人體生理醫學知識分享

 

1. 「支鏈胺基酸」(BCAA)的介紹:

 

胺基酸是構成人體蛋白質的基本單位,每一種蛋白質是由不同的胺基酸所組成。蛋白質各有其特定的任務,因此每種蛋白質的功能是無法互相取代的。蛋白質更是構成肌肉的主要原料,對於肌肉的生成、代謝和受傷肌肉的修護都有非常大的作用。

人體可以在體內自行產生胺基酸,或從體外獲得胺基酸後,來合成身體所需的蛋白質使用。對於無法自體生成,而需從體外獲得的胺基酸稱為「必需胺基酸」。在「必需胺基酸」中,有三種是肌肉最需要的,分別為「纈胺酸」( valine ) 、「白胺酸」( leucine ) 和「異白胺酸」( isoleucine ),如下圖所示,其中綠色線部分為碳骨架。

BCAA結構圖.jpg

白胺酸的結構是在碳骨架上,比纈胺酸多出一個碳,而白胺酸與異白胺酸互為同分異構物。這三種胺基酸比起其他胺基酸的差異處,在於碳骨架(主鏈)上又多一組碳支鏈 (CH3),即上圖中的紅框部分,因此將這三者統稱為「支鏈胺基酸」,英文全名是 Branched Chain Amino AcidBCAA。人體內的BCAA 約佔「必需胺基酸」總量的35%,佔肌肉蛋白質所需胺基酸的總量約14 ~ 18%,由此可見BCAA 對人體與肌肉的重要性。若用俄羅斯方塊遊戲來比喻,各種胺基酸就像是遊戲中不同形狀的方塊,利用這些胺基酸去組合成肌肉蛋白質,許多肌肉蛋白質再形成可供運動使用的肌肉。

俄羅斯方塊.jpg

俄羅斯方塊遊戲

對於從體外獲得「必需胺基酸」的過程,以吃進牛的肌肉為例。當牛的肌肉進入到人體的胃部後,牛的肌肉會被胃的消化液(含分解蛋白質的消化酶及胃酸等液體)先初步分解成各種蛋白質,然後再進一步分解成許多不同種類的游離胺基酸,其中就包含BCAA最後由小腸的近端吸收這些游離胺基酸,並利用主動運輸經血液分送到全身。

當牛的BCAA 被送到人體的骨骼肌(橫紋肌)的肌肉細胞時,牛的BCAA會用在人類的肌肉蛋白質上做合成或修補,以減少肌肉的損傷

 

2. 肌肉酸痛的種類與起因:

 

因為運動而使肌肉酸痛的原因有兩種,一種是乳酸引起的暫時性酸痛,另一種是「延遲性肌肉痠痛」(Delayed Onset Muscle Soreness , DOMS)。

在運動當下產生的肌肉酸痛是因為乳酸所造成,在12小時內就會被肝臟轉成葡萄糖後,再供給身體使用而完全排除掉。若是在做完劇烈或非習慣性的運動後的824小時才發生的肌肉痠痛(通常在2472小時會感到最強烈的痠痛,而且要持續數日才能完全恢復正常),這就是一般人所謂的「鐵腿」,也就是DOMS

在劇烈運動中,肝醣約在30分鐘內就會被快耗用完,這時血糖濃度會持續降低,所以身體會以燃燒脂肪作為能量供應的主要來源。而當運動程度激烈到醣類與脂肪來不及供應身體能量時,從蛋白質中分離出來的胺基酸,就會成為快速供應能量的燃料之一,但貢獻度最低且不經濟,而且反而會使肌肉產生損傷。

胺基酸要合成蛋白質,或從蛋白質中分解脫離出來是一種動態的平衡。

根據研究可知當進行劇烈運動時,人體會快速找尋體內可提供作為能量的燃料,同時也會分泌荷爾蒙分別去抑制葡萄糖合成肝醣,和胺基酸合成蛋白質。因為這些合成的過程是需要消耗能量,所以體內的荷爾蒙環境必需要使這些會消耗能量的合成停止。

體內這種傾向分解的環境(因分泌出荷爾蒙所造成),會破壞動態平衡而導致蛋白質的分解多於合成,使得原本存在於肌肉蛋白質中的BCAA被分離出來。

多數胺基酸的分解代謝是在肝臟中進行,但BCAA主要是在肌肉、脂肪、腎臟,和腦部內進行氧化供作能源。這些肝臟以外的組織,因具有肝臟所缺乏的一種轉胺酶,即「支鏈α-酮酸脫氫酶複合物」 Branched-Chain α-Ketoacid Dehydrogenase ComplexBCKDC),所以可作用在BCAA上去產生相對應的 α-酮酸。

在運動中若有肌肉損傷,BCAA的濃度又過低時,這將導致無法即時修補損傷。當身體停下來休息許久後(轉換體內的荷爾蒙環境),大腦從運動狀態轉換為休息狀態後,便開始去修補肌肉蛋白質的損傷。因為缺乏BCAA去修復,所以該處的破損就會持續發出警告給大腦知道,因此就會感受到「鐵腿」的疼痛感。

