運(yùn)動(dòng)生化當(dāng)前發(fā)展與應(yīng)用

運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)當(dāng)前發(fā)展與應(yīng)用

PresentDevelopmentandApplicationof

ExerciseBiochemistry

運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)研究任務(wù)1.運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體化學(xué)組成的影響2.運(yùn)動(dòng)對(duì)物質(zhì)和能量代謝過(guò)及其調(diào)節(jié)的影響3.提高運(yùn)動(dòng)能力和增強(qiáng)體質(zhì)的生化原理1運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)代謝動(dòng)力學(xué)

(MetabolismKineticsduringExercise)

的研究與應(yīng)用運(yùn)動(dòng)時(shí)代謝動(dòng)力學(xué)研究是近十幾年來(lái)的研究熱點(diǎn)。從過(guò)去以代謝基質(zhì)(substrate)和代謝產(chǎn)物的分析進(jìn)入到從“果”到“因”的分析。我們?cè)谡J(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)的物質(zhì)代謝規(guī)律，用運(yùn)動(dòng)生化理論解決體育實(shí)踐問(wèn)題時(shí)，要注意動(dòng)態(tài)變化。，要注意動(dòng)態(tài)變化。下面簡(jiǎn)要介紹這運(yùn)動(dòng)時(shí)乳酸動(dòng)力學(xué)

(LactateKineticsduringExercise)

運(yùn)動(dòng)時(shí)，乳酸大多在肌肉中生成，在肌肉中被利用，然后進(jìn)入血液。通過(guò)血液被帶到心、肝、腎等器官——容納、利用、轉(zhuǎn)換、排泄的不同區(qū)域。精確計(jì)算運(yùn)動(dòng)時(shí)或恢復(fù)期不同時(shí)間內(nèi)的動(dòng)力學(xué)變化，有助于闡明血乳酸指標(biāo)的意義。(1)用質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)計(jì)算乳酸生成與轉(zhuǎn)化量之間的平衡

PR-MRR+LU-LR=V·dL/dtPR：乳酸生成速率MRR：代謝轉(zhuǎn)換速率LU：乳酸在肌肉外吸收速率LR：釋放速率L：乳酸濃度（隨時(shí)間而變)）應(yīng)用這個(gè)公式計(jì)算的結(jié)果對(duì)運(yùn)動(dòng)后血乳酸消除速率有了新的觀點(diǎn)，即：

Margaria(1933)等：恢復(fù)期血乳酸濃度下降是單指數(shù)形式下降。Stamford(1978)等：運(yùn)動(dòng)后5min及15~30min血乳酸下降主要是線性關(guān)系，恢復(fù)期漸變曲線約為99%。

兩分隔模型的建立和計(jì)算

運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌乳酸生成后迅速轉(zhuǎn)移到各“體液腔”(watercompartment)。這個(gè)體液腔在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，我們把compartments稱之為庫(kù)。動(dòng)力學(xué)是指庫(kù)與庫(kù)之間濃度變化的關(guān)系，而動(dòng)態(tài)往往指單一庫(kù)中的產(chǎn)生與消除。而人體內(nèi)是多庫(kù)模型，多庫(kù)模型在計(jì)算上十分復(fù)雜，常將其簡(jiǎn)化為雙庫(kù)模型計(jì)算。研究結(jié)果(受試者共3人)：3次極量運(yùn)動(dòng)1min(結(jié)果3次極量運(yùn)動(dòng)1min(1分仰臥60rpm踏車)，間歇休息4min，最后運(yùn)動(dòng)90min。

運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，體內(nèi)乳酸總貯量為554~677mmol，M中占總量的78~84%。運(yùn)動(dòng)后乳酸從M→S是持續(xù)的凈釋放。

釋放量：運(yùn)動(dòng)后11~12s內(nèi)的釋放量占肌肉總量(76~131mmol)的90%。利利用量：運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期中可利用的乳酸,在肌肉中有323~441mmol，其中可利用55~69%，運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期中如進(jìn)行整理活動(dòng)，被利用量可增至71~83%。同位素示蹤法)

用一次注射(SI)或連續(xù)灌注(CI)標(biāo)記乳酸，然后在不同運(yùn)動(dòng)時(shí)間和恢復(fù)期取血，計(jì)算其比活性（即有標(biāo)記和無(wú)標(biāo)記的乳酸比）。

