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文檔簡介
Gln的生理功效及在運動營養(yǎng)品中的應(yīng)用,運動生理學論文摘要:谷氨酰胺是人或哺乳動物體內(nèi)含量最豐富的一種游離的條件必需氨基酸,是機體內(nèi)諸多代謝活動的能量來源,對機體各器官功能的正常發(fā)揮起著重要的作用。但是在應(yīng)激狀態(tài)下,谷氨酰胺的供求平衡會被打破。谷氨酰胺因其獨特且復(fù)雜的生理特性成為營養(yǎng)學、生理學、生物化學、運動醫(yī)學等多領(lǐng)域的研究熱門。隨著國際競技體育的蓬勃發(fā)展,功能性運動補充劑不斷被開發(fā),在這里期間谷氨酰胺在運動能力提升方面的宏大潛力被開掘,經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)谷氨酰胺能夠有效提高機體運動能力并延緩疲憊。本文對過度運動與谷氨酰胺之間的關(guān)系及谷氨酰胺的生理成效進行綜述,并對谷氨酰胺將來的研究方向進行瞻望。本文關(guān)鍵詞語:谷氨酰胺;運動能力;生理成效;Abstract:Glutamineisoneofthemostabundantfreeconditionallyessentialaminoacidsinhumanormammalianbody.Itistheenergysourceofmanymetabolicactivitiesinthebodyandplaysanimportantroleinthenormalfunctionofvariousorgans.Butunderstress,thebalanceofsupplyanddemandforglutaminewillbebroken.Glutaminehasbecomearesearchhotspotinnutrition,physiology,biochemistry,sportsmedicineandotherfieldsduetoitsuniqueandcomplexphysiologicalproperties.Withthevigorousdevelopmentofinternationalcompetitivesports,functionalsportssupplementshavebeencontinuouslydeveloped.Duringthisperiod,thegreatpotentialofglutamineinimprovingsportsabilityhasbeenexplored.Afterresearch,glutaminecaneffectivelyimprovethebodyssportsabilityanddelayfatigue.Thispaperreviewedtherelationshipbetweenexcessiveexerciseandglutamineandthephysiologicaleffectsofglutamine,andprospectedthefutureresearchdirectionsofglutamine.Keyword:glutamine;exerciseability;physiologicaleffect;0、引言隨著競技體育意識的不斷加強,國際競技體育愈發(fā)被重視,各國間競爭愈發(fā)劇烈。為了在比賽中獲得更好的成績,運發(fā)動的訓(xùn)練量甚至已經(jīng)鄰近生理極限,然而過度運動往往容易適得其反,引起機體過度疲憊,進而引發(fā)免疫水平降低、氧化損傷加強、骨骼肌分解、酸中毒等機體代謝不良現(xiàn)象,可能導(dǎo)致一系列的生理疾病,危及運發(fā)動身體健康。因此采用科學有效的方式方法來提高運動成績特別必要,很多領(lǐng)域的科研工作者紛紛投身于這一課題,各種類型的運動營養(yǎng)補充劑不斷問世,近20多年來不斷有專家學者對谷氨酰胺(glutamine,Gln)提出各種設(shè)想并進行驗證[1]。Gln是人體內(nèi)含量最豐富的一種游離的條件必需氨基酸,占人體所含游離氨基酸總量的60%以上,在生理機能正常的情況下,谷氨酸和NH3在谷氨酰胺合成酶的催化作用下能夠自行合成Gln[1]。肝臟和骨骼肌是體內(nèi)Gln合成和代謝的主要場所,能夠釋放到血液中,是人體血液中Gln的主要來源。當機體進行長時間劇烈運動時,機體本身合成的Gln缺乏以知足需求,會造成組織器官功能失調(diào),甚至造成生理或病理性損傷,外源性補充Gln能夠很大程度上減輕這種損害,使各細胞、組織和器官的生理功能向更好的方向發(fā)展[2,3]。