木玄個人的經驗是當今天有搬運重物、走長距離的路或跑步而讓雙腳太操後,晚上一定要吃兩顆BCAA膠囊再睡覺,這樣隔天就幾乎完全不會產生手臂或腳的酸痛。

由相關研究文獻顯示,在運動前補充大量的BCAA,會提高骨骼肌中BCAA的濃度(即提高生物基質利用率),使得在運動時可增加肌肉蛋白的合成作用而減少肌肉損傷。

換句話說,在運動前、中補充BCAA,除了一部分被肌肉細胞拿去當燃料使用外,能有剩下更多的量,可以用來修補肌肉蛋白質的破損;運動後補充BCAA則可以減緩DOMS的症狀。

目前並找不到可靠或確定的研究文獻證明,服用BCAA可以增進運動的持久力,減少肌肉疲勞,或是增加基礎代謝率與燃燒脂肪,並改善血液攜氧能力等等神奇功效。

就木玄個人的體驗,在跑步前服用BCAA 對於跑步當下的幫助並不顯著,但在跑步後服用確實是可以減除 DOMS 的症狀。

簡單的說,在結束高強度的跑步後服用BCAA隔天確實可以減輕甚至消除「鐵腿」的痛感。只是目前市面上所販售的BCAA 價格普遍都偏貴,成分與含量也不一樣。

所以木玄都是在模擬考試的測速時才會服用BCAA,尤其是在越接近正式考試時,會服用更多量來保養肌肉,畢竟吃下去的BCAA並不只是給腳的肌肉使用,身體也有其他地方會拿去用。

BCAA 可於體育用品店(賣運動鞋的商店也有)、藥局、網路上都購買得到,只是價格與藥劑的形式要依個人需求而定。木玄個人的方式是在測速跑步前一小時服用一顆膠囊型的BCAA,讓膠囊在半小時內化開,再半小時輸送到肌肉細胞;跑完後晚上睡覺前再服用1~2顆膠囊型的BCAA

 

3. 跑步與水份的關係:

 

人體主要是利用腎臟過濾血液後,分離出尿液再儲存在膀胱內累積等待排尿,以及用皮膚蒸散水份和汗腺排汗,還有肺臟換氣等方式,來代謝排泄體內的水份。

對於腎臟與膀胱而言,每次心跳時約可將五分之一的血液加壓進入腎臟內,一般成人腎臟內的腎小球(腎絲球)過濾率(Glomerular Filtration RateGFR)約為125 c.c.血漿/分鐘,而125 c.c.的血漿中約含有116 c.c.的水份,這些水份只有約1 c.c.會變成尿液進入膀胱,其他的水份全被腎小管(遠曲小管)用「再吸收作用」回收體內再利用。

一般膀胱大約能容納600 c.c.的尿液,而在膀胱排空後大約2.5小時內,當容量達到150 c.c.(膀胱容量的1/4)時,大腦就會有尿意的感覺產生。另一方面,腎臟也會透過腎小球的「過濾作用」將葡萄糖、胺基酸以及電解質(鈉離子、鉀離子及碳酸氫根離子等)再回收利用,所以腎臟對人體水份與電解質的恆定扮演了極重要的角色。

體內若有大量水份流失時,也會使許多電解質隨水份流失,所以運動後才需要喝水及補充電解質給細胞,否則細胞沒水沒電的就會乾扁萎縮和代謝效率變差。

若在跑步前或後喝入過多的水份,會讓原本對單位體積耗氧量就很多的腎臟,增加其工作負荷並變得更耗氧,同時也會使血液中的鈉離子濃度變低,造成血壓下降產生頭暈目眩。

有些人喝太多水後跑步會產生腹部(肚子)疼痛。喝太多水而造成跑步時腹部疼痛的原因,是因為當胃裡容納過多的水份,而還來不及流到腸道吸收時,胃的重量變得比平常更重,又因為跑步所造成的拉扯晃動程度,已超過用來固定胃的韌帶(位於胃部外圍)在平常跑步時的負荷,所以大腦就會有疼痛感。

這些韌帶中又以「肝胃韌帶」(hepatogastric ligament)內與胃部連結的「迷走神經」(vagus nerve)最為敏感,刺激大腦最深。

「迷走神經」對情緒影響很重要,其功能主要就是在監測各個器官是否運作良好,若器官運作不好時大腦就會反應出疼痛不舒服感覺。但就像「岔氣」一樣,這種疼痛感也可以經由訓練出韌帶的承受力而減緩。

就木玄個人的體驗,平時在跑步前兩小時喝入大約600 C.C. (一瓶礦泉水的量) 的水量,之後就幾乎沒有再喝水,但兩小時中間如果有去上廁所,就需要再喝少許補充。

如果喝水後跑步會肚子痛,那以後就減少喝水量。只要減輕胃的負荷就可以降低疼痛感。跑步前膀胱如果有感受到還可忍耐的尿意時,不用跑廁所也沒關係,因為跑步時大腦會完全忘記尿意。

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