运动与肌内甘油三酯

时间:2022-09-18 05:03:58

运动与肌内甘油三酯

摘要:就运动与肌内甘油三酯的关系进行综述。对肌内甘油三酯的生物学知识,在运动中动用的参与调节因素,和其贮备是否是耐力运动的限制因素进行探讨。对其与胰岛素抵抗之间的关系和可能作为改善胰岛素抵抗的一种新的途径进行了展望。

关键词:肌内甘油三酯;耐力运动;胰岛素抵抗

中图分类号:G804.7文献标识码:B文章编号:1007-3612(2008)03-0371-03

本文拟就运动与肌内甘油三酯及相关的研究作一综述,丰富运动医学的基础理论。

1肌内甘油三酯相关生物学知识

电镜发现在骨骼肌纤维中的脂肪滴主要分布于靠近线粒体周围。肌内甘油三酯的贮备是有限的,估计是7~40 mmol/kg湿重。一个80 kg成年男子(肌重18 kg)的肌内甘油三酯大约是100~600 g。在能量代谢中,由于肌细胞浆中的脂滴位置大多接近线粒体,IMTG水解后产生的脂肪酸运输到线粒体的外膜近、时间短。是一种重要的能量来源。同时,肌肉可以利用从血液中摄入的游离脂肪酸而重要合成甘油三酯,因此有人猜测IMTG可能起了一种动态的能量贮存库的作用[2]。有人研究证明在不同的肌纤维类型中,其含量不同,如I型纤维中IMTG含量是II型纤维的2~3倍。也有人推测其含量可能存在性别差异,可目前尚未发现有这方面的实验来支持这一观点。作为甘油三酯在肌肉内贮存的一种形式,其动员也受到激素敏感性脂肪酶(Hormone sensitive hormone,HSL)的调控[10]。同时肌内甘油三酯其含量也是引起解耦联蛋白的基因表达上升的重要因素[11]。在能量代谢中,IMTG含量易受膳食中脂肪组份的影响,高脂膳食会保持和增加其含量,而高糖膳食却可以引起其含量的下降。

2IMTG和胰岛素抵抗与II型糖尿病

有研究表明肌内IMTG含量与胰岛素抵抗、II型糖尿病有关,IMTG含量上升,将会抑制胰岛素信号转导途径,产生肌肉胰岛素抵抗。肌肉对其氧化能力的提高将会改善肌肉中胰岛素抵抗的症状[12-14]。其可能的原因是,在健康人中,骨骼肌的能量是来自脂肪和/或糖原来供能。两种能量物质的转换是迅速的,将肌糖原和IMTG浓度维持在一定的水平。而在肥胖和2型糖尿病患者中,近来有研究表明2型糖尿病和胰岛素抵抗患者中,出现了转换的障碍。这种障碍表现为IMTG积累,浓度的增加[12]。有人猜测,IMTG可能会抑制胰岛素的信号转导途径,而增大了胰岛素抵抗。但目前还缺少实验来证实[15]。

3IMTG在运动中的动用

IMTG是否在运动中提供能量,这尚存在许多争议。经仔细研究这些文献发现他们所采用的运动强度、持续时间、和运动类型并不尽相同,他们所研究对象的训练水平、膳食状态、性别也不同,这些因素都会影响其研究的结果。同时实验所采用对IMTG的测定方法不同也会影响其结论的推断。

