Gln的生理功效及在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品中的應(yīng)用,運(yùn)動(dòng)生理學(xué)論文_第1頁(yè)
Gln的生理功效及在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品中的應(yīng)用,運(yùn)動(dòng)生理學(xué)論文_第2頁(yè)
Gln的生理功效及在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品中的應(yīng)用,運(yùn)動(dòng)生理學(xué)論文_第3頁(yè)
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Gln的生理功效及在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品中的應(yīng)用,運(yùn)動(dòng)生理學(xué)論文摘要:谷氨酰胺是人或哺乳動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的一種游離的條件必需氨基酸,是機(jī)體內(nèi)諸多代謝活動(dòng)的能量來(lái)源,對(duì)機(jī)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(huì)被打破。谷氨酰胺因其獨(dú)特且復(fù)雜的生理特性成為營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)等多領(lǐng)域的研究熱門(mén)。隨著國(guó)際競(jìng)技體育的蓬勃發(fā)展,功能性運(yùn)動(dòng)補(bǔ)充劑不斷被開(kāi)發(fā),在這里期間谷氨酰胺在運(yùn)動(dòng)能力提升方面的宏大潛力被開(kāi)掘,經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)谷氨酰胺能夠有效提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力并延緩疲憊。本文對(duì)過(guò)度運(yùn)動(dòng)與谷氨酰胺之間的關(guān)系及谷氨酰胺的生理成效進(jìn)行綜述,并對(duì)谷氨酰胺將來(lái)的研究方向進(jìn)行瞻望。本文關(guān)鍵詞語(yǔ):谷氨酰胺;運(yùn)動(dòng)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(jìng)技體育意識(shí)的不斷加強(qiáng),國(guó)際競(jìng)技體育愈發(fā)被重視,各國(guó)間競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)劇烈。為了在比賽中獲得更好的成績(jī),運(yùn)發(fā)動(dòng)的訓(xùn)練量甚至已經(jīng)鄰近生理極限,然而過(guò)度運(yùn)動(dòng)往往容易適得其反,引起機(jī)體過(guò)度疲憊,進(jìn)而引發(fā)免疫水平降低、氧化損傷加強(qiáng)、骨骼肌分解、酸中毒等機(jī)體代謝不良現(xiàn)象,可能導(dǎo)致一系列的生理疾病,危及運(yùn)發(fā)動(dòng)身體健康。因此采用科學(xué)有效的方式方法來(lái)提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)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(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑不斷問(wèn)世,近20多年來(lái)不斷有專家學(xué)者對(duì)谷氨酰胺(glutamine,Gln)提出各種設(shè)想并進(jìn)行驗(yàn)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(jī)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(chǎng)所,能夠釋放到血液中,是人體血液中Gln的主要來(lái)源。當(dāng)機(jī)體進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)體本身合成的Gln缺乏以知足需求,會(huì)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(bǔ)充Gln能夠很大程度上減輕這種損害,使各細(xì)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(guò)闡述過(guò)度運(yùn)動(dòng)與Gln的關(guān)系及Gln的生理成效,表示清楚科學(xué)攝入外源性Gln,能夠提高運(yùn)發(fā)動(dòng)的身體素質(zhì)和運(yùn)動(dòng)能力,有效延緩疲憊并促進(jìn)恢復(fù),為Gln類運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。1、過(guò)度運(yùn)動(dòng)與Gln研究表示清楚[4]適度的運(yùn)動(dòng)能夠升高血液中Gln的濃度,促進(jìn)淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的分化增殖。