1、運(yùn)動生物化學(xué)當(dāng)前 發(fā)展與應(yīng)用Present Development and Application ofExercise Biochemistry運(yùn)動生物化學(xué)研究任務(wù)1.運(yùn)動對機(jī)體化學(xué)組成的影響2.運(yùn)動對物質(zhì)和能量代謝過及 其調(diào)節(jié)的影響3.提高運(yùn)動能力和增強(qiáng)體質(zhì)的 生化原理1 運(yùn)動時物質(zhì)代謝動力學(xué) (Metabolism Kinetics during Exercise) 的研究與應(yīng)用 運(yùn)動時代謝動力學(xué)研究是近十幾年來的研究熱點(diǎn)。 從過去以代謝基質(zhì)(substrate)和代謝產(chǎn)物的分析進(jìn)入到從“果”到“因”的分析。 我們在認(rèn)識運(yùn)動時的物質(zhì)代謝規(guī)律，用運(yùn)動生化理論解決體育實(shí)踐問題時，要注意動態(tài)變

2、化。，要注意動態(tài)變化。下面簡要介紹這運(yùn)動時乳酸動力學(xué)(Lactate Kinetics during Exercise) 運(yùn)動時，乳酸大多在肌肉中生成，在肌肉中被利用，然后進(jìn)入血液。通過血液被帶到心、肝、腎等器官容納、利用、轉(zhuǎn)換、排泄的不同區(qū)域。精確計(jì)算運(yùn)動時或恢復(fù)期不同時間內(nèi)的動力學(xué)變化，有助于闡明血乳酸指標(biāo)的意義。 (1) 用質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)計(jì)算乳酸生成與轉(zhuǎn)化量之間的平衡 PR-MRR+LU-LR=VdL/dt PR：乳酸生成速率 MRR：代謝轉(zhuǎn)換速率 LU： 乳酸在肌肉外吸收速率 LR： 釋放速率 L： 乳酸濃度（隨時間而變)） 兩分隔模型的建立和計(jì)算 運(yùn)動時，骨骼肌乳酸生成后迅速轉(zhuǎn)移

3、到各“體液腔”(water compartment)。這個體液腔在建立數(shù)學(xué)模型時，我們把compartments 稱之為庫。動力學(xué)是指庫與庫之間濃度變化的關(guān)系，而動態(tài)往往指單一庫中的產(chǎn)生與消除。而人體內(nèi)是多庫模型，多庫模型在計(jì)算上十分復(fù)雜，常將其簡化為雙庫模型計(jì)算。研究結(jié)果(受試者共3人)：3次極量運(yùn)動1min ( 結(jié) 果 3次極量運(yùn)動1min (1分仰臥60rpm踏車)， 間歇休息4min，最后運(yùn)動90min。 運(yùn)動結(jié)束時，體內(nèi)乳酸總貯量為 554677mmol，M中占總量的 7884%。 運(yùn)動后乳酸從MS是持續(xù)的凈釋放。 釋放量：運(yùn)動后1112s內(nèi)的釋放量占 肌肉總量(76131mmol)

4、的 90%。同位素示蹤法) 用一次注射 (SI) 或連續(xù)灌注 (CI) 標(biāo)記乳酸，然后在不同運(yùn)動時間和恢復(fù)期取血，計(jì)算其比活性（即有標(biāo)記和無標(biāo)記的乳酸比）。 自行車功率計(jì)上運(yùn)動后，活動肌肉中 乳酸和肌外乳酸的變化成果 1: RL正常范圍： 人：4050molmin-1/kg 哺乳類動物：4050molmin-1/kg0.75 2:乳酸代謝轉(zhuǎn)變： 氧化：4090% 糖異生：1030% 3:再循環(huán):30%50%Ma 最大乳酸穩(wěn)態(tài)訓(xùn)練(Lactate Maximal Steady State Training) S. Aunola等(1992) 提出最大乳酸穩(wěn)態(tài)訓(xùn)練法。即在長跑訓(xùn)練開始后，血乳酸上升