3.1运动中运动强度对IMTG的影响关于运动强度对IMTG的动用的影响文献非常少,Romijn JA等人采用同位素示踪技术对此进行研究,在不同的运动强度下,对内源性的脂肪和糖原的代谢进行研究,25%V・O2max进行长达120 min的自行车运动,全身组织摄入血浆脂肪酸与全身性的脂肪氧化大约相等。这发现让研究者认为在低强度下运动IMTG的动用不会明显的增加[16]。Stallknecht B等人采用了微插管技术和肌肉活检,对9名健康青年男子进行分组测试:双腿进行45 min以25%最大功率进行直坐伸小腿运动;然后,再一腿进行65%最大功率运动,另一侧腿进行85%最大功率运动,再分别对股外侧肌的IMTG含量进行测定,结果表明在25%最大功率运动时IMTG的变化不明显[17]。有文献表明在近50%和70%V・O2max进行的全身性运动,在运动后60~120 minIMTG的动用将明显增加。支持IMTG参与供能的最有利的证据是Van Loon于2003年发表在国际著名期刊《The Journal of Physiology》的论文,他通过同位素示踪、荧光显微技术和肌肉活检技术,对隔夜禁食自行车运动员运动前,以60%V・O2max运动进行中120 min和运动后120 min的恢复期血液和肌肉中的指标进行测定、分析,得出IMTG是中等强度运动中的非常重要的能量物质[18]。同时有些文献表明其的研究结果与此相同[19, 20],但有存在相左的报道,他们这些方法一般是使用针刺活检和脂肪抽提术对IMTG含量进行测定[21-24]。当以85%V・O2max运动30 min,全身性的FA的摄入量要低于脂肪氧化的速率,这可能推测是IMTG参与了动用。当进行90 min间歇运动,间歇时间为2 min,前一段的运动强度是50%V・O2max,后段是90%V・O2max,这样的运动不会引起IMTG的下降[25]。从上可以得出,IMTG的动用一般发生在中等强度的运动之中,低和高的运动强度并不会出现IMTG的动用。

3.2运动持续的时间对IMTG动用的影响有关文献表明:在65%V・O2max 持续120 min自行车运动,全身性的IMTG氧化速度在运动前第一个小时迅速上升并达到峰值,而在第2个小时下降[16]。股外侧肌中IMTG含量会在自行车运动开始第一个120 min下降,但在运动持续的120~240 min却不再下降[20]。这提示IMTG主要是在运动的早期作为其中的能源物质,而随后伴随循环中FA进入肌肉速率的提高,其的作用将下降。为了支持这一观点,Watt MJ 设计了一个非常精巧的实验,他在对照组进行口服尼克酸来抑制脂肪组织中脂肪的水解,这样血液中的游离脂肪酸的浓度无法升高。然后再以60%V・O2max进行自行车运动,于运动前、运动后90 min,运动后180 min针刺活检获得肌肉和脂肪组织,结果表明当运动过程中,血液中的脂肪酸的量不够时,IMTG当作为能量代谢底物提供脂肪酸,起到了一个缓冲的作用[23]。

3.3运动前IMTG的含量对IMTG动用的影响IMTG在运动前的水平也许会决定运动中IMTG的动用。支持这一观点的实验是:Steffensen CH发现42名男、女子运动前IMTG含量水平与90 min以60%V・O2max的自行车运动IMTG的使用有关,IMTG含量受膳食组成影响[22]。摄取富含脂肪而不是碳水化合物的食物增加IMTG的含量。而碳水化合物类较多的食物并不会引起IMTG含量增加,甚至会减少。同时肌纤维类型也是影响IMTG的一个重要的因素[21]。I型纤维中IMTG含量是II型纤维的2~3倍。有人发现I型纤维所占体积百分比在股外侧肌中与IMTG存在正相关[22]。这表明在健康人群中,运动前膳食组成中脂肪含量和肌纤维类型是影响运动前IMTG含量和决定运动中IMTG动用情况的主要因素。

3.4训练状态对运动中IMTG利用影响运动中IMTG利用情况是否依赖受试者训练水平有关尚存在争议。与有训练的和没有训练的男性受试者以60%运动前V・O2max90 min在运动训练前和运动训练31 d后[22],IMTG含量对股外侧肌针刺活检样品使用Folsh方法进行总脂进行测定发现,IMTG的动用会因运动训练而增加。同时,在50%V・O2max跑中,通过使用1H-MRS测定IMTG含量的降低比没有训练者降解要大[26]。可是,这些研究还缺少严格的膳食控制来控制实验的影响因素和确定的方法对IMTG的测定。

