抗阻训练对不同年龄骨骼肌肌肉蛋白质合成的影响

摘要:本文通过文献综述法论述了骨骼肌蛋白质的转换与营养摄入的关系,以及青年与老年人蛋白代谢的差异和抗阻运动对蛋白代谢的影响。

Abstract: The paper discusses the relationship between the converting of skeletal protein and the nutrition intake through the literature review and the difference between young people and old people protein metabolizing and the effect of resistance exercise on protein metabolizing.

关键词:抗阻训练;蛋白代谢;影响

Key words: "resistance exercise;protein metabolizing;effect

中图分类号:Q98文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)30-0108-01

1食物摄入和肌肉蛋白代谢

已证实骨骼肌蛋白质的转换与营养摄入有高度的相关性。不论是青年还是老年,摄取氨基酸和蛋白质能强有力的刺激骨骼肌内蛋白质合成和抑制蛋白质分解从而导致正蛋白质平衡。新近研究认为老年人较青年对于较少的氨基酸,比如普通饭食中的氨基酸摄入所致肌肉蛋白质合成减弱。这被认为是由年龄导致肌肉体积下降的关键因素。Cuthbertson et al.报道在摄入10g必需氨基酸(EAA)后,老年人和青年信号蛋白浓度不同,在雷帕霉素哺乳类靶(mTOR)途径中关键信号蛋白活性轻微升高[1]。此结果与Guillet et al观察的结果一致,提示对于老年人和青年被试者中在肌肉组织中有一种合成代谢信号未被认识[2]。

对于胰岛素调节餐后肌肉蛋白质同化反应还有许多争论。有人认为胰岛素是许可作用而非调节作用,其血浆浓度水平10-15U/ml可足够允许最大肌肉蛋白合成反应。然而有证据显示在老年人中肌肉蛋白合成与胰岛素同化作用相抵抗。后者可能归因于老年人下降的胰岛素响应所致在骨骼肌血流中生理性高胰岛素血症和跟随而来的肌肉中氨基酸供应率增高。后者同时与mTOR信号转到途径活性下降相一致,即老年人氨基酸或蛋白质摄入后肌肉蛋白合成的增长较低[3]。

要准确测量从源于食物蛋白的氨基酸显现率,标记氨基酸必须被包含在源于食物蛋白质的氨基酸内。一系列的研究提出出快、慢蛋白的概念。这些研究提示在健康的青年被试中摄取慢吸收蛋白(酪氨酸)较快吸收蛋白(乳清蛋白)或游离氨基酸更易于正蛋白质平衡。然而,对于老年人餐后蛋白同化却相反。摄入快蛋白(乳清蛋白)较慢蛋白(酪氨酸)在健康的老年人有更多的净蛋白存留。后者可能是老年人肌肉内肌肉蛋白合成机制的同化抵抗加强了。于此相一致,有报道在老年女性被试中,在一餐中增加一日蛋白总量的80%较等量蛋白质分四餐提供能获得更多的蛋白存留。与此相一致对于年轻女性一餐加量不能较分餐加量获得更多的蛋白存留。

所有这些发现都支持餐后肌肉蛋白合成反应由一种特殊的营养信号引起,可能是餐后血浆中升高的一种或多种特殊的EAAs和或伴随的胰岛素反应促使氨基酸到达靶组织的细胞外基质,而此细胞信号转导过程的敏感性和能力因年龄增长而损害。

2抗阻运动和骨骼肌蛋白代谢

体力活动,尤其是抗阻训练导致骨骼肌组织特殊代谢和形态学适应,能强有力的提高净肌肉蛋白代谢。抗阻训练能有效的增加肌肉力量,肌肉体积和提高身体机能状态和运动能力。一次力量训练后肌肉IGF-I基因表达暂时升高,相反肌肉生长抑素表达下降。其结果是mRNA翻译加强和转录因子MyoD和肌细胞生成素活性升高,DNA转录增加。

