞的脂解，導致FFA氧化率降低。

研究的目的是測定90 min亞極量跑臺運動2 h恢復期，運動后葡萄糖和FFA對兩種不同CHO混合物（MGF和MG）補充的應答。

1 方法

1.1 受試者

24名長跑運動員自愿參與研究。受試者的平均年齡、身高、體重、瘦體重、最大攝氧量（VO2max）和最大心率（HR max）見表1。所有受試者身體健康，不吸煙。沒有接受任何藥物治療，沒有心血管或代謝疾病。口頭告知受試者實驗規程和可能的風險。隨后，受試者簽署知情同意書。

表1 受試者特征（n=24）

1.2 實驗前測量

用3天食物記錄評價每日能力攝入和飲食構成和長跑前24 h膳食。用營養評價系統分析飲食數據（表2）的能力和常量營養素攝入。

受試者有1周時間熟悉跑臺運動，了解實驗規程。受試者進行預實驗以測定他們的最大攝氧量，受試者進行上坡遞增跑臺測試，直至力竭。收集呼氣樣本，分析VO2、VCO2產量和換氣比值（RER）。在最大攝氧量測試的最后1 min測得的VO2值作為個體最大攝氧量。在第一個實驗前1周，受試者進行70%VO2max的60 min跑臺運動，確定相對運動強度，充分熟悉延長的跑臺運動和實驗中的測試。

1.3 測試階段

受試者上午7點進入實驗室，共3次，間隔1周。要求受試者避免咖啡、酒精、煙草和測試前24 h不要進行大負荷運動。用24 h回顧法評價每日能量攝取和每位受試者的飲食構成（表2）。稱量體重前，要求每位受試者排空尿液。接著，肘前靜脈插入導管，取10 mL靜息靜脈血樣。

為了統一運動中脫水對肌肉代謝的影響，受試者在熱身運動前即刻攝入4 mL·kg-1·體重涼水，跑臺運動中，每 20 min攝入 2 mL·kg-1·體重水。進行5 min 60%VO2max強度跑的熱身運動，接著進行90 min 70%VO2max跑。在跑步結束后即刻收集第二次靜脈血樣。接著，稱量受試者運動后裸體重，受試者恢復2小時。

跑臺運動測試后即刻攝入1 g·kg-1·體重·h-1CHO混合物或安慰劑。受試者2 min內攝入CHO混合物，①MGF：35%麥芽糊精，50%葡萄糖和15%果糖；②MG：50%麥芽糊精和50%葡萄糖；③P：人工甜味劑。安慰劑是蔗糖混合物，外形與混合物沒有區別。根據以前的文獻描述，制備混合物[3]。實驗順序隨機，盲交叉管理。受試者留置實驗值，在2 h恢復期內，每隔30 min取靜脈血樣，測定葡萄糖和FFA水平。

1.4 血樣收集和分析

每份靜脈血樣收集于EDTA管中，3 mL等分血液置于Sodium Flouride di-sodic EDTA管中，用于血糖比色測定。4°C中2.500 rev·min-1離心20 min獲得血漿，血漿-20℃保存用于分析。用商業試劑盒分析血漿葡萄糖，用比色法測定FFA。0.5 mL血液立即分析血紅蛋白濃度，用微毛細血管法測定紅細胞比容。血紅蛋白濃度和紅細胞比容用于計算血漿容量的變化。所有分析均采用重復測量。

1.5 統計分析

對所有測量結果采用描述性統計。數據表達為平均值±SD。用雙因素ANOVA分析組間差異，確定一個主要因子。如果有顯著差異，則用Tukey′s post hoc檢驗分析。

2 結果

2.1 膳食評價

實驗前24h平均總能量攝入和膳食構成與日常習慣能量攝入相似（表2）。總CHO攝入A組為（9.9±3.3） g·kg-1； B 組為（9.8±3.7） g·kg-1；C 組為（10.2±3.5） g·kg-1。 試驗中膳食攝入沒有變化。

表2 受試者日常習慣膳食和測試前24 h膳食構成

2.2 液體攝入、血漿容量變化和體重

跑臺運動期間，A組平均攝入水量為（848.7±140.9） mL；B 組平均攝入水量為 （926.2±224.1）mL；C 組平均攝入水量為（1000.0±173.9）mL。實驗中水消耗沒有差異。血漿容量變化百分比相似（A：+3±4%；B：+2±4%；C：+5±6%）。跑臺運動期間三組體重變化相似（A：（1.8±0.4） kg；B：（1.7±0.3） kg；C：（1.7±0.5） kg）。

2.3 血糖

在A和B組，在跑臺運動測試后攝入CHO混合物，恢復期第一個30 min，受試者血糖水平增加（圖1）。在C組，恢復期血糖水平沒有變化。相反，在B組，血糖水平直到恢復期60 min仍保持高水平，與C組相比，更高。恢復期90 min高于A組（圖1）。應用梯形法則計算血漿葡萄糖水平曲線下面積，提供血漿葡萄糖對口服CHO混合物應答的結果。在恢復期，MG補充的曲線下面積（87.12 mmol·L-1）大于MGF補充的曲線下面積（72.15 mmol·L-1）。

