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【基础理论】运动中代谢的调节

萌宠菠菠乐园
2024-10-13 04:53

本文节选自《运动生理学》第四版

作者：Jack H. Wilmore　

David L. Costill　

W. Larry Kenney　

译者：王瑞元　汪　军　 审译：曹建民　　

本章稍早所述，在长时间的运动中，糖和脂肪是维持肌肉运动的主要能量来源。为确保肌肉对葡萄糖和脂肪酸的需求，多种激素共同发挥调节作用。下面分两个部分，详细阐述运动中激素如何调节葡萄糖和脂肪酸的代谢。糖是维持短时间和长时间剧烈运动的主要能源物质，我们首先探讨激素对葡萄糖代谢的调节作用。

（一）运动中葡萄糖代谢的调节

如前所述，运动对能量有较高的需求，要有更多的葡萄糖供肌肉活动所需。葡萄糖以糖原的形式储存在体内，主要存在于肌肉和肝脏中。葡萄糖必须从糖原中释放出来，因此要求糖原分解强。肝糖原分解释放的葡萄糖，通过血液循环被活动组织所吸收，也可以通过糖异生来升高血糖度。

1.血糖浓度的调节

体内升高血糖浓度的激素有四种：

● 胰高血糖素；

● 肾上腺素；

● 去甲肾上腺素；

● 皮质醇。

运动过程中，血糖的浓度取决于运动肌肉对葡萄糖的摄取量和肝脏释放的葡萄糖量之间的平衡。安静状态下，胰高血糖素促使肝脏释放葡萄糖，其不仅促进肝糖原的分解，同时还促进了氨基酸异生为葡萄糖。运动时，胰高血糖素的分泌增加，同时也促进肾上腺髓质释放儿茶酚胺（肾上腺素和去甲肾上腺素），这些激素与胰高血糖素协同作用促进糖原分解。运动中皮质醇的浓度也有所升高，皮质醇促进蛋白质的分解代谢，也促进氨基酸在肝脏中的糖异生。因此，这四种激素都能通过加速糖原分解和糖异生（非糖物质转化为葡萄糖）来提高血糖浓度。除了这四种激素外，生长激素促进游离脂肪酸释放，降低细胞对葡萄糖的摄取，因而减少了细胞对葡萄糖的利用（维持循环血液中较高的葡萄糖浓度）。同时，甲状腺激素能促进葡萄糖的分解和脂肪的代谢。

肝脏释放葡萄糖的量取决于运动强度和时间。随着运动强度的增加，儿茶酚胺的释放速率也随之增加，结果造成肝脏释放葡萄糖的量多于运动肌肉的摄取量。在一次短距离的全力跑过程中及运动后即刻，血糖浓度可能比安静水平高40%~50%。

运动强度愈大，儿茶酚胺释放的就愈多，这会使得糖原分解率显著增加。这一过程不仅发生在肝脏，也发生在肌肉中。肝脏释放的葡萄糖入血后能够被肌肉利用，但肌肉有其更便捷获取葡萄糖的来源，即肌糖原。在爆发性短距离的运动过程中，肌肉在摄取血糖之前，会优先利用自身所储存的糖原。肝脏释放出来的葡萄糖没有被立即使用，因而能保在血液循环内，增加血糖。运动后，血糖浓度下降，葡萄糖进入肌肉，以弥补减少了的肌糖原。

持续数小时的运动中，肝脏释放葡萄糖的速率更加接近肌肉对葡萄糖的需求，使得血糖维持或稍高于安静时的浓度。随着肌肉摄取葡萄糖增加，肝脏释放葡萄糖也随之增加。

在多数情况下，血糖在长时间运动末期，肝糖原耗竭时才开始下降，同时胰高血糖素开始增加。胰高血糖素与皮质醇共同促进糖原的分解，为肌肉提供更多的能源物质。

图2-14描述3小时自行车运动过程中血液肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素、皮质醇与葡萄糖浓度的变化。长时间运动中，葡萄糖在激素调节下保持不变，但此时肝糖原也将消耗殆尽。因此，肝脏释放葡萄糖的速率可能就跟不上肌肉对葡萄糖的摄取。此时，即使有激素调节，血糖仍有可能会下降。因而，运动中摄取葡萄糖成为维持血糖浓度非常重要的方式。