一次力量训练在2-4小时内能加速肌肉蛋白质合成。有报道一次运动后能提高蛋白合成率,并且在训练者16小时和无训练者24-48小时内继续保持。力量训练后增加的混合性肌肉蛋白合成率主要因为肌原纤维蛋白的增加。有趣的是,运动后肌肉蛋白的分解也会增加只是程度上小于蛋白合成。后者在无训练者能保持48小时内的净肌肉蛋白合成。如无营养物质摄入,尽管一次抗阻训练后肌肉蛋白的合成程度大于蛋白分解肌肉,净肌肉蛋白仍为负平衡。所以只有运动和营养同时产生正性蛋白平衡才能导致肌肉肥厚。有效运动恢复期摄入碳水化合物和蛋白质,氨基酸摄入能刺激肌肉蛋白合成,抑制蛋白质分解从而产生净的肌肉蛋白增加。已被证实,伴随循环血浆中胰岛素浓度增加,运动后摄入碳水化合物能增加净腿部氨基酸平衡。与之相同,已证实增高的血浆胰岛素水平在体内能增加净肌肉蛋白平衡。然而,胰岛素不应被认为是肌肉蛋白合成的主要调节物质,如没有氨基酸浓度升高,胰岛素对肌肉蛋白质合成仅能起轻微的作用。最近的研究中观察到如无更多的蛋白质摄入,运动后摄入碳水化合物不能增加肌肉蛋白合成。尽管运动后碳水化合物摄入不能增加肌肉蛋白合成但或许可以抑制蛋白分解,因此可以增加净蛋白质平衡。

有大量的证据证明,蛋白质、氨基酸摄入能有效的加强肌肉蛋白合成。在更多的实践中和生理环境中,抗阻类运动后多次口服蛋白质和氨基酸能确切的加强肌肉蛋白合成率。而且,一次大剂量的服用蛋白质氨基酸(30-40g)也能有效的加速运动后肌肉蛋白质的合成率。此外运动后少量摄入蛋白质无论是否加入碳水化合物都能加强运动后蛋白合成率,提高净蛋白质平衡。总之,已确定运动后摄入蛋白质氨基酸对于运动来说能起到能有效的同化作用。

氨基酸蛋白质摄入的时间选择能帮助进一步优化运动的同化作用。运动前和运动中摄入蛋白质能弱化运动所致蛋白分解增加从而进一步强化肌肉蛋白代谢。有趣的是,Fujita等研究发现尽管能明显的升高S6激酶1(S6K1)和4E-结合蛋白1(4E-BP1)的磷酸化水平,抗阻类运动前摄入少量EAAs无明显其余益处7。另外有研究报道,在运动后一整夜的测量中,运动前、中和后摄入蛋白质对肌肉蛋白质合成无明显效果。后者可能是被试在一整天标准膳食后,晚间进行训练,而其处于饲养状态。很明显大量的研究还是认定合理时间的食物摄入对骨骼肌运动适应的作用。

如前面讨论的一样,细胞间亮氨酸的浓度被认为是驱动餐后肌肉蛋白质合成的重要信号。因此,可以认为在运动后恢复期摄入更多的亮氨酸能加速运动后肌肉蛋白合成率。但也有人报道不论是老年人还是年轻人,运动后恢复期摄入足够蛋白质后再摄入额外的亮氨酸无更多益处。

参考文献:

[1]Cuthbertson D, et al. Anabolic signaling deficits underlie amino acid resistance of wasting, aging muscle[J]. FASEB J,2005,19:422-424.

[2]Guillet C, et al.Impaired anabolic response of muscle protein synthesis is associated with S6K1 dysregulation in elderly humans[J].FASEB J,2005,18: 1586-1587.

[3]Fujita S, et al. Effect of insulin on human skeletal muscle protein synthesis is modulated by insulin-induced changes in muscle blood flow and amino acid availability[J].Am J Physiol Endocrinol Metab,2006,291: 745-754.