β-丙氨酸在运动科学领域的应用及其研究进展

β-丙氨酸在运动科学领域的应用及其研究进展

杨启明，童珍，廖梅青

（湖南师范大学体育学院，湖南长沙 410081）

摘 要: β－丙氨酸是一种不参与蛋白质合成的氨基酸，为肌肽、鹅肌肽等肌源活性肽合成的前体物，作为增强肌肉耐力的运动营养补充剂已经广泛应用于临床营养。此外，β-丙氨酸还可抗衰老，抵抗自由基损伤，是运动科学领域的研究热点之一。

关键词：β-丙氨酸；肌肽；运动表现；健康

1β丙氨酸与肌肽关系

1.1β-丙氨酸与肌肽的介绍

β-丙氨酸(Beta-Alanine)是一种由肝脏内源性产生的非蛋白生成氨基酸。人类通过食用家禽和肉类等食物获得β-丙氨酸。然而，β-丙氨酸已被确认为肌肽合成的限速前体，补充β-丙氨酸会增加肌肽浓度，而肌肽(β-Alanyl-L-Histidine)是一种具有多种潜在生理功能的天然二肽，由其组成的氨基酸L-组氨酸和β-丙氨酸在肌肽合成酶的辅助下形成，主要储存在骨骼肌中[1]。

1.2肌肽的作用机制

肌肽与肌肽酶是一种催化肌肽分解的酶，存在于人类的血清和各种组织中。口服肌肽补充是一种提高人体肌肉肌肽水平的低效方法，摄入的肌肽在到达骨骼肌之前最终会被代谢。肌肽作为细胞内质子缓冲的作用是由Severin等人首先发现的，关于肌肽的结构，咪唑环上的氮原子在生理pH下很容易接受质子，因此有人认为在运动过程中，肌肽缓冲先于碳酸氢盐缓冲系统的参与。补充β-丙氨酸可以增加肌肉肌肽浓度，并减弱运动引起的pH降低。在运动过程中以较高的速率产生的活性氧物种(ROS)在某些情况下可能会导致肌肉疲劳和运动引起的肌肉损伤。肌肽已被证明通过清除自由基和单线态氧而起到抗氧化剂的作用，从而降低氧化应激。肌肽可以通过螯合过渡金属，如铜和铁，进一步降低氧化应激。这样可以防止这些过渡金属在芬顿反应中与过氧化物反应，从而导致自由基的产生。肌肽在人体骨骼肌中含量丰富，可能通过缓冲多余的质子、清除自由基和螯合过渡金属来影响这些导致疲劳和氧化应激的因素，因此可以改善高强度运动时的表现和提高参加力量和力量运动的运动员的训练质量[2]。

1.3 β丙氨酸的补充方法

β-丙氨酸需要每天4到6克的慢性负荷量，分成2克或更少的剂量，持续至少两周(这会导致肌肉肌肽浓度增加20%-30%)，4周后效果更好(增加40%-60%)。单次大剂量的β-丙氨酸已被证明可引起感觉过敏，由于强烈的感觉过敏、pH的快速变化、较高的排泄率以及不能有效地加载肌肉内容物，对表现结果可能无效。在β-丙氨酸负荷期间将β-丙氨酸摄取与进餐相结合也可进一步提高肌肉肌肽水平。尽管有很多研究报道，但肌肽在人体肌肉中的最大浓度或滞留还不是很清楚[3]。

1.4 β丙氨酸的安全性

感觉刺痛感是β-丙氨酸最广为人知的副作用，在使用非缓释补充剂的研究中，通常有报道称，感觉过敏在补充剂后60到90分钟内消失，但到目前为止，还没有证据表明这种刺痛是有害的。感觉异常的副作用通常发生在面部、颈部和手背。虽然不是所有的人都会经历感觉过敏，但它通常是剂量依赖的，更高的剂量会导致更大的副作用。目前还没有已知的机制来解释为什么某些人可能容易经历感觉过敏。补充β-丙氨酸会造成牛磺酸浓度的潜在降低，甜菜丙氨酸和牛磺酸共用同一个转运蛋白(Tau-T)进入骨骼肌，与β-丙氨酸一起抑制肌肉中牛磺酸的摄取。在动物模型中，β-丙氨酸已被证明可降低循环牛磺酸水平约50%。补充4周的β-丙氨酸(10-40 mg∙kg−1bw)可导致血浆牛磺酸浓度升高，但肌肉牛磺酸含量没有明显下降。虽然牛磺酸有许多重要的生理功能，但到目前为止，还没有人体数据支持补充β-丙氨酸可以降低血糖。

