支链氨基酸干预视域下军事作业性疲劳的防治机制研究进展.pdf
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1、综述支链氨基酸干预视域下军事作业性疲劳的防治机制研究进展黄迎春,陈予欣综述,王金金审校 摘要 军事训练是我国培养军人强健体格与顽强意志的重要一环,有助于全面提升部队的备战与作战能力。战士由于长时间、高强度的军事训练作业产生运动性疲劳,从而影响训练效果。近年来,多项临床试验和基础研究均证明了支链氨基酸有助于缓解运动性疲劳,在军事预防医学领域具有良好前景。为进一步了解应用支链氨基酸缓解军事运动性疲劳的可行性与科学性,文章就运动性疲劳的发生机制与补充支链氨基酸缓解该类疲劳的机理进行综述。关键词 支链氨基酸;军事作业性疲劳;防治机制 中图分类号 R821;R872.7 文献标志码 A 文章编号 209
2、7-2768(2024)01-0108-05 DOI 10.16571/ki.2097-2768.2024.01.020基金项目:东部战区总医院科研基金(YYHL2021056)作者单位:210002 南京,东部战区总医院第一派驻门诊部(黄迎春);211166 南京,南京医科大学护理学院(陈予欣);210002 南京,东部战区总医院护理部(王金金)通信作者:王金金,E-mail:wjj246899 Prevention and management of branched chain amino acids intervention for military fatigueHUANG Ying
3、chun1,CHEN Yuxin2 reviewing,WANG Jinjin3 checking(1.Stationed in the Outpatient Department,General Hospital of Eastern Theater Command,PLA,Nanjing 210002,Jiangsu,China;2.School of Nursing,Nanjing Medical University,Nanjing 211166,Jiangsu,China;3.Depart-ment of Nursing,General Hospital of Eastern The
4、ater Command,PLA,Nanjing 210002,Jiangsu,China)Abstract Military training is an important part of Chinas cultivation of a strong physique and tenacious will of soldiers,which is conducive to comprehensively improving the ability of troops during preparation and in war.Fighters often experience sports
5、 fa-tigue due to long-termand high-intensity military training operations,which affects the effectiveness of training.In recent years,several clinical trials and basic studies have proved that Branched Chain Amino Acids(BCAAs)help to relieve exercise fatigue and have good prospects in the field of m
6、ilitary preventive medicine.To further understand the feasibility of applying BCAAs to alleviate military exer-cise fatigue,this paper reviewed the mechanism of sport fatigue and its prevention and treatment of BCAAs.Key words branched chain amino acid;military fatigue;prevention and treatment mecha
7、nisms0 引 言 军事作业性疲劳常于剧烈(和)或长时间军事训练后出现,官兵常产生肌肉酸痛、注意力不集中、心跳呼吸浅快等身心异常,持续时间及疲劳程度将对军人的后续体能表现产生不良影响,降低部队军事训练与作战能力。近年来应用营养学手段,尤其是给予氨基酸制剂防治与缓解运动训练性疲劳随之走进大众视野。支链氨基酸(branched-chain amino acids,BCAA)包括亮氨酸、异亮氨酸与缬氨酸在内,可通过口服途径吸收。相关研究表明,BCAA 可缓解训练运动性疲劳,并因具备非侵入性、易于作战期间携带、方便官兵服用等优势,可成为军队中缓解军事作业性疲劳的良好选择。本文主要结合军事训练与军事作
8、业性疲劳的特点,对近十年来应用支链氨基酸干预运动训练性疲劳的相关研究作一综述,阐明应用支链氨基酸缓解军事运动性疲劳的可行性与科学性。1 军事作业性疲劳的产生机制 现代国际局势诡谲,我国官兵所需面对的作战801医学研究与战创伤救治2024 年1 月 第37 卷 第1 期 J Med Res Combat Trauma Care,Vol.37,No.1,January,2024环境及作战条件渐趋复杂苛刻。军人在长时间、高强度、多科目的超负荷军事训练前后,极易面临军事作业性疲劳的发生,对军队战斗力产生严重危害。然而,目前军事作业性疲劳产生的机制至今尚未彻底明确。针对军事作业性疲劳的机制机理,分析支链
