不同碳水化合物混合物补充对运动后糖原合成的影响

李芳菲

（巢湖学院 体育学院，安徽 巢湖 238000）

0 引言

运动后快速恢复是现代运动员和教练员必须拥有的技能。目前，大多数运动员采用每天一个或更多的延长的高强度训练期，具有代表性的是两个训练期间歇6～24 h的恢复期，目的是达到糖原储备耗竭。出于运动竞赛和素质培养的诉求，渴望拥有最大糖原储备。对于补充碳水化合物（CHO）的量和时间对延长运动后肌糖原再合成已经有很好的研究成果。

运动后摄入高碳水化合物食物能够增加肝脏和肌肉糖原储备。运动员肌糖原最佳恢复速度是运动后补充 1.0～1.85 g CHO·kg-1·体重·hr-1。但是，CHO补充促进肌糖原再合成依赖于CHO的结构，也依赖于血浆葡萄糖对CHO负荷的应答。

先前的研究显示，摄入高血糖指数（GI）CHO比摄入低GI CHO更有效地促进肌糖原再合成[1]。相反，宋永旺等在一项研究中指出GI对于CHO与脂肪氧化间的相互作用并不重要，可能在增加耐力运动能力方面起作用[2]。

果糖似乎仅适量增加肌糖原，但是摄入果糖或蔗糖显著增加恢复期肝糖原储备。对于联合摄入葡萄糖和果糖（即运动前、运动中和运动后）对运动后葡萄糖和FFA血浆停留时间的影响知之甚少。果糖补充的代谢率含有更高的FFA血液浓度、葡萄糖和糖原合成。另一方面，葡萄糖补充降低运动后FFA浓度，通过抑制脂肪细胞的脂解，导致FFA氧化率降低。

研究的目的是测定90 min亚极量跑台运动2 h恢复期，运动后葡萄糖和FFA对两种不同CHO混合物（MGF和MG）补充的应答。

1 方法

1.1 受试者

24名长跑运动员自愿参与研究。受试者的平均年龄、身高、体重、瘦体重、最大摄氧量（VO2max）和最大心率（HR max）见表1。所有受试者身体健康，不吸烟。没有接受任何药物治疗，没有心血管或代谢疾病。口头告知受试者实验规程和可能的风险。随后，受试者签署知情同意书。

表1 受试者特征（n=24）

1.2 实验前测量

用3天食物记录评价每日能力摄入和饮食构成和长跑前24 h膳食。用营养评价系统分析饮食数据（表2）的能力和常量营养素摄入。

受试者有1周时间熟悉跑台运动，了解实验规程。受试者进行预实验以测定他们的最大摄氧量，受试者进行上坡递增跑台测试，直至力竭。收集呼气样本，分析VO2、VCO2产量和换气比值（RER）。在最大摄氧量测试的最后1 min测得的VO2值作为个体最大摄氧量。在第一个实验前1周，受试者进行70%VO2max的60 min跑台运动，确定相对运动强度，充分熟悉延长的跑台运动和实验中的测试。

1.3 测试阶段

受试者上午7点进入实验室，共3次，间隔1周。要求受试者避免咖啡、酒精、烟草和测试前24 h不要进行大负荷运动。用24 h回顾法评价每日能量摄取和每位受试者的饮食构成（表2）。称量体重前，要求每位受试者排空尿液。接着，肘前静脉插入导管，取10 mL静息静脉血样。

为了统一运动中脱水对肌肉代谢的影响，受试者在热身运动前即刻摄入4 mL·kg-1·体重凉水，跑台运动中，每 20 min摄入 2 mL·kg-1·体重水。进行5 min 60%VO2max强度跑的热身运动，接着进行90 min 70%VO2max跑。在跑步结束后即刻收集第二次静脉血样。接着，称量受试者运动后裸体重，受试者恢复2小时。

