膠原蛋白運動食品對田徑運動員生理機能的改善作用

田徑運動是田賽和徑賽的合稱，其包含了在跑道內完成的以肢體動作為主、跑步為輔的如跳高、跳遠、撐桿跳、擲標槍等運動項目，及以跑步為主的如競走、短跑、中長跑等運動項目。田徑運動是一種結合了速度與耐力、力量與技巧的綜合性體育運動。“更高、更快、更強”的奧林匹克精神在田徑運動中得到了充分展現。田徑運動競技是力量、技術、心理的較量，全面考驗了運動員的力量、速度、爆發力、耐力、協調、堅韌等運動素質，對田徑運動員身體形態指標、運動能力水平等生理機能和心理素質水平要求更高。在高水平的田徑比賽中，勝負的決定往往只在毫厘之間，田徑運動員為了提升看似很小的成績而投入巨大的精力和時間進行枯燥的訓練，因此，生理機能的提升對田徑運動員而言是必不可少的。田徑運動員除了需要科學、有效的訓練指導，也需要攝入滿足其生理需要的特殊營養素幫助其提升生理機能，來發揮其最大的運動能力。近年來，隨著運動食品的研究和開發，膠原蛋白成為運動營養食品界不可或缺的一部分，其具有促進機體生長發育、維持正氮平衡、增加肌肉量和肌肉力量、減少脂肪組織，促進肌酸合成、減少關節疼痛、改善關節功能等作用。該研究旨在對膠原蛋白的生理功能進行闡述，進而分析其對運動員生理機能的影響，以期為運動員營養保健提供一定的理論參考。

一、膠原蛋白的生物學功能

膠原蛋白是一種廣泛存在于機體皮膚、骨骼、內臟、血管、肌腱、軟骨、關節中的起支撐、修復、止血、保護及免疫功能的人體含量最多的蛋白質，占人體總蛋白質的30%以上。膠原蛋白本身是構成細胞外基質的主要成分，其三股螺旋結構與交聯所形成的纖維或網絡可作為細胞增殖生長的依附與骨架，誘導其它細胞如上皮細胞在此增殖、分化，并為細胞的生長提供適當的微環境。有研究表明：將可吸收的膠原海綿與人類成纖維細胞生長因子重組體結合，可以促進小鼠坐骨神經的再生。因此，膠原蛋白可應用于創面的愈合與再生、損傷修復、神經再生長、心臟瓣膜手術等。

膠原蛋白具有止血和抗氧化的功能。膠原蛋白可增強血管的彈性和強度，且與血液中的血小板通過粘附、聚集作用形成血栓從而參與止血的過程。膠原蛋白經酶的定向降解后可形成一種具有抗氧化性的膠原多肽，可減少脂質過氧化和自由基的產生，清除體內自由基或減少自由基的產生，從而減少自由基對機體的損傷，延緩疲勞產生，預防疾病，延緩衰老。

膠原蛋白是人體軟骨組織的主要成分，占軟骨中總蛋白的80%。膠原蛋白將骨骼與肌肉相連，使得關節連接處的筋骨具有彈性、柔韌性，從而起到緩沖和保護人體膝蓋、關節等軟骨組織的作用。同時，膠原蛋白中的特殊氨基酸成分羥氨酸可將血漿中鈣質運輸至骨骼沉淀成骨鈣，讓骨骼更強健。因此，膠原蛋白是保護關節組織、增加骨密度、預防骨質疏松，促進骨骼強健的物質基礎。

膠原蛋白可增強巨噬細胞吞噬活性或胞飲作用來提高機體非特異性免疫防御功能。有實驗證明：巨噬細胞與膠原蛋白結合，可將巨噬細胞的吞噬作用提高100%。同時，膠原蛋白可提升淋巴細胞的能力，使其分解產生血漿細胞，而血漿細胞能產生免疫球蛋白來提升人體抵抗外來微生物和變異細胞的能力。有研究表明：膠原蛋白可增強免疫力低下的小鼠T淋巴細胞的增殖功能、對NK細胞的殺傷活性也有增強作用。