劉正冬等[5]通過(guò)小鼠游泳實(shí)驗(yàn)證明,中強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組小鼠血漿和骨骼肌中Gln的濃度與對(duì)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(yùn)動(dòng)是一種良性刺激。過(guò)度訓(xùn)練則恰恰相反,經(jīng)常會(huì)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(xì)胞凋亡進(jìn)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(guò)量運(yùn)動(dòng)后人體內(nèi)Gln濃度降低密切相關(guān)。Gln具有維持機(jī)體免疫功能的作用,能夠促進(jìn)免疫細(xì)胞的分化和增殖,但是當(dāng)血漿中Gln濃度低于600?mol/L,免疫細(xì)胞內(nèi)RNA的合成會(huì)降低,白細(xì)胞介素-2、免疫球蛋白的合成會(huì)減少,巨噬細(xì)胞的吞噬能力下降。但是免疫細(xì)胞無(wú)法自行合成Gln,Gln主要在骨骼肌和肝臟中合成,當(dāng)機(jī)體對(duì)Gln的需求量增加,血漿中Gln濃度持續(xù)降低時(shí),免疫功能降低[6,7,8]。淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)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(dāng)Gln供給缺乏時(shí),會(huì)給細(xì)胞因子的復(fù)制帶來(lái)障礙,免疫功能遭到抑制,補(bǔ)充外源性Gln能夠改善免疫抑制[9,10,11]。SMITH等[12]通過(guò)對(duì)奧運(yùn)會(huì)前后的一部分運(yùn)發(fā)動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn),過(guò)度訓(xùn)練和經(jīng)歷慢性疲憊的運(yùn)發(fā)動(dòng)體內(nèi)可能出現(xiàn)Gln的負(fù)債狀態(tài),其原因可能是過(guò)量運(yùn)動(dòng)后機(jī)體對(duì)Gln需求量的增加使得機(jī)體本身合成的Gln缺乏以知足需求。金其貫等[13]通過(guò)大鼠大負(fù)荷游泳實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,實(shí)驗(yàn)組大鼠血清中Gln含量顯著降低,講明大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致血清中Gln含量顯著降低。可能是機(jī)體細(xì)胞對(duì)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(yùn)系統(tǒng)遭到抑制等原因所導(dǎo)致。劉鐵民等[14]通過(guò)給過(guò)度訓(xùn)練大鼠灌喂Gln溶液的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),過(guò)度訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)組血漿和各組織內(nèi)Gln濃度明顯高于過(guò)度訓(xùn)練對(duì)照組,與平靜對(duì)照組無(wú)明顯差異,表示清楚補(bǔ)充外源性Gln能有效維持過(guò)度訓(xùn)練機(jī)會(huì)體Gln的代謝平衡。袁艷等[15]研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)充Gln能夠升高CD4+/CD3+的比值,同時(shí)抑制性T淋巴細(xì)胞亞群減少,講明外源性補(bǔ)充Gln能夠減少過(guò)度訓(xùn)練對(duì)機(jī)體免疫平衡的影響,減輕運(yùn)動(dòng)免疫抑制的程度,有益于維持機(jī)體的免疫平衡。Gln的優(yōu)勢(shì)還在于它在免疫細(xì)胞內(nèi)并不會(huì)完全氧化,部分Gln會(huì)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(xì)胞對(duì)Gln的利用率很高,當(dāng)微生物入侵時(shí)可以以迅速進(jìn)行免疫應(yīng)答,此時(shí)免疫細(xì)胞對(duì)Gln的需求量必然持續(xù)增加,合成嘌呤或嘧啶核苷酸,進(jìn)而快速增殖免疫細(xì)胞,才能知足免疫反響的需求。機(jī)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(xì)胞增殖的50%最大速率的Gln濃度約0.02nmol/L。當(dāng)Gln濃度為0.2mmol/L時(shí),淋巴細(xì)胞的增殖已經(jīng)到達(dá)91%最大速率。因此正常情況下人體內(nèi)淋巴細(xì)胞的增殖已經(jīng)趨近于最大速率,過(guò)度訓(xùn)練導(dǎo)致的機(jī)體血漿中Gln水平的降低必然會(huì)影響到淋巴細(xì)胞的增殖進(jìn)而影響到機(jī)體的免疫功能,因此給運(yùn)發(fā)動(dòng)外源性補(bǔ)充Gln顯得特別重要[20,21]。站旗[22]研究發(fā)現(xiàn)大鼠進(jìn)行大強(qiáng)度跑臺(tái)訓(xùn)練后免疫功能顯著下降,補(bǔ)充Gln之后能夠明顯改善過(guò)度訓(xùn)練導(dǎo)致的大鼠免疫抑制,加強(qiáng)大鼠免疫能力。