运动营养|碳水化合物的代谢

正黄旗→马三 · 发表于 2020-10-24 00:00:00

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碳水化合物
的
代谢

葡萄糖是产生肌肉能量的主要原料，血糖是大脑的主要能量来源。保持碳水化合物的供给、维持正常血糖水平，对维持肌肉耐力和神经功能有重要作用。

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糖原储备

人体能够储存约350g（1400kcal）肌糖原，另有90g（360kcal）糖原储存在肝中，还有少量（约5g，或者约20kcal）葡萄糖在血液中循环。肌肉体积越大，潜在的糖原储备量和潜在的需要量也就越大。

此外，更多的糖原储备量与更多的液体储备量相关，其比例一般是储存1g糖原需要额外储存3g的水。在有些运动中，这种与糖原相关的较高的液体储存比例被认为是有利的（例如，想象一名在炎热天气中进行比赛的马拉松运动员，其需要更多的身体水分来维持出汗速率）。

但在另外一些运动中，这种与糖原相关的较高的液体储存比例也许是个问题（例如，想象一名体操运动员，其需要具备尽可能高的力量—体重比才能完成一套空翻动作——此时需要糖原快速产生肌肉ATP能量，而多余的水分就可能成为负担）。显然，运动员应该以最适合其特定运动的方式来优化糖原储备。

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血糖调节

我们的身体系统通过产生胰岛素和胰高血糖素，使血糖水平维持在一个相对较窄的范围内（3.89～6.11 mmol/L）。胰岛素和胰高血糖素是胰腺激素，它们协同作用来控制血糖水平。胰岛素过多会导致低血糖，进而积累过多的脂肪；胰岛素分泌不足或无效，就会导致高血糖和糖尿病。

图 | 胰腺对维持正常血糖水平的影响

胰岛素分泌的刺激源是高血糖（葡萄糖浓度越高，胰岛素反应越强烈），但即使血糖在正常范围内，胰腺也会不断分泌少量胰岛素，这样葡萄糖就可以稳定地流向大脑和肌肉细胞。胰岛素通过影响肌肉和脂肪细胞的细胞膜，使来自血液的葡萄糖进入到细胞内，从而降低血糖水平。

当出现低血糖（这种情况可能出现在两餐之间和运动过程中）时，胰腺将分泌胰高血糖素，从而分解肝糖原，并将分解所得的游离葡萄糖释放到血液中。较低的血糖水平将导致产生更多的胰高血糖素。胰高血糖素也可能刺激糖异生（从非葡萄糖物质生成葡萄糖）。

在运动过程中，肝脏葡萄糖进入血液的速率是运动强度的一个函数，运动强度越高，肝脏葡萄糖的释放速率就更快。在进行长时间的活动时，较低水平的血胰岛素与较高水平的肾上腺素和胰高血糖素的组合，将刺激肝脏葡萄糖的释放。

除了胰岛素和胰高血糖素，还有其他两种激素也影响血糖。肾上腺素是一种应激激素，它能够引发肝糖原极快地分解，从而迅速提高血糖水平。肾上腺分泌的皮质醇也是促进肌肉蛋白分解代谢的应激激素。这种蛋白质分解产生糖异生所需的某些生糖氨基酸，最终导致血糖水平升高。

在运动相关压力的作用下，肾上腺素和皮质醇被释放出来，二者的分泌都可以通过维持血糖水平进行调节。控制肾上腺素的产生有助于保留肝糖原，而控制皮质醇的产生则有助于保留肌肉蛋白质。这是运动员在训练过程中消耗碳水化合物的有力论据，同时也是教练员在比赛前和比赛过程中必须保持冷静的有力论据，因为对运动员的施压行为可能会增加他们的心理压力，而心理压力与更高水平的肾上腺素有关，因此将导致肝糖原消耗得更快。

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血糖的去向

血液中的葡萄糖主要来自膳食碳水化合物，其中淀粉是主要的食物来源。复杂碳水化合物（淀粉）被消化成单糖（葡萄糖、果糖和半乳糖），以备吸收到血液中。

图 | 血液葡萄糖可能的去向

肝和肌肉中多余的葡萄糖将作为糖原储存起来，但只能达到糖原储备的饱和限度。肝的糖原最大储备量一般为87～100g（348～400kcal），而对体形较大的人而言，肌肉可以平均储存约350g（1400kcal）或更多的糖原。肝糖原主要负责稳定血糖水平，而肌糖原主要负责为可以通过有氧及无氧两种方式代谢的工作肌肉提供能量来源。当肝糖原耗尽时，即使肌糖原储备充足，此时血糖水平也不容易维持。

当糖原储备饱和时，向细胞提供额外的葡萄糖将导致过量的糖原以脂肪的形式储存起来（在肌肉和脂肪细胞内）。

血糖是中枢神经系统的主要能量来源。低血糖导致中枢神经系统活动减弱，同时伴随烦躁不安、注意力下降等症状。对运动员来说，低血糖可能与神经疲劳有关，而神经疲劳会导致肌肉疲劳。由于即使是进行短时间的活动，肝糖原和血糖储备也很容易被耗尽，因此在活动期间摄入碳水化合物就成为维持神经功能并最终维持肌肉功能的关键因素。

简而言之，那些放任其血糖水平低于正常水平的运动员，他们的运动表现会下滑，因为他们的中枢神经系统功能已经受损，尽管他们的肌肉仍然充满能量。