二、膠原蛋白運動食品對田徑運動員生理機能的影響

1.促進田徑運動員骨骼強健

人體骨骼相互連接構成人體骨架，其由30%的有機物和70%的無機物組成。有機物主要是蛋白質，其中膠原蛋白占80%左右，其形成骨骼的基本框架對維持骨結構的完整非常重要；無機物主要是填充在框架中的鈣、磷等礦物質成分，其使骨堅硬挺實。生成骨質首先需要膠原蛋白，膠原蛋白和其他物質交織形成膠原蛋白基質網，然后，鈣、磷、等骨礦物質以羥基磷酸鹽的形式沉積在膠原蛋白基質網的空隙上，形成富有彈性而堅硬的骨骼。因此，形成骨質、提高骨密度，增加骨骼強度需膠原蛋白和鈣質共同來完成。膠原蛋白被吸收后首先在軟骨積累，刺激軟骨細胞明顯增加合成細胞外大分子基質，促進人體成骨細胞增殖和減少破骨細胞生成，抑制破骨細胞的骨吸收作用，防止骨流失，從而調整骨骼構成和骨骼重建，有效維持骨密度，擴大骨皮質面積，增加骨骼的堅固性，促進骨骼強健。有實驗研究表明：膠原蛋白能改善絕經后女性脊柱和股骨頸的骨密度，分別提高了4.2%和7.7%，且血液中骨形成的標志性成分I型前膠原氨基端肽含量顯著提高?？诜z原蛋白后，破骨細胞含量下降，骨密度和骨的機械強度含量顯著增強，骨小梁的網狀微觀結構明顯改善。

膠原蛋白除了在維持骨結構中起著重要的作用，同時，它對鈣、磷等礦物質的沉積起決定作用。當人體缺乏膠原蛋白時，鈣質不容易沉積到骨骼，而鈣質是一種增強骨骼強度和增加軟組織硬度的重要物質，因此，當膠原蛋白攝入不足時易出現鈣流失所致的骨密度下降而導致的骨質疏松。骨膠原蛋白是鈣質的“黏合劑”，骨膠原蛋白基質網是鈣質的“家”，結合了膠原蛋白，鈣質才能更好地在骨骼上“安家”。同時，羥氨酸作為膠原蛋白中的特殊氨基酸可將血漿中鈣質運輸至骨骼沉淀成骨鈣，讓骨骼更堅硬、強健。田徑運動員服用膠原蛋白可以有效地補充高強度訓練所流失的膠原蛋白，用以容納鈣質等礦物質形成骨質，有助于預防和治療骨質疏松癥和加強運動員損傷部位的愈合。

2.改善田徑運動員關節疼痛

田徑運動員由于長期高強度的承受重力沖擊或進行過度屈伸等運動方式易致關節軟骨損傷而引起關節疼痛，而膠原蛋白類運動營養補充劑能明顯緩解關節疼痛，減少運動員鎮痛藥的使用，改善其運動靈活性，提升運動能力。關節軟骨主要由59%的膠原蛋白、蛋白多糖（氨基多糖）和軟骨細胞等組成，在運動過程中關節軟骨可緩沖震蕩和沖擊，減輕關節面的受力和摩擦，有效保護關節。膠原蛋白交聯形成網狀結構，其是關節的支架，蛋白多糖（氨基多糖）等其他成分填在其空隙中，增加關節軟骨的硬度和強度。當運動致膠原蛋白加劇流失時，膠原蛋白網狀結構松弛甚至發生斷裂，使得蛋白多糖（氨基多糖）等成分加速流失，關節軟骨發生退行性變化，加劇骨與骨之間的摩擦，引發各種關節損失，導致關節疼痛。有研究數據顯示：運動員口服膠原蛋白12周后，能明顯降低運動員膝關節疼痛的程度，且疼痛緩解率達88%。聯合補充膠原蛋白和鈣對關節疼痛的改善程度優于單一補鈣。因此，膠原蛋白對改善田徑運動員關節疼痛起著重要作用。這可能與人體口服膠原蛋白后，補充的Ⅱ型膠原蛋白和生成的氨基多糖能抵消軟骨組織的磨損和修復關節微損傷有關，只有充足的膠原蛋白、氨基多糖和鈣，才能不斷復原、重建、再生受損的關節軟組織，減少其退化和降解，減少由此引發的關節疼痛。同時，有實驗顯示：給30名體育運動員連續數月每天服用10 g膠原蛋白，將體內氨基酸含量前后進行對比，服用后氨基酸含量是服用前的6倍，尤其是脯氨酸、甘氨酸、羥脯氨酸含量顯著提高。對于軟骨重建、再生而言，充足的脯氨酸與甘氨酸是其基本條件，若高強度運動后氨基酸供給不足，將會導致軟骨再生受阻、易致軟骨損傷，引發骨關節功能障礙和疼痛。