2、Gln的生理成效2.1、促進(jìn)運(yùn)動(dòng)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(jí)神經(jīng)活動(dòng),華而不實(shí)包括對(duì)學(xué)習(xí)記憶活動(dòng)的調(diào)節(jié)作用。由于谷氨酸不能通過(guò)血腦屏障,所以中樞內(nèi)的谷氨酸來(lái)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(guò)血腦屏障進(jìn)出大腦,通過(guò)谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)對(duì)腦功能進(jìn)行調(diào)節(jié)[23]。景洪江等[24]通過(guò)給大鼠補(bǔ)充Gln溶液的實(shí)驗(yàn)表示清楚,補(bǔ)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(xué)習(xí)記憶能力,促進(jìn)運(yùn)動(dòng)技能的構(gòu)成。因此補(bǔ)充Gln能夠更好地知足大腦對(duì)谷氨酸的需求,提高中樞神經(jīng)系統(tǒng)和學(xué)習(xí)記憶的能力,進(jìn)而提高機(jī)體的運(yùn)動(dòng)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(dāng)肌肉中Gln濃度在較高的水平常,其他的氨基酸并不能進(jìn)入到Gln合成的環(huán)節(jié)中,促進(jìn)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(yùn)動(dòng)時(shí)補(bǔ)充Gln對(duì)于保衛(wèi)骨骼肌具有重要意義,同時(shí)能有效預(yù)防過(guò)度訓(xùn)練帶來(lái)的骨骼肌損害。另外,過(guò)度訓(xùn)練造成肌肉損傷后,補(bǔ)充Gln能夠促進(jìn)肌纖維的修復(fù)和再生,增加肌纖維橫截面積,延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間,產(chǎn)生保衛(wèi)骨骼肌的成效[26]。2.3、抗氧化作用機(jī)體進(jìn)行有氧代謝的經(jīng)過(guò)中會(huì)產(chǎn)生自由基,適量的自由基對(duì)免疫細(xì)胞有良性的刺激作用,但當(dāng)機(jī)體內(nèi)自由基過(guò)量時(shí),將嚴(yán)重危害人體健康。當(dāng)機(jī)體內(nèi)各種代謝正常進(jìn)行時(shí),機(jī)體內(nèi)的氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)能夠相互平衡,進(jìn)而維持機(jī)體的正常生物代謝[27,28,29]。過(guò)量運(yùn)動(dòng)會(huì)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(jī)體氧化損傷,影響運(yùn)動(dòng)能力的發(fā)揮[30,31,32]。通常情況下,Gln能夠通過(guò)一系列的途徑來(lái)抵抗氧化效應(yīng),進(jìn)而避免氧化損傷。但當(dāng)過(guò)量運(yùn)動(dòng)、機(jī)體創(chuàng)傷等引起的應(yīng)激反響會(huì)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(shí)內(nèi)源性Gln無(wú)法知足抗氧化需求,外源性補(bǔ)充Gln顯然特別必要[33,34,35]。Gln能夠作為機(jī)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(jìn)谷胱甘肽合成進(jìn)而避免肝類組織遭到自由基損傷,當(dāng)機(jī)體進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)體內(nèi)源性Gln缺乏以合成充足的GSH來(lái)對(duì)抗機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的氧化效應(yīng),補(bǔ)充外源性Gln能夠很大程度降低高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后體內(nèi)的脂質(zhì)過(guò)氧化水平[36,37,38]。喬玉成[39]通過(guò)大鼠游泳力竭實(shí)驗(yàn)表示清楚,補(bǔ)充外源性Gln能夠提高大鼠機(jī)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(guò)氧化反響。楊野仝等[40]通過(guò)給小鼠灌喂Gln溶液的實(shí)驗(yàn)證明,補(bǔ)充Gln能夠明顯提高血清超氧化物歧化酶的活性,進(jìn)而提高抗氧化能力。2.4、調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)酸堿平衡Gln在機(jī)體內(nèi)具有抗酸的作用,Gln被骨骼肌、肝臟等器官釋放出來(lái)在腎臟被復(fù)原產(chǎn)生NH3與機(jī)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(jī)體內(nèi)環(huán)境酸堿平衡的作用[41,42,43]。