本文通過闡述過度運動與Gln的關(guān)系及Gln的生理成效,表示清楚科學攝入外源性Gln,能夠提高運發(fā)動的身體素質(zhì)和運動能力,有效延緩疲憊并促進恢復(fù),為Gln類運動營養(yǎng)品的進一步發(fā)展提供參考。1、過度運動與Gln研究表示清楚[4]適度的運動能夠升高血液中Gln的濃度,促進淋巴細胞和巨噬細胞的分化增殖。劉正冬等[5]通過小鼠游泳實驗證明,中強度運動組小鼠血漿和骨骼肌中Gln的濃度與對照組持平,甚至趨于升高,具體表現(xiàn)出出積極的代償反響,講明適度運動是一種良性刺激。過度訓(xùn)練則恰恰相反,經(jīng)常會引起一系列的生理和病理性變化,如人體免疫能力的降低、細胞凋亡進程的加速、腸粘膜構(gòu)造和功能完好性的毀壞,這些變化與過量運動后人體內(nèi)Gln濃度降低密切相關(guān)。Gln具有維持機體免疫功能的作用,能夠促進免疫細胞的分化和增殖,但是當血漿中Gln濃度低于600?mol/L,免疫細胞內(nèi)RNA的合成會降低,白細胞介素-2、免疫球蛋白的合成會減少,巨噬細胞的吞噬能力下降。但是免疫細胞無法自行合成Gln,Gln主要在骨骼肌和肝臟中合成,當機體對Gln的需求量增加,血漿中Gln濃度持續(xù)降低時,免疫功能降低[6,7,8]。淋巴細胞、巨噬細胞、中性粒細胞在免疫反響中起到非常重要的作用,Gln能夠作為代謝的重要供能底物,其利用率等于或大于葡萄糖。當Gln供給缺乏時,會給細胞因子的復(fù)制帶來障礙,免疫功能遭到抑制,補充外源性Gln能夠改善免疫抑制[9,10,11]。SMITH等[12]通過對奧運會前后的一部分運發(fā)動的研究發(fā)現(xiàn),過度訓(xùn)練和經(jīng)歷慢性疲憊的運發(fā)動體內(nèi)可能出現(xiàn)Gln的負債狀態(tài),其原因可能是過量運動后機體對Gln需求量的增加使得機體本身合成的Gln缺乏以知足需求。金其貫等[13]通過大鼠大負荷游泳實驗發(fā)現(xiàn),與對照組相比,實驗組大鼠血清中Gln含量顯著降低,講明大負荷運動會導(dǎo)致血清中Gln含量顯著降低。可能是機體細胞對Gln需求量的增加、Gln合成所需底物缺乏、Gln合成酶活性降低、Gln轉(zhuǎn)運系統(tǒng)遭到抑制等原因所導(dǎo)致。劉鐵民等[14]通過給過度訓(xùn)練大鼠灌喂Gln溶液的實驗發(fā)現(xiàn),過度訓(xùn)練實驗組血漿和各組織內(nèi)Gln濃度明顯高于過度訓(xùn)練對照組,與平靜對照組無明顯差異,表示清楚補充外源性Gln能有效維持過度訓(xùn)練機會體Gln的代謝平衡。袁艷等[15]研究發(fā)現(xiàn),補充Gln能夠升高CD4+/CD3+的比值,同時抑制性T淋巴細胞亞群減少,講明外源性補充Gln能夠減少過度訓(xùn)練對機體免疫平衡的影響,減輕運動免疫抑制的程度,有益于維持機體的免疫平衡。Gln的優(yōu)勢還在于它在免疫細胞內(nèi)并不會完全氧化,部分Gln會轉(zhuǎn)變成乳酸和天冬氨酸,而葡萄糖幾乎全部轉(zhuǎn)化成乳酸[16]。靜息狀態(tài)下免疫細胞對Gln的利用率很高,當微生物入侵時可以以迅速進行免疫應(yīng)答,此時免疫細胞對Gln的需求量必然持續(xù)增加,合成嘌呤或嘧啶核苷酸,進而快速增殖免疫細胞,才能知足免疫反響的需求。機體免疫功能的維持在很大程度上依靠于血漿中Gln的濃度[17,18,19]。正常成年人血漿中Gln的濃度是0.6mmol/L,而刺激淋巴細胞增殖的50%最大速率的Gln濃度約0.02nmol/L。當Gln濃度為0.2mmol/L時,淋巴細胞的增殖已經(jīng)到達91%最大速率。因此正常情況下人體內(nèi)淋巴細胞的增殖已經(jīng)趨近于最大速率,過度訓(xùn)練導(dǎo)致的機體血漿中Gln水平的降低必然會影響到淋巴細胞的增殖進而影響到機體的免疫功能,因此給運發(fā)動外源性補充Gln顯得特別重要[20,21]。站旗[22]研究發(fā)現(xiàn)大鼠進行大強度跑臺訓(xùn)練后免疫功能顯著下降,補充Gln之后能夠明顯改善過度訓(xùn)練導(dǎo)致的大鼠免疫抑制,加強大鼠免疫能力。2、Gln的生理成效2.1、促進運動技能構(gòu)成谷氨酸作為主要中樞興奮性神經(jīng)遞質(zhì),能夠介導(dǎo)一系列高級神經(jīng)活動,華而不實包括對學習記憶活動的調(diào)節(jié)作用。由于谷氨酸不能通過血腦屏障,所以中樞內(nèi)的谷氨酸來源于腦內(nèi)三羧酸循環(huán),由Gln脫氨或者-酮戊二酸轉(zhuǎn)氨基生成。Gln作為腦內(nèi)谷氨酸代謝的前體物質(zhì),可自由通過血腦屏障進出大腦,通過谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)對腦功能進行調(diào)節(jié)[23]。