自行車功率計(jì)上運(yùn)動(dòng)后，活動(dòng)肌肉中乳酸和肌外乳酸的變化成果

1:

RL正常范圍：人：40~50μmol

min-1/kg哺乳類動(dòng)物：40~50μmol

min-1/kg0.75

2:乳酸代謝轉(zhuǎn)變：氧化：40~90%糖異生：10~30%

3:再循環(huán):30%~50%Ma

最大乳酸穩(wěn)態(tài)訓(xùn)練(LactateMaximalSteadyStateTraining)S.Aunola等(1992)

提出最大乳酸穩(wěn)態(tài)訓(xùn)練法。即在長(zhǎng)跑訓(xùn)練開(kāi)始后，血乳酸上升，10~15min后達(dá)到乳酸最大穩(wěn)態(tài)(Lamaxss)，并能維持10~20min。10min后，血乳酸升高不超過(guò)1mmol/L的訓(xùn)練強(qiáng)度，叫做最大乳酸穩(wěn)態(tài)訓(xùn)練。這時(shí)，血乳酸生成與消除速率基本相等。

運(yùn)動(dòng)時(shí)葡萄糖代謝動(dòng)力學(xué)

（GlucoseKineticsduringExercise)1976年，E.A.H.McGuire等報(bào)告

動(dòng)、靜脈血人體的葡萄糖代謝動(dòng)力學(xué)。M.Hargreaves等

(1994)

和A.R.Coggan等(1995)

及K.Howlett等(1998)

也報(bào)告在高強(qiáng)度耐力訓(xùn)練時(shí)葡萄糖代謝動(dòng)力學(xué)。說(shuō)明

1.運(yùn)動(dòng)員耐力運(yùn)動(dòng)后，血糖升高是肝葡萄糖釋放大于利用。

2.增加血中葡萄糖的供應(yīng)，可減少運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)肌肉糖的利用。

運(yùn)動(dòng)時(shí)脂肪酸代謝動(dòng)力學(xué)

(FattyAcidKineticsduringExercise)

J.A.Kanalay等(1995)讓馬拉松運(yùn)動(dòng)員和常人在無(wú)氧閾下強(qiáng)度跑，以觀察FFA的代謝動(dòng)力學(xué)，并和高于無(wú)氧閾強(qiáng)度的跑比較，研究用1-14C亞油酸測(cè)定安靜、運(yùn)動(dòng)和恢復(fù)期的變化。

在無(wú)氧閾和下強(qiáng)度跑時(shí)，運(yùn)動(dòng)員和常人脂肪酸的Ra都增加。低于AT強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)的Ra值，馬拉松運(yùn)動(dòng)員和常人分別為23

2mmol和21

2mmol。

在高于AT強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，馬拉松運(yùn)動(dòng)員和常人的Ra值分別為18

3和13

3mmol?？梢?jiàn)，在低于AT強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)FA的Ra值較大。

尿素代謝動(dòng)力學(xué)(UreaKinetics)Carraro等(1993)

用灌注15N2尿素的方法，觀察運(yùn)動(dòng)員在以40%和70%VO2max強(qiáng)度在跑臺(tái)上分別跑3h和1h時(shí)，測(cè)定尿素生成的總量。從再循環(huán)N生成、非再循環(huán)N和尿素N再合成蛋白質(zhì)的關(guān)系，結(jié)果說(shuō)明，不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)尿素動(dòng)力學(xué)沒(méi)有影響。當(dāng)前觀點(diǎn)1.肌肉中氨基酸分解增多2.結(jié)構(gòu)和功能蛋白(如酶)分解增多3.ATP能量平衡破壞(AMP脫氨)4.腎功能下降

運(yùn)動(dòng)時(shí)磷酸原代謝動(dòng)力學(xué)

(PhosphagenKineticsduringExercise)

D.J.McCann(1995)等觀察人體在完成不同強(qiáng)度負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)和在恢復(fù)期中，磷酸原[Pcr][Pi][ADP]和[H+]與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系不呈線性關(guān)系。因此，運(yùn)動(dòng)中時(shí)間常數(shù)和負(fù)荷強(qiáng)度每瓦特的變化和作功相關(guān)，與其它能量系