嚴(yán)翊等[20]通過(guò)給進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)的廣東田徑隊(duì)短跑隊(duì)員外源性補(bǔ)充Gln的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)組血乳酸含量遠(yuǎn)低于對(duì)照組,乳酸脫氫酶活性高于對(duì)照組,揣測(cè)外源性補(bǔ)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(zhǎng),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(xì)胞的重要能源物質(zhì),有益于黏膜的生長(zhǎng)、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(guò)熱休克蛋白的表示出,使腸道黏膜細(xì)胞免受乙醇的傷害[48]。RAY等[49]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),Gln能刺激鳥(niǎo)氨酸脫酸酶的活性,促進(jìn)腸道黏膜的生長(zhǎng)。另外,適量添加Gln有利于改善腸道微生態(tài)群,促進(jìn)腸道菌群平衡,同時(shí)有效抑制細(xì)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(xì)菌移位和氧化損傷。3、Gln在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品中的應(yīng)用Gln因其優(yōu)越而獨(dú)特的生理性能被廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)食品中,被很多運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練及健身喜好人群接受。國(guó)外的運(yùn)運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑發(fā)展較國(guó)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(shí),兼顧了口味的多樣性,被國(guó)內(nèi)外很多運(yùn)動(dòng)動(dòng)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(chǎng)上占有一定的份額,最近幾年打開(kāi)了中國(guó)市場(chǎng),被越來(lái)越越多的體育運(yùn)動(dòng)者和健身人群所認(rèn)可。近年來(lái)國(guó)內(nèi)一些品牌牌也開(kāi)場(chǎng)推出谷氨酰胺運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)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(yùn)動(dòng)健身人士推崇崇,市場(chǎng)反響較好。因此我們國(guó)家Gln運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品能夠借鑒國(guó)外外Gln保健品研發(fā)的豐富經(jīng)歷體驗(yàn),再加以自主創(chuàng)新,促進(jìn)Gln運(yùn)運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑的應(yīng)用及發(fā)展。4、瞻望很多理論研究和應(yīng)用實(shí)踐證明,外源性補(bǔ)充Gln對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)后機(jī)體組織器官的正常運(yùn)行起著積極的作用。但關(guān)于補(bǔ)充充Gln的安全性問(wèn)題卻很少有報(bào)道。很多人能夠了解機(jī)體處處于某種應(yīng)激狀態(tài)時(shí)需要補(bǔ)充Gln,但是往往無(wú)法確定其合合理劑量,也無(wú)法確定什么樣的群體合適使用,除此之外,運(yùn)動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間的差異性也造成機(jī)體對(duì)Gln需求量的差異,大大劑量補(bǔ)充Gln會(huì)對(duì)機(jī)體器官組織造成的如何的損害等一系系列問(wèn)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(lái)在實(shí)際中的應(yīng)用提供更多切實(shí)可行的根據(jù)。以下為參考文獻(xiàn)[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(xì)胞中的代謝及意義[J]海南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)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(guó)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(bǔ)充谷氨酰胺對(duì)高溫高濕環(huán)境下力竭運(yùn)動(dòng)機(jī)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(bǔ)充谷氨酰胺對(duì)運(yùn)動(dòng)小鼠谷氨酰胺代謝的影響[J]營(yíng)養(yǎng)學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