5、，1015min后達(dá)到乳酸最大穩(wěn)態(tài)(La max ss)，并能維持1020min。 10min后，血乳酸升高不超過1mmol/L的訓(xùn)練強(qiáng)度，叫做最大乳酸穩(wěn)態(tài)訓(xùn)練。這時，血乳酸生成與消除速率基本相等。 運(yùn)動時葡萄糖代謝動力學(xué) （Glucose Kinetics during Exercise) 1976年，E. A. H. McGuire等報告 動、靜脈血人體的葡萄糖代謝 動力學(xué)。 M. Hargreaves等 (1994) 和A. R.Coggan 等 (1995) 及K. Howlett等 (1998) 也報告 在高強(qiáng)度耐力訓(xùn)練時葡萄糖代謝動力學(xué)。說 明 1. 運(yùn)動員耐力運(yùn)動后，血糖升高是肝

6、葡萄糖釋放大于利用。 2. 增加血中葡萄糖的供應(yīng)，可減少 運(yùn)動時對肌肉糖的利用。 在無氧閾和下強(qiáng)度跑時，運(yùn)動員和常人脂肪酸的Ra都增加。低于AT強(qiáng) 度運(yùn)動時的Ra值，馬拉松運(yùn)動員和常人分別為232mmol和212mmol。 在高于AT強(qiáng)度運(yùn)動時，馬拉松運(yùn)動員和常人的Ra值分別為183和133mmol。 可見，在低于AT強(qiáng)度運(yùn)動時，F(xiàn)FA的Ra值較大。 尿素代謝動力學(xué) (Urea Kinetics) Carraro等 (1993) 用灌注15N2尿素的方法，觀察運(yùn)動員在以40%和70% VO2max強(qiáng)度在跑臺上分別跑3h和1h時，測定尿素生成的總量。從再循環(huán)N生成、非再循環(huán)N和尿素N再合成蛋白質(zhì)

7、的關(guān)系，結(jié)果說明，不同強(qiáng)度運(yùn)動對尿素動力學(xué)沒有影響。當(dāng)前觀點(diǎn)1.肌肉中氨基酸分解增多2.結(jié)構(gòu)和功能蛋白(如酶)分解增多3.ATP能量平衡破壞(AMP脫氨)4.腎功能下降 運(yùn)動時磷酸原代謝動力學(xué) (Phosphagen Kinetics during Exercise) D.J.McCann(1995)等觀察人體在完成不同強(qiáng)度負(fù)荷運(yùn)動時和在恢復(fù)期中，磷酸原Pcr Pi ADP和H+與運(yùn)動強(qiáng)度的關(guān)系不呈線性關(guān)系。因此，運(yùn)動中時間常數(shù)和負(fù)荷強(qiáng)度每瓦特的變化和作功相關(guān)， 與其它能量系統(tǒng)特性有關(guān)。這可能是當(dāng)前口服肌酸后的報告效果不一的一種理論依據(jù)。運(yùn)動時物質(zhì)代謝的分子水平研 究和機(jī)能整體性的關(guān)系(Rel

8、ationship between Study of Metabolism during Exercise on Molecular Level and Functional Integration)極量運(yùn)動時能量系統(tǒng)供能作用的相互關(guān)系(Interrelationship between Functions of Energy Supply during Maximum Intensity Exercise) 能量系統(tǒng)相互關(guān)系評定方法 (Methods Used to Evaluate Energy Release) 氧債(Oxygen Debt)和乳酸生成(Lactic Acid Produ

9、ction) (Fox 等 1969) VO2(Oxygen Uptake) (Astrand 1981) 肌肉活檢 (Muscle Biopsy) (Saltin 1981 Bangsbo 1998 活檢和氧 債結(jié)合法)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)作用的相互關(guān)系（Interrelationship between Functions of Endocrine Regulation)運(yùn)動疲勞機(jī)理的整體觀(Sports Fatigue Mechanism Integration Outlook) 人體的結(jié)構(gòu)層次主要包括：人體-系統(tǒng)-器官-組織-細(xì)胞-細(xì)胞器-生物大分子-分子-原子-原子核-基本粒子神經(jīng)內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)和代謝調(diào)節(jié)的運(yùn)動疲勞網(wǎng)絡(luò)大腦（神經(jīng)遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)）下丘腦激素釋放激素抑制激素垂 體促激素內(nèi)分泌