景洪江等[24]通過給大鼠補充Gln溶液的實驗表示清楚,補充Gln能夠提高腦內(nèi)高海馬N-甲基-D-天冬氨酸受體數(shù)目和一氧化氮合酶的活性,提升學習記憶能力,促進運動技能的構(gòu)成。因此補充Gln能夠更好地知足大腦對谷氨酸的需求,提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)和學習記憶的能力,進而提高機體的運動能力。2.2、保衛(wèi)骨骼肌Gln是蛋白質(zhì)合成的編碼氨基酸,肌肉中Gln的大量消耗與骨骼肌的分解代謝有很大的關(guān)系,Gln是一種高效的抗分解代謝劑,當肌肉中Gln濃度在較高的水平常,其他的氨基酸并不能進入到Gln合成的環(huán)節(jié)中,促進蛋白質(zhì)的合成。除此之外,Gln還有助于體內(nèi)氨基酸平衡的構(gòu)成,有益于蛋白質(zhì)的合成[25]。因而運動時補充Gln對于保衛(wèi)骨骼肌具有重要意義,同時能有效預(yù)防過度訓(xùn)練帶來的骨骼肌損害。另外,過度訓(xùn)練造成肌肉損傷后,補充Gln能夠促進肌纖維的修復(fù)和再生,增加肌纖維橫截面積,延長運動時間,產(chǎn)生保衛(wèi)骨骼肌的成效[26]。2.3、抗氧化作用機體進行有氧代謝的經(jīng)過中會產(chǎn)生自由基,適量的自由基對免疫細胞有良性的刺激作用,但當機體內(nèi)自由基過量時,將嚴重危害人體健康。當機體內(nèi)各種代謝正常進行時,機體內(nèi)的氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)能夠相互平衡,進而維持機體的正常生物代謝[27,28,29]。過量運動會打破氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)之間構(gòu)成的平衡,引起自由基和活性氧的大量積累,造成機體氧化損傷,影響運動能力的發(fā)揮[30,31,32]。通常情況下,Gln能夠通過一系列的途徑來抵抗氧化效應(yīng),進而避免氧化損傷。但當過量運動、機體創(chuàng)傷等引起的應(yīng)激反響會造成血漿中Gln水平大幅度降低,抗氧化能力劇烈下降,因此此時內(nèi)源性Gln無法知足抗氧化需求,外源性補充Gln顯然特別必要[33,34,35]。Gln能夠作為機體重要的抗氧化劑谷胱甘肽(glutathione,GSH)的前體物質(zhì),Gln能夠促進谷胱甘肽合成進而避免肝類組織遭到自由基損傷,當機體進行高強度運動時,機體內(nèi)源性Gln缺乏以合成充足的GSH來對抗機體內(nèi)產(chǎn)生的氧化效應(yīng),補充外源性Gln能夠很大程度降低高強度運動后體內(nèi)的脂質(zhì)過氧化水平[36,37,38]。喬玉成[39]通過大鼠游泳力竭實驗表示清楚,補充外源性Gln能夠提高大鼠機體腓腸肌和心肌組織中GSH水平,提高抗氧化能力,減輕脂質(zhì)過氧化反響。楊野仝等[40]通過給小鼠灌喂Gln溶液的實驗證明,補充Gln能夠明顯提高血清超氧化物歧化酶的活性,進而提高抗氧化能力。2.4、調(diào)節(jié)機體內(nèi)酸堿平衡Gln在機體內(nèi)具有抗酸的作用,Gln被骨骼肌、肝臟等器官釋放出來在腎臟被復(fù)原產(chǎn)生NH3與機體代謝產(chǎn)生的酸反響后與陰離子一起排出體外,起到調(diào)節(jié)機體內(nèi)環(huán)境酸堿平衡的作用[41,42,43]。嚴翊等[20]通過給進行間歇運動的廣東田徑隊短跑隊員外源性補充Gln的實驗發(fā)現(xiàn),實驗組血乳酸含量遠低于對照組,乳酸脫氫酶活性高于對照組,揣測外源性補充Gln能夠有效緩減體內(nèi)酸中毒現(xiàn)象。除此之外,還有研究表示清楚Gln能夠顯著增加胰臟重量、DNA重量及蛋白質(zhì)含量,促使胰腺泡增生,有利于胰臟的健康生長,而胰腺分泌的胰液為堿性溶液,能夠有效中和胃酸,給腸道內(nèi)代謝提供適宜的pH環(huán)境[44,45]。2.5、維持腸道平衡Gln是腸道黏膜細胞的重要能源物質(zhì),有益于黏膜的生長、修復(fù)和完好性的維持,保衛(wèi)腸道屏障功能[46,47]。有研究發(fā)現(xiàn),Gln能夠通過熱休克蛋白的表示出,使腸道黏膜細胞免受乙醇的傷害[48]。RAY等[49]通過研究發(fā)現(xiàn),Gln能刺激鳥氨酸脫酸酶的活性,促進腸道黏膜的生長。另外,適量添加Gln有利于改善腸道微生態(tài)群,促進腸道菌群平衡,同時有效抑制細菌的發(fā)生。KARATEPE等[50]發(fā)現(xiàn),Gln能夠有效防止或抑制梗阻性黃疸引起的細菌移位和氧化損傷。