跑台运动测试后即刻摄入1 g·kg-1·体重·h-1CHO混合物或安慰剂。受试者2 min内摄入CHO混合物，①MGF：35%麦芽糊精，50%葡萄糖和15%果糖；②MG：50%麦芽糊精和50%葡萄糖；③P：人工甜味剂。安慰剂是蔗糖混合物，外形与混合物没有区别。根据以前的文献描述，制备混合物[3]。实验顺序随机，盲交叉管理。受试者留置实验值，在2 h恢复期内，每隔30 min取静脉血样，测定葡萄糖和FFA水平。

1.4 血样收集和分析

每份静脉血样收集于EDTA管中，3 mL等分血液置于Sodium Flouride di-sodic EDTA管中，用于血糖比色测定。4°C中2.500 rev·min-1离心20 min获得血浆，血浆-20℃保存用于分析。用商业试剂盒分析血浆葡萄糖，用比色法测定FFA。0.5 mL血液立即分析血红蛋白浓度，用微毛细血管法测定红细胞比容。血红蛋白浓度和红细胞比容用于计算血浆容量的变化。所有分析均采用重复测量。

1.5 统计分析

对所有测量结果采用描述性统计。数据表达为平均值±SD。用双因素ANOVA分析组间差异，确定一个主要因子。如果有显著差异，则用Tukey′s post hoc检验分析。

2 结果

2.1 膳食评价

实验前24h平均总能量摄入和膳食构成与日常习惯能量摄入相似（表2）。总CHO摄入A组为（9.9±3.3） g·kg-1； B 组为（9.8±3.7） g·kg-1；C 组为（10.2±3.5） g·kg-1。 试验中膳食摄入没有变化。

表2 受试者日常习惯膳食和测试前24 h膳食构成

2.2 液体摄入、血浆容量变化和体重

跑台运动期间，A组平均摄入水量为（848.7±140.9） mL；B 组平均摄入水量为 （926.2±224.1）mL；C 组平均摄入水量为（1000.0±173.9）mL。实验中水消耗没有差异。血浆容量变化百分比相似（A：+3±4%；B：+2±4%；C：+5±6%）。跑台运动期间三组体重变化相似（A：（1.8±0.4） kg；B：（1.7±0.3） kg；C：（1.7±0.5） kg）。

2.3 血糖

在A和B组，在跑台运动测试后摄入CHO混合物，恢复期第一个30 min，受试者血糖水平增加（图1）。在C组，恢复期血糖水平没有变化。相反，在B组，血糖水平直到恢复期60 min仍保持高水平，与C组相比，更高。恢复期90 min高于A组（图1）。应用梯形法则计算血浆葡萄糖水平曲线下面积，提供血浆葡萄糖对口服CHO混合物应答的结果。在恢复期，MG补充的曲线下面积（87.12 mmol·L-1）大于MGF补充的曲线下面积（72.15 mmol·L-1）。

图1 实验前和70%VO2max跑台运动后以及口服1 g·kg-1体重混合物后恢复期血糖浓度

2.4 血浆FFA

与静息状态相比，运动后血浆FFA水平显著升高（P＜0.05；图 2）。与安慰剂补充相比，补充CHO混合物后，血浆FFA水平降低，且一直保持到恢复期90 min（P＜0.05）。此外，在整个恢复期，安慰剂组血浆FFA水平维持较高。

图2 实验前和70%VO2max跑台运动后以及口服1 g·kg-1体重混合物后恢复期血浆FFA浓度

3 讨论

通常，运动员呈现规律性补充糖分，尤其是进行有氧抗阻训练时。因此研究针对口服CHO混合物对运动后恢复期内2小时血糖和FFA的影响。CHO混合物由MG或MG-果糖组成。研究的主要发现是不同CHO混合物诱导不同餐后血糖模式。与MG混合物补充相比，MGF混合物补充在恢复期60 min和90 min产生的葡萄糖曲线面积较小。结果也显示在没有改变血浆FFA浓度情况下，MG混合物刺激产生的血糖应答高于MGF混合物。一些研究也表明，与补充葡萄糖或其聚合物相比，补充果糖和蔗糖产生的血糖应答较低。