要点：胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素及皮质醇均可升高血糖浓度。这在运动中，尤其是在长时间或大强度运动时，是非常重要的，可以避免运动中血糖的降低。运动中摄取糖分也是维持血糖浓度的好方法。

2.肌肉对葡萄糖的摄取

当血液中有足量的葡萄糖时，并不能保证肌细胞获取充足的葡萄糖以满足其能量需求。因为葡萄糖不但要释放并运输到需要能量的细胞，还必须为这些细胞所利用。胰岛素调控葡萄糖通过细胞膜转运进入肌细胞，一旦葡萄糖被运输到肌肉，胰岛素便促使其进入肌细胞。

如图2-15所示，在长时间的次最大强度运动中，我们惊奇地发现，尽管血浆葡萄糖浓度和肌肉摄取葡萄糖的水平有轻微的上升，但是血浆胰岛素浓度却趋于下降，这似乎有违常理。血浆胰岛素水平和肌肉对葡萄糖的需求所表现出的矛盾现象，提示激素活性的下降不仅取决于其在血液中的浓度，还取决于细胞对这种激素的敏感性。也就是说，细胞对胰岛素的敏感性与循环血中激素含量同样重要。运动能加强肌细胞上胰岛素与其受体的结合能力，从而降低转运葡萄糖通过细胞膜进入肌细胞的胰岛素的浓度。这种现象很重要，因为运动时上述四种激素将释放储存的葡萄糖，并产生新的葡萄糖。胰岛素浓度升高将会起到相反的作用，预防血糖提供过多。

（二）运动中脂肪代谢的调节

虽然运动时肌肉的能量来源主要是糖，也有少量来自脂肪，但耐力运动中游离脂肪酸的释放及氧化可决定运动表现。长时间运动时，糖会逐渐耗尽，肌肉的能量来源将逐渐依赖脂肪的氧化。当低血糖或肝糖原减少时，内分泌系统即会促进脂肪分解，以确保肌肉运动的能量需求。

游离脂肪酸以甘油三酯的形式储存在脂肪细胞和肌细胞内。脂肪组织中的甘油三酯必须分解释放出游离脂肪酸，游离脂肪酸将被转运到肌细胞中进行代谢。运动肌肉对游离脂肪酸摄取的速率与血浆游离脂肪酸浓度紧密相关。血浆游离脂肪酸的浓度增加，能提高肌细胞对其的摄取。在运动中，甘油三酯的分解速率在一定程度上取决于肌肉将其作为能源物质的比例。

体内脂肪分解的速率至少受以下五种激素的调控：

● 胰岛素；

● 肾上腺素；

● 去甲肾上腺素；

● 皮质醇；

● 生长激素。

运动中脂肪分解的加强，主要是由于血液中的胰岛素浓度降低所致。肾上腺素和去甲肾上腺素浓度的增加也可促进脂肪分解。除了糖异生作用外，皮质醇在运动中可加速游离脂肪酸的动员和利用。血浆皮质醇浓度的峰值出现在运动后30～45分钟，随后下降至接近正常水平。但运动中血浆游离脂肪酸不断升高，意味着脂肪分解酶被其他激素（儿茶酚胺和生长激素）持续激活。甲状腺激素也能不断地动员和促进游离脂肪酸代谢，但所占比例很小。

综上所述，内分泌系统在调控运动过程中ATP的产生，以及维持糖与脂肪代谢的平衡中发挥着重要的作用。

要点：游离脂肪酸是机体安静时与运动中主要的能量来源，其由脂肪分解酶分解甘油三酯形成游离脂肪酸与甘油的过程中释放。

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小　结

● 胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素及皮质醇共同作用可使血糖浓度升高。这些激素促进糖原分解与糖异生作用，增加葡萄糖的含量，提供能量来源。

● 胰岛素有助于葡萄糖进入细胞，分解产生能量。但在长时间运动时，胰岛素浓度会降低。提示运动可提高胰岛素的敏感性，所以运动时胰岛素含量会低于安静状态。

● 当糖的储存量下降时，机体的脂肪分解会加强，更多地依赖脂肪的氧化供能。此过程通过激素变化而实现的，具体为胰岛素浓度下降，肾上腺素、去甲肾上腺素、皮质醇及生长激素浓度升高。

”

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