2 β-丙氨酸对运动能力的影响

长期补充β-丙氨酸可通过增加肌肉肌肽含量，从而增强细胞内质子缓冲，从而改善高强度运动能力。多余的质子也被许多物理化学缓冲成分独立于肌肽进行缓冲；胞外碳酸氢盐与提高肌肉缓冲能力最相关，从而维持肌肉内的pH值。由于增加了肌肉缓冲和减缓了H+的积累，β-丙氨酸被认为在酸中毒限制的活动中是最有益的，一般在2到4分钟。

2.1无氧运动能力

补充β-丙氨酸的主要生理机制很可能与增强细胞内的缓冲能力，因此，人们假设补充β-丙氨酸对主要依赖于无氧代谢的运动具有较强作用。在持续60到240秒的运动中，补充可以提高运动能力，但在60秒以下的运动中，补充并不能提高运动能力。目前的研究表明，在持续超过60秒的高强度运动中，β-丙氨酸最有潜力提高表现，在意志耗尽的开放式终点运动任务中观察到的效果更明显[4]。

2.2 有氧运动能力

对于持续时间超过4分钟的运动，ATP的需求越来越多地通过有氧代谢途径来满足。有人认为β-丙氨酸不利于持续4分钟以上的运动，但在有氧运动中，β-丙氨酸也可带来有益作用，补充β-丙氨酸的参与者进行的2000米赛艇时间试验比安慰剂组快4.3s，虽然这样的结果表明益处不大，但这种幅度的变化对竞技运动员来说可能是有意义的。现有的研究表明，β-丙氨酸对持续时间约为25分钟的运动有一定的益处。到目前为止，超过这一时间框架的研究是有限的，并且没有显示出一致的积极影响。

2.4力量输出

补充β-丙氨酸可以增加肌肉肌肽含量，并减轻了疲劳，而等长耐力没有受到影响。8周的β-丙氨酸补充可以显著改善摔跤运动员或足球运动员的屈臂悬挂表现。霍夫曼等人研究了一水肌酸、肌酸+β-丙氨酸或安慰剂在10周训练中的效果，与安慰剂相比，肌酸和肌酸+β-丙氨酸均显著改善了下蹲1RM、仰卧1RM和每周下蹲强度。只有肌酸+β-丙氨酸改善了深蹲和仰卧起坐的身体成分和每周的训练量，但差异并不明显大于单独使用肌酸。总而言之，β-丙氨酸可能会改善抗阻运动的训练量和疲劳指数，但需要更多的长期研究来澄清与安慰剂相比对力量和身体成分的潜在影响[5]。

5.总结与建议

尽管肌肽在一个多世纪前就已被发现，但仍有许多方面需要阐明。目前，许多运动员已经服用了β-丙氨酸，但摄入的β-丙氨酸的代谢结果主要还不得而知。大多数现有证据支持在某些类型的运动中补充β-丙氨酸的潜力，在适用于特定运动的环境中还需要做更多的工作。显然，提高肌肉肌肽浓度导致运动成绩提高的机制需要详细研究，特别要注意的是，它很可能涉及pH缓冲、钙离子处理或其他辅助功能之间的复杂相互作用。需要进一步发现哪些人群降低了肌肉肌肽浓度，哪些人群受益于血浆和/或肌肉肌肽含量的增加。

参考文献：

[1]Danaher J, Gerber T, Wellard RM, Stathis CG. The effect of beta-alanine and NaHCO3 co-ingestion on buffering capacity and exercise performance with high-intensity exercise in healthy males. Eur J Appl Physiol. 2014;114(8):1715–24. doi:10.1007/s00421-014-2895-9.

[2]Smith-Ryan AE, Fukuda DH, Stout JR, Kendall KL. High-velocity intermittent running: effects of beta-alanine supplementation. J Strength Cond Res. 2012;26(10):2798–805. doi:10.1519/JSC.0b013e318267922b.

[3]Jagim AR, Wright GA, Brice AG, Doberstein ST. Effects of beta-alanine supplementation on sprint endurance. J Strength Cond Res. 2013;27(2):526–32. doi:10.1519/JSC.0b013e318256bedc.

[4]De Salles PV, Roschel H, de Jesus F, Sale C, Harris RC, Solis MY, et al. The ergogenic effect of beta-alanine combined with sodium bicarbonate on high-intensity swimming performance. Appl Physiol Nutr Metab. 2013;38(5):525–32. doi:10.1139/apnm-2012-0286.

[5]Ducker KJ, Dawson B, Wallman KE. Effect of beta-alanine supplementation on 800-m running performance. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2013;23(6):554–61.

第一作者简介：杨启明 男 硕士研究生 研究方向为运动人体科学

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