9、氨基酸的作用并施以干预,将有助于预防并精准提升基层官兵演习过程中、结束后面对疲劳状态的能力,为我军军事作业性疲劳的防治提供借鉴。1.1 军事作业性疲劳的中枢性因素军事作业性中枢疲劳可被认为是一种防止军事训练中官兵机体过度衰竭的保护性机制。长时间的军事作业后,官兵血浆游离氨基酸谱发生变化,即游离色氨酸浓度升高,其作为前体分泌的 5-羟色胺(5-HT)也随之升高,故游离色氨酸:支链氨基酸的比值由此增加,此过程阻碍冲动由中枢向外周释放,产生中枢性军事作业疲劳,继而降低官兵的训练与作战能力1。同时,早在 1987 年即有研究显示多巴胺可抑制 5-羟色胺的分泌,因此作为第一个被发现与运动性疲劳相关的神经
10、递质,多巴胺活性的降低与 5-羟色胺的升高相互作用,共同促成军事作业性疲劳的发生2。此外,一旦军事训练活动开始,官兵血液中的氨浓度即升高,原因在于训练中官兵机体内二磷酸腺苷浓度的升高以及氨基酸代谢能力的增强。1.2 军事作业性疲劳的外周性因素1.2.1 氧自由基学说氧自由基是军事作业时官兵体内物质进行代谢的一种副产品。剧烈的军事运动中,大量自由基攻击脂质,其过氧化作用导致细胞膜的通透性改变、完整性受损、流动性下降,使得细胞异常活动,军事作业性疲劳由此发生3。1.2.2 钙离子学说 剧烈与长时间的军事作业中,三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)减少但脂质过氧化物增加
11、,肌质网膜上的“钙泵”发生异常,使钙离子进入胞质内,此时官兵的肌肉长期处于收缩非舒张状态,最终导致肌肉酸痛等不良临床表现的发生。同时,长时间军事训练也可能造成肌浆网释放的钙离子减少、再释放钙离子的能力下降,两者导致兴奋-收缩脱偶联,造成军事作业性疲劳4。2 支链氨基酸临床研究与军事作业性疲劳防治 BCAA 可通过促进胰岛素和生长激素的释放促进机体的合成代谢与肌肉增长。然而 BCAA 无法由机体自身合成,必须依靠外界摄入才可具备,因而也被称为“人体必需氨基酸”。目前针对军事相关性疲劳的临床研究主要集中于探讨支链氨基酸对运动后疲劳物质、肌肉损伤物质、能量代谢物质释放的影响。AbuMohd 等5于
12、16 名男性长跑运动员的增量运动方案期间,使干预组锻炼前 1 h 摄入 20 克支链氨基酸或安慰剂,发现口服支链氨基酸氧化使游离脂肪酸(free fat acid,FFA)分泌减少、5-羟色胺水平降低,体内色氨酸(tryptophan,TRP)与 BCAAs 的比值减小。此干预结果可从亚细胞水平和分子水平上防止官兵体内产生高水平的血浆血清素,从而造成军事作业性中枢疲劳。Coombes 等6对有无口服支链氨基酸的干预组与安慰剂组进行了长期运动后肌肉损伤血清指标的分析,结果表明补充支链氨基酸在长时间运动后降低了肌酸激酶(creatine kinase,CK)和乳酸脱氢酶(lactic dehydr
13、ogenase,LDH)的血清浓度,即补充支链氨基酸可减少军事训练中耐力运动相关的肌肉损伤,尽可能减少新兵训练阶段损伤后可能出现的慢性疼痛或长期残疾。Kim 等7组织大学在读男性在自行车测力器测试中运动至完全竭力,在干预组和对照组摄入支链氨基酸和安慰剂之前、运动前 10 min、运动开始后30 min、运动结束即刻和运动结束后 30 min,分别测量疲劳物质、肌肉损伤物质和能量代谢物质并进行分析。此研究结果得出“补充支链氨基酸使肌肉损伤物质(CK 和 LDH)减少”的结论,因此 BCAA 减缓慢性骨骼肌肉损伤可对单兵和军队战备产生积极的长期影响。此外,研究还发现支链氨基酸干预组比安慰剂组显示出
14、更低水平的肌肉疲劳物质的产生,如低血清素、低血磷、低氨和低乳酸盐水平。低水平的血清素又可降低 CK 和 LDH 的血清浓度,而氨浓度越低,LDH 浓度越低。由此可见,补充支链氨基酸不仅可减少肌肉损伤物质的释放,还可减少运动疲劳物质的产生。针对包括长跑、负重越野等在内的耐力型训练,营养学干预的重点应在于增强机体的抗疲劳能力8,因此在该类型的军事训练中可通过支链氨基酸减少长时间、长距离等作业条件产生的疲劳物质。另低血磷可能有助于维持三羧酸循环中的能量基质物,从而保存 ATP,降低无机磷酸盐的产生。该结论表明,在进行百米冲刺等快速军事运动时,官兵机体的能量来源主要是 ATP,因此磷酸原在特定负荷下的
15、供能能力可通过补充支链氨基酸来901医学研究与战创伤救治2024 年1 月 第37 卷 第1 期 J Med Res Combat Trauma Care,Vol.37,No.1,January,2024提升9。研究还发现运动中的主要能量来源由葡萄糖充当,但在超过 1 h 的耐力运动中即被 FFA 取代。因此补充 BCAA 也可有效避免机体脂质供能不足后,参训官兵肌肉蛋白消耗所致的身体消瘦与体力骤降等不良结局。3 支链氨基酸机理研究与军事作业性疲劳防治3.1 BCAA 竞争性抑制色氨酸 唐芳10发现补充BCAA 后,大鼠力竭游泳运动恢复期中的血浆 BCAA与游离色氨酸竞争通过血脑屏障的能力增高
16、,继而推迟和减少脑 5-HT 的生成。在对训练有素的跆拳道运动员进行三次模拟比赛的中枢性疲劳实验11中,服用支链氨基酸者的血浆游离色氨酸:支链氨基酸的值发生显著降低,中枢性疲劳也明显改善。因此,参训官兵服用的支链氨基酸可竞争性抑制色氨酸,阻断色氨酸进入血脑屏障转化为 5-羟色胺,使得游离色氨酸:支链氨基酸的值因色氨酸浓度降低、支链氨基酸浓度升高而出现下降,军事作业性中枢疲劳因而得以缓解。3.2 BCAA 可降低自由基水平剧烈军事训练产生的大量氧自由基会凭借其强氧化性降低氧化酶活性,使脂质过氧化加强,从而破坏细胞结构。此时,补充支链氨基酸可减少生成的氧自由基数量,减少中枢神经细胞对疲劳的敏感度1
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