3、Gln在運動營養(yǎng)品中的應(yīng)用Gln因其優(yōu)越而獨特的生理性能被廣泛應(yīng)用于運動營養(yǎng)養(yǎng)食品中,被很多運動訓(xùn)練及健身喜好人群接受。國外的運運動營養(yǎng)補充劑發(fā)展較國內(nèi)更為迅速,匈牙利品牌ScitecNNutrition谷氨酰胺2021年被授予年度占先歐洲品牌,在保證證高品質(zhì)的同時,兼顧了口味的多樣性,被國內(nèi)外很多運動動人群所追捧。加拿大品牌Biox推出的谷氨酰胺粉在北美市市場上占有一定的份額,最近幾年打開了中國市場,被越來越越多的體育運動者和健身人群所認可。近年來國內(nèi)一些品牌牌也開場推出谷氨酰胺運動營養(yǎng)補充劑,但多數(shù)反響平平,小小眾品牌凱美威推出的谷氨酰胺粉被很多運動健身人士推崇崇,市場反響較好。因此我們國家Gln運動營養(yǎng)品能夠借鑒國外外Gln保健品研發(fā)的豐富經(jīng)歷體驗,再加以自主創(chuàng)新,促進Gln運運動營養(yǎng)補充劑的應(yīng)用及發(fā)展。4、瞻望很多理論研究和應(yīng)用實踐證明,外源性補充Gln對運動動后機體組織器官的正常運行起著積極的作用。但關(guān)于補充充Gln的安全性問題卻很少有報道。很多人能夠了解機體處處于某種應(yīng)激狀態(tài)時需要補充Gln,但是往往無法確定其合合理劑量,也無法確定什么樣的群體合適使用,除此之外,運動動強度和時間的差異性也造成機體對Gln需求量的差異,大大劑量補充Gln會對機體器官組織造成的如何的損害等一系系列問題亟待解決,因此需要引起更多的科研工作者的重視視,為其將來在實際中的應(yīng)用提供更多切實可行的根據(jù)。以下為參考文獻[1]PETRYER,CRUZATVF,HECKTG,etal.L-glutaminesupplementationsenhanceliverglutamine-glutathioneaxisandheatshockfactor-1expressioninendurance-exercisetrainedrats[J].IntJSportNutrExercMetab,2021,25(2):188--197。[2]畢勝,劉宏鳴谷氨酰胺在腫瘤細胞中的代謝及意義[J]海南醫(yī)學院學報2018,15(10):1340-1342.BIS,LIUHM.Metabolismandsignificanceofglutamineintumorells[J].JHainanMedColl,2018,15(10):1340-1342.[3]劉艷麗,李春雷牟瑜瑜.谷氨酰胺在臨床疾病中的應(yīng)用[J]中國醫(yī)療前沿,2018,5(7):18-20.LIUYL,LICL,MOUYY.Applicationofglutamineinclinicaldiseases[]ChinaMedFront,2018,5(7):18--20.[4]鄭晨周越張宇純等補充谷氨酰胺對高溫高濕環(huán)境下力竭運動機體免疫功能的影響[4].2020ZHENGC.ZHOUY,ZHANGYC,etal.ffectofglutaminesupplementationonimmunefunctionofexhaustedexerciseunderhightemperatureandhumidity[4].2020.[5]劉正冬,李可基,馮建英補充谷氨酰胺對運動小鼠谷氨酰胺代謝的影響[J]營養(yǎng)學報2002.24(1):1-4.LIUZD,LIKJ,FENGJY.Effectsofglutaminesupplementationonglutaminemetabolisminexercisemice[J]ActaNutrSin,2002,24(1):1-4.[6]李寧賴萬強谷氨酰胺對免疫功能的影響[J]醫(yī)學綜述、2018,16(6):823--826.LIN,LAIWQ.ffectofglutamineonimmunefunction[J].MedRev,2018,16(6):823--826.[7]許友卿,李偉峰,丁兆坤谷氨酰胺對水生動物免疫的影響及機理[J].動物營養(yǎng)學報,2020,24(3)-406-410.XUYQ,LIWF,DINGZK.Effectandmechanismofglutamineonimmunityofaquaticanimals[J]ActaZoologicaSin,2020,24(3):406--410.[8]MANDELLSP,GIBRANNS.Earlyenteralnutritinforburninjury[J].AdvWoundCare,2020,3(1):64-70.