葡萄糖水平的升高，及其持续时间取决于碳水化合物的吸收速度，尤其是葡萄糖的吸收速度，根据不同的因素，如胃排空、水解速度、水解产物在小肠内扩散速度。众所周知，果糖肠内吸收率较低，果糖和葡萄糖的混合物通过另外的转运机制被较好的吸收。

这一机制可用不同膜转运来解释，对于果糖，不依赖于钠，而是通过GLUT5被动运转，对于葡萄糖是通过SGLT1易化扩散。可以认为葡萄糖和果糖对于相同载体没有竞争性，表明在吸收和氧化方面具有更好的有效性。研究证实葡萄糖和果糖混合物（分别为 1.2 和 0.6 g·min-1），比仅含葡萄糖饮料产生更显著的循环功能[4]。

研究中，在MG混合物中加入果糖，没有降低30min餐后血糖应答（图1）。另一方面，MGF混合物产生的AUC降低，可能是CHO混合物成分的差异产生的。果糖主要是通过肝脏代谢，轻微影响健康人群胰岛素水平和/或影响血糖水平。有研究发现在血糖正常高胰岛素钳夹术时，果糖促进健康人群3倍肝糖原合成。这个机制还不完全清楚，但是可知果糖-1-磷酸有从葡萄糖激酶调节蛋白（GKRP）中裂解葡萄糖激酶的能力。葡萄糖激酶从细胞核易位到细胞质，可以磷酸化葡萄糖，因此增加肝糖原合成。用正常和糖尿病动物的肝细胞与20 mM葡萄糖和3 mM果糖混合物孵化，较高水平细胞内葡萄糖-6-磷酸（葡萄糖为底物）与低浓度ATPs（果糖为底物）G6-P/ATP与糖原合成酶（GS）活化状态负相关，可以解释在90 min恢复期内MGF降低血糖（图1）。

但是，已有研究发现，补充1 g·kg-1体重的葡萄糖，与补充同等剂量的蔗糖相比，运动后促进更高血糖的增加[4]。除了血糖差异，两组的肝脏和肌肉中的糖原储存相似。CHO补充途径的不同（口服或肠外补充）和肝糖原评价技术的差异可以解释不同研究中的结果差异。研究指出，1 g·kg-1体重的葡萄糖或蔗糖有效启动运动后肝糖原合成。因此，强度运动中，含有果糖的能源补充可以提供肝糖原恢复的能源底物，延长身体活动[5]。

不同运动后血浆葡萄糖和FFA的状态基于身体活动的强度和持续时间。研究结果显示，70%VO2max强度跑90 min后显示安慰剂组血浆FFA显著增加，一直维持到运动后2 h（图2）；长时间运动后非酯化脂肪酸显著升高，甚至保持到运动后3 h[6]。这种效应归因于肾上腺素对激素敏感性脂肪酶的刺激。

补充碳水化合物混合物的两组，恢复期30 min后（图1和2）FFA对血糖缺乏应答。这种应答可能由于脂解、FFA再酰化为TG、增加氧化组织摄取或三者的联合。

脂解降低是由于高血糖促发高胰岛素的结果。胰岛素减少脂肪细胞中cAMP浓度；因而，阻断激素敏感性脂肪酶的刺激。在这些情况下，对20例男性功率自行车有氧运动后恢复期，补充有50 g葡萄糖和15 g果糖混合物，发现平胰岛素高水和尿儿茶酚胺降低。可以认为额外补充果糖导致高水平胰岛素敏感性降低。表明脂肪代谢的过载（甘油三酯合成中的甘油-3-磷酸-前体）来自于果糖，可能干扰胰岛素信号，伴随炎症反应介导的核因子κB（NF-κB）和炎症相关的细胞因子，如肌肉TNF—α（肿瘤坏死因子）。

4 结论

总之，研究显示运动后补充碳水化合物混合物有效增加恢复期血糖。然而，恢复期60 min和90 min出现果糖抑制血糖水平的现象，血浆FFA没有变化。因此，为了尽可能快的储存糖原，建议在恢复早期不要补充果糖，因为其降低血糖水平，进而降低糖原合成率。