持续有氧运动训练对骨骼肌能量代谢的影响

持续有氧运动训练对骨骼肌能量代谢的影响

廖莹莹

成都体育学院运动医学与健康学院， 四川 成都 610041

摘要：从有氧运动过程中主要的供能系统与能源物质的动员、对骨骼肌能量代谢关键酶的影响和对骨骼肌线粒体的影响这三个方面来讨论骨骼肌对能量供应做出的适应性改变。适当的有氧运动训练能提高氧代谢关键酶的活性，可以影响线粒体的合成和凋亡，以及对相关基因的表达都产生选择性的适应。从不同的层面来探讨运动训练对机体的影响特点和机制，为科学的体育锻炼提供理论基础。

关键词：有氧运动；骨骼肌；能量代谢

人体的能量代谢和物质代谢是生命活动的最基本特征，体内能量的供应主要通过两个基本过程来完成，即无氧代谢和有氧代谢。糖、脂肪和蛋白质等能源物质的动员以及三种能源供应系统在不同类型和强度的运动中所占的比例也将有所不同。有研究表明，长期有规律的有氧运动训练能够使骨骼肌产生适应性反应，改变骨骼肌肌纤维类型的分布，使线粒体的含量与有氧代谢关键酶的活性产生不同程度的上升。探讨规律的有氧运动对机体骨骼肌能量代谢方面的特征的影响，从微观研究人体对有氧运动做出的适应性变化，从而更科学的指导运动训练。

1 有氧运动中主要供能系统与能源物质动员

人体运动中能量输出的基本过程为无氧代谢和有氧代谢两个过程，在运动过程中骨骼肌的能源供应系统是相互联系的，都是由三个能源系统以不同的比例提供的，而供能的时间、比例的大小和顺序则由运动的性质和特点决定。在运动开始时，磷酸原系统中ATP首先开始分解提供能量，然后根据运动的类型和对能量需求的特点，其他能源系统以一定的比例加入供能的行列^[1]。

糖、蛋白质和脂肪分解产生大量能量供机体运动，是人体内重要的能源物质，当运动时骨骼肌收缩，ATP分解产生的能量是最直接的能源，但是储存在肌肉中的ATP数量是有限的，还需要其他能源物质分解提供动力来源。运动开始时骨骼肌首先分解肌糖原，持续运动5-10分钟后，血糖开始参与供能^[2]，在小强度长时间的运动中脂肪也进行有氧分解。通常，运动中脂肪分解为机体提供能量随运动强度的减小而增加，并随运动持续时间的延长而增加^[3]。当耐力运动持续超过30分钟，其中蛋白质氧化分解的比例会有所增加。

2 有氧运动对骨骼肌有氧代谢关键酶的影响

运动中物质与能量代谢途径需要各种酶的催化，酶的数量与活性直接影响着能量供应的快慢。不同的运动训练方式和强度对代谢酶的活性和含量的影响也不同，酶的活性也会对不同的运动发生适应性变化。杨静^[4]发现，在不同强度跑台训练6周后中等强度的有氧训练能显著增加大鼠腓肠肌有氧代谢关键酶活性，其中异柠檬酸脱氢酶基因的表达量最高，高强度的跑台训练可以使磷酸果糖激酶的活性出现显著增加，并且运动强度在大鼠α—酮戊二酸脱氢酶的活性方面有着重要的作用。

有氧运动训练的不同强度对各种酶的影响是不一样的，酶活性的改变与运动的强度和类型等之间的关系都是相适应的。李开刚^[5]对大鼠以不同的运动强度进行跑台训练，16周后发现中等强度是大鼠骨骼肌氧化酶活性发生最适宜变化的强度。在正常生理状态下，适宜强度的运动刺激会将会对有氧氧化的关键酶产生与运动训练相适应的变化，若运动强度超出一定范围，则会对其产生抑制作用。

3 有氧运动对骨骼肌线粒体影响

线粒体是骨骼肌细胞内发生有氧氧化的主要场所。薄海^[6]发现有氧耐力运动可以导致线粒体数量增多以及其体积的增加。谈文博^[7]研究证明，有氧训练12周后可以观察到大鼠骨骼肌线粒体呼吸链酶复合体活性及浓度的增加。徐划萍^[8]等发现规律的运动可以影响线粒体的合成和凋亡，有助于维持线粒体的质量。李洁等人^[9]对老年大鼠进行有氧运动训练后，观察骨骼肌线粒体的抗氧化能力有明显的提高，并有改善呼吸链和细胞内能量代谢的功能。

4 有氧运动对骨骼肌代谢相关基因的表达的影响

有氧运动与骨骼肌细胞转录组学密切相关。雷放等^[10]表明有氧运动通过多种途径和信号分子来调控骨骼肌线粒体代谢相关分子的表达；而无氧运动则通过引起肌肉收缩和生长因子的分泌对说明运动对骨骼肌的生理调控。何诗依^[11]以75%VO_2max强度的有氧运动进行6周干预，发现小鼠的骨骼肌细胞中，与葡萄糖、脂肪酸代谢有关的基因表达有不同程度的增加。适度的有氧运动训练对骨骼肌生理功能有着重要的调控作用，但具体的强度与分子水平的适应性改变还需要深入的研究。

5 小结

中等强度的有氧运动训练不仅能提高机体的心肺功能，并且对骨骼肌的生理调控也起着重要的作用。适当的有氧运动训练能提高氧代谢关键酶的活性，可以影响线粒体的合成和凋亡，以及对相关基因的表达都产生选择性的适应。随着运动科学的发展，运动对机体生理调节机制的深入研究对科学的指导运动锻炼有重要意义。

参考文献

1. 李欣.谈人体运动的能量供应[J].生物学教学,2012,37(1):63-64

2. 王瑞元,苏全生.运动生理学[M].北京:人民体育出版社,2011.

3. 翁锡全.运动时骨骼肌的能量供应过程[J].中国体育教练员,2014,11(2):38-39

4. 杨静.不同强度训练对大鼠骨骼肌能量代谢关键酶影响的机制研究[D].甘肃:西北师范大学,2015.

5. 李开刚,陆绍中,冯连世,等.不同强度耐力训练后大鼠骨骼肌酶活性适应性变化的研究[J].中国运动医学杂志,2002,21(2):166-169.

6. 薄海,张勇,陈啟祥,等.运动对衰老骨骼肌卫星细胞成肌分化中线粒体活性氧生成的影响及调控机制[J].中国运动医学杂志.2012,31(6):476-477.

7. 谈文博.适度运动对增龄大鼠骨骼肌线粒体能量代谢及自由基代谢的影响[D].甘肃:西北师范大学,2014.

8. 徐划萍,金国琴.有氧运动对衰老大鼠骨骼肌结构功能及能量代谢相关分子表达的影响[J].中华老年医学杂志,2018,37(11):1278-1282.

9. 李洁,谈文博,王艳.有氧运动对衰老大鼠骨骼肌线粒体能量代谢的影响[J].中国应用生理学杂志,2018,34( 3):234-241.

10. 雷放,王乐山,孔令旋,等.运动对动物骨骼肌生理的调控作用[J].动物医学进展,2019,40(10):108-111.

11. 何诗依,李铁瑛,严露,等.4周有氧运动对Apelin基因敲除鼠糖耐量和骨骼肌糖代谢相关基因表达的影响[J].中国运动医学杂志,2019,38(6):479-485