3.提高田徑運動員肌肉力量

膠原蛋白能增加肌肉體積和收縮力，使機體具有更好的肌肉恢復性和適應性。此作用的產生可能與以下幾個方面的原因有關：（1）膠原蛋白由于其氨基酸含有較多的氮原子及其分子量低，可以更好地維護氮平衡和體重；（2）膠原蛋白中含有合成肌酸的重要物質甘氨酸和精氨酸，而肌酸被證實能增大肌肉表面積和增強肌肉相關機能。且膠原蛋白補充的時間和吸收動力學可以影響肌肉蛋白合成功效。一般認為：補充時間最好在運動前或運動后3 h內，這能強烈促進合成和提高肌肉蛋白合成水平。研究表明，運動后額外補充蛋白質能夠顯著提升運動后凈肌肉蛋白合成，減少肌肉蛋白分解，增加肌肉強度和力量。田徑運動員需要在運動后攝入蛋白質來抵消運動時的蛋白質消耗，從而獲得蛋白質正氮平衡、增加肌肉量和肌肉力量，以此來最大限度地發揮骨骼肌的適應性反應，收獲更佳的速度和耐力完成比賽。

4.促進田徑運動員創傷愈合

對田徑運動員來說，出現皮膚、肌肉等組織創傷在所難免。膠原蛋白能促進傷口止血和創傷愈合，而創傷發生后，必須先止血才開始傷口愈合。首先膠原蛋白聚集、活化、凝結血小板發揮止血機制；其次，膠原蛋白通過控制巨噬細胞而調節創傷愈合的進程，其促進肉芽組織生長并為新生組織提供適宜的自然環境，其降解產物羥基脯氨酸是機體修復細胞所必需的氨基酸，為創面修復提供營養物質。膠原蛋白還能貯存、運輸、促進β-成纖維細胞生長因子和轉化因子β1等生長因子，而生長因子在組織修復、創傷愈合中起重要作用。在組織生長修復、器官再生中起重要作用，并能加速傷口愈合過程。一般情況下，創傷組織中膠原蛋白的含量會反映創傷愈合的程度。有數據顯示：給予急性創傷的小鼠不同濃度鹿茸膠原蛋白涂抹，高濃度鹿茸膠原蛋白小鼠的傷口愈合率較高，愈合程度與膠原蛋白的濃度正相關，且皮膚賴氨酸濃度亦與鹿茸膠原蛋白濃度正相關。

5.促進田徑運動員疲勞恢復，提高運動耐力

運動持續時間越長，強度越大，機體需要的能量就越多。蛋白質作為三大產能營養物質之一，發揮著重要的作用。當運動訓練失水過多、食欲不佳時，可為運動員補充膠原蛋白、復合維生素等膳食營養，將有助于提高運動員的能量利用率，增進食欲，改善營養攝入不足，從而緩解體力疲勞，提高運動耐力，增強運動效果。

6.其他方面

有關文獻指出：當運動員能量消耗過多未得到足夠補充，易形成膳食紊亂，而能量攝入不足常伴發雌激素水平降低，導致月經紊亂和骨質疏松，這不僅影響女運動員的生理機能而致運動能力下降，還易導致應力性骨折、骨裂而影響女運動員身體健康。膠原蛋白除了能增加蛋白質的攝入補充能量不足，還能延長和提高降鈣素的作用時間和強度，能預防和治療骨質疏松，提高骨密度，對預防女運動員三聯綜合征大有裨益。

三、小結

膠原蛋白具有優良的生物學特性，在多個領域發揮重要作用。如作為醫學材料應用于生物醫學領域的傷口愈合、燒傷修復等；亦廣泛應用于美妝產品中，能起到抗氧化、預防衰老的作用。膠原蛋白運動食品近年來越來越被運動營養領域所青睞，其在保護田徑運動員骨、關節，止血、促進創傷愈合，抗疲勞、增加肌肉力量等方面發揮重要作用，田徑運動員除了需要科學持續性的運動，亦需要個體化補充膠原蛋白運動食品以期達到最佳的生理機能狀態，獲得更佳的運動競技成績。