圖1 實驗前和70%VO2max跑臺運動后以及口服1 g·kg-1體重混合物后恢復期血糖濃度

2.4 血漿FFA

與靜息狀態相比，運動后血漿FFA水平顯著升高（P＜0.05；圖 2）。與安慰劑補充相比，補充CHO混合物后，血漿FFA水平降低，且一直保持到恢復期90 min（P＜0.05）。此外，在整個恢復期，安慰劑組血漿FFA水平維持較高。

圖2 實驗前和70%VO2max跑臺運動后以及口服1 g·kg-1體重混合物后恢復期血漿FFA濃度

3 討論

通常，運動員呈現規律性補充糖分，尤其是進行有氧抗阻訓練時。因此研究針對口服CHO混合物對運動后恢復期內2小時血糖和FFA的影響。CHO混合物由MG或MG-果糖組成。研究的主要發現是不同CHO混合物誘導不同餐后血糖模式。與MG混合物補充相比，MGF混合物補充在恢復期60 min和90 min產生的葡萄糖曲線面積較小。結果也顯示在沒有改變血漿FFA濃度情況下，MG混合物刺激產生的血糖應答高于MGF混合物。一些研究也表明，與補充葡萄糖或其聚合物相比，補充果糖和蔗糖產生的血糖應答較低。

葡萄糖水平的升高，及其持續時間取決于碳水化合物的吸收速度，尤其是葡萄糖的吸收速度，根據不同的因素，如胃排空、水解速度、水解產物在小腸內擴散速度。眾所周知，果糖腸內吸收率較低，果糖和葡萄糖的混合物通過另外的轉運機制被較好的吸收。

這一機制可用不同膜轉運來解釋，對于果糖，不依賴于鈉，而是通過GLUT5被動運轉，對于葡萄糖是通過SGLT1易化擴散。可以認為葡萄糖和果糖對于相同載體沒有競爭性，表明在吸收和氧化方面具有更好的有效性。研究證實葡萄糖和果糖混合物（分別為 1.2 和 0.6 g·min-1），比僅含葡萄糖飲料產生更顯著的循環功能[4]。

研究中，在MG混合物中加入果糖，沒有降低30min餐后血糖應答（圖1）。另一方面，MGF混合物產生的AUC降低，可能是CHO混合物成分的差異產生的。果糖主要是通過肝臟代謝，輕微影響健康人群胰島素水平和/或影響血糖水平。有研究發現在血糖正常高胰島素鉗夾術時，果糖促進健康人群3倍肝糖原合成。這個機制還不完全清楚，但是可知果糖-1-磷酸有從葡萄糖激酶調節蛋白（GKRP）中裂解葡萄糖激酶的能力。葡萄糖激酶從細胞核易位到細胞質，可以磷酸化葡萄糖，因此增加肝糖原合成。用正常和糖尿病動物的肝細胞與20 mM葡萄糖和3 mM果糖混合物孵化，較高水平細胞內葡萄糖-6-磷酸（葡萄糖為底物）與低濃度ATPs（果糖為底物）G6-P/ATP與糖原合成酶（GS）活化狀態負相關，可以解釋在90 min恢復期內MGF降低血糖（圖1）。

但是，已有研究發現，補充1 g·kg-1體重的葡萄糖，與補充同等劑量的蔗糖相比，運動后促進更高血糖的增加[4]。除了血糖差異，兩組的肝臟和肌肉中的糖原儲存相似。CHO補充途徑的不同（口服或腸外補充）和肝糖原評價技術的差異可以解釋不同研究中的結果差異。研究指出，1 g·kg-1體重的葡萄糖或蔗糖有效啟動運動后肝糖原合成。因此，強度運動中，含有果糖的能源補充可以提供肝糖原恢復的能源底物，延長身體活動[5]。

不同運動后血漿葡萄糖和FFA的狀態基于身體活動的強度和持續時間。研究結果顯示，70%VO2max強度跑90 min后顯示安慰劑組血漿FFA顯著增加，一直維持到運動后2 h（圖2）；長時間運動后非酯化脂肪酸顯著升高，甚至保持到運動后3 h[6]。這種效應歸因于腎上腺素對激素敏感性脂肪酶的刺激。

補充碳水化合物混合物的兩組，恢復期30 min后（圖1和2）FFA對血糖缺乏應答。這種應答可能由于脂解、FFA再酰化為TG、增加氧化組織攝取或三者的聯合。

脂解降低是由于高血糖促發高胰島素的結果。胰島素減少脂肪細胞中cAMP濃度；因而，阻斷激素敏感性脂肪酶的刺激。在這些情況下，對20例男性功率自行車有氧運動后恢復期，補充有50 g葡萄糖和15 g果糖混合物，發現平胰島素高水和尿兒茶酚胺降低。可以認為額外補充果糖導致高水平胰島素敏感性降低。表明脂肪代謝的過載（甘油三酯合成中的甘油-3-磷酸-前體）來自于果糖，可能干擾胰島素信號，伴隨炎癥反應介導的核因子κB（NF-κB）和炎癥相關的細胞因子，如肌肉TNF—α（腫瘤壞死因子）。

4 結論

總之，研究顯示運動后補充碳水化合物混合物有效增加恢復期血糖。然而，恢復期60 min和90 min出現果糖抑制血糖水平的現象，血漿FFA沒有變化。因此，為了盡可能快的儲存糖原，建議在恢復早期不要補充果糖，因為其降低血糖水平，進而降低糖原合成率。