3.5肌内甘油三酯和耐力运动在肌肉中糖原并不是运动中唯一的底物,IMTG也参与了供能。不像肌糖原,还缺少明确的证据表明IMTG的耗竭是制约运动成绩的因素。高的肌糖原贮备可以通过运动后补糖来实现。这会降低IMTG的积累和利用,引起运动成绩的变化。

通过肌肉活检和同位素示踪技术,可以了解IMTG参与中等强度的运动供能的情况。可在这点上并不是很成功,这是因为使用针刺活检和1H-MRS技术仍存在有局限,非常理想的假设是运动前后IMTG的减少将表达IMTG利用的量,但是IMTG的贮存在运动中是动态的,伴随有甘油三酯的水解和合成同时进行。几项发现也表明在安静肌中IMTG的变化与糖原贮备的变化相似的情况。有研究表明安静肌中的IMTG中含的能量达到了糖原的贮备的最大能量。当然这种测量的方法可能存在有肌纤维外的脂肪细胞的污染。有一项研究表明长时间的运动会使IMTG耗竭[27]。这证实了IMTG是长时间耐力运动中能量重要的来源。

3.6性别对运动中IMTG动用的影响在几十年来的研究中,有几项研究表明肌肉代谢几个方面没有存在性别影响。可是,近年来有人发现IMTG在运动中的动用存在性别差异。42名女子和男子以60%V・O2max进行长达90 min自行车运动,发现女子动用IMTG供能要高于男子。在女子中,IMTG浓度在单次运动后下降24%,但在男子中却没有明显变化。研究表明,不考虑到训练状态,IMTG是女性长时间中等强度运动中的重要的能量来源。然而在男子中并没有体现这一特性。这促使有人来对来探讨其机制。了解是否是因为HSL活力存在性别的差异[22]。

4膳食对肌内甘油三脂的影响

研究已表明IMTG含量与脂肪摄入含量有关,在食用高脂类膳食(总摄入能量的65%)后IMTG能提高约50%至100%[21, 27-31],相反,当使用高糖膳食,却引起IMTG贮存的下降[27, 32, 33]。在短期或长期的高脂膳食摄入会引起运动状态下脂肪氧化的增加[34, 35]。可在不同的状态下的脂肪膳食摄入后内源性脂肪供能贡献这点上还鲜见报道。有趣的是,糖和脂肪的摄入会引起肌肉对这两种物质贮存的互相抑制。高糖膳食会抑制IMTG的形成,而高脂低糖膳食与高糖膳食相比会降低糖原的贮备,从而降低运动能力。近来有研究表明长达7周的高脂膳食会引起IMTG的上升,同时也起维持肌糖原贮备[30]。这与以前的研究结果不同,以前的文献报道长期的高脂膳食会引起肌糖原贮备的下降[36, 37]。即使是这样也不可能在频繁的竞赛中使用。有趣的是,当采用糖和脂肪的混和食物时,无论是肌糖原还是IMTG都会下降[38, 39]。

5展望

1) IMTG测定的新方法的探求。对IMTG研究上存在的困难主要是,目前还没有准确的无损或微损的方法来测定IMTG的含量,最有希望的是在这方面利用核磁共振技术开展研究。

2) 目前,运动与IMTG之间还存在如下的问题有待于解决,不同人群不同运动状态下IMTG氧化提供的能量的差别,IMTG上升和胰岛素抵抗的发展与和/或II型糖尿病之间是否存在某种联系,营养、肥胖、特别是体育锻炼对IMTG的增长和降低及与IMTG的氧化能力之间关系的研究。了解这些,有助我们可以更好地通过营养和运动干预来预防或治疗胰岛素抵抗和II型糖尿病。

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