[9]JEURISSENA,BOSSUYTX,CEUPPENSJL,etal.Theeffectsofphysicalexerciseontheimmunesystem[J]NederlTjdschritVoorGeneesk,2003,147(28):1347-1351.[10]ROGEROMM,TIRAPEGUIJ,MARCOARV,etal.Dietaryglutaminesupplementationincreasestheactivityofperitonealmacrophagesandhemopoiesisinearly-weanedmiceinoculatedwithMycobacteriumbovisbacillusCalmette-Guerin[J]JNutr,2008,138(7):1343-1348.[11]鄭晨,周越張宇純,等.補充谷氨酰胺對高溫高濕環(huán)境下力竭運動機體免疫功能的影響[J]中國科技論文在線,2020ZHENGC,ZHOUY,ZHANGYC,etal.Theeffectofglutaminesupplementationontheimmunefunctionofexhaustedexercisebodyunderhightemperatureandhighhumidityenvironment[J]SciTechnolMagazOnline,2020.[12]SMITHDJ,NORRISSRChangesinglutamineandglutamatecon2centrationsfortrackingtrainingtolerance[J]MedSciSportsExerc,2000,32(3):684-689.[13]其貫鳳起.運動性免疫抑制的機制研究[J]西安體育學院學報2004.21(5):48-52JINQG,WUFQ.Mechanismofexerciseinducedimmunsuppression[J]JXianInstPhysEdu,2004,21(5):48--52.[14]劉鐵民,趙平甫吳衍忠,等過度訓(xùn)練對大鼠各組織谷氨酰胺代謝的影響及谷氨酰胺干涉的研究[J].廣州體育學院學報,2004,24(5):33--34.LIUTM,ZHAOPF,WUYZ,etal.EffectsofovertrainingonglutaminemetabolisminvarioustssuesofratsandglutamineiterventionJ.JGuangzhouInstPhysEdu,2004,24(5):33-34.[15]袁艷,吳紀饒補充谷氨酰胺對運發(fā)動兔疫系統(tǒng)功能的影響[J].體育科學2004,(7):31-33.YUANY,WUJREffectsofglutaminesupplementationonimmunesystemfunctionofathletes[J].SportsSci,2004,(7):31-33.[16]李叢艷,郭志強楊奉珠.谷氮酰胺對動物免疫功能的影響及調(diào)節(jié)機制[J]中國飼料,2018,(15)-:14-18.LICY,GUOZQ,YANGFZEffectofglutamineonanimalimmunefunctionanditsregulatorymechanism[J]ChinaFeed,2018,(15):14-18.[17]張海軍免疫細胞中谷氨酰胺的代謝及來源[J]飼料廣角2004,(8):14-17ZHANGHJ.Metabolismandsourceofglutamineinimmuneellsl[J]FeedWideAngle,2004.(8):14-17.[18]楊俊濤.谷氨酰胺與免疫細胞[J]國外醫(yī)學,1997,18(1):3.YANGJT.Glutamineandimmuneells[J]ForeignMed,1997,18(1):3.[19]牟彬,周小秋,林燕谷氨酰胺對免疫細胞的影響研究進展[J].動物營養(yǎng)學報,2007,19(S1):487-491.MUB,ZHOUXQ,LINY.Researchprogressoftheeffectofglutamineonimmunecells[J].JAnimNutr,2007,19(S1):487--491.[20]嚴翊.間歇性運動中血液LA、LDH等指的動態(tài)變化及補充谷氨酰胺的影響[D].北京北京體育大學201.YANY.DynamicchangesofbloodLaandLDHduringiteritentexerciseandeffectsofglutaminesupplementation[D]Beiin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