运动中的代谢改变及血糖相关影响

在碳水化合物、脂肪和蛋白质这三大能量物质中,尽管脂肪提供的热量最高,碳水化合物,特别是肌肉和肝脏中的糖原仍然是最重要的提供能量的物质,直接调节血液中葡萄糖的代谢。休息状态时,血糖浓度波动在一个较小的范围内,机体中约一半的葡萄糖摄取发生在大脑,只有20%在肌肉;此时骨骼肌能量消耗来源主要依赖于脂肪以及胰岛素和胰高血糖素对糖代谢的调节。餐后状态血糖升高导致了胰岛素释放的增加,抑制肝糖的产生和增加外周组织对血糖的利用,此时90%血糖的清除依赖骨骼肌对葡萄糖的利用。

运动中能量的利用受运动的持续时间、强度、运动类型、运动水平、饮食和环境等多种因素的影响。

运动开始几分钟主要由骨骼肌细胞内储存的三磷腺苷提供能量,随后的几分钟能量消耗主要通过肌糖原和血糖维持。开始的这两个阶段以胰岛素绝对水平的降低,肾上腺素水平升高为特点。所以,运动中首先是血糖代谢,然后是脂肪酸氧化;此后是皮质醇和生长激素的反应性增加,参与物质代谢调节。随着运动时间的延长,由于肌糖原和血糖水平下降,代谢从开始的葡萄糖氧化供能为主,过渡到脂肪分解后的脂肪酸的氧化供能占优。运动中肝葡萄糖的释放与血糖的吸收基本上保持平衡。在持续性耐力运动的开始阶段,肝葡萄糖的产生主要来源于肝糖原分解。随着运动的进行,糖异生底物逐渐增加,糖异生在肝输出的葡萄糖中占的比例由6%~16%可以达到后期的40%~45%,在肝糖释放中的比例明显增加。随着运动强度的增加,糖类供能的比例越来越高。高强度运动中,以葡萄糖提供的能量为主。低强度运动中脂肪的利用增加,糖的氧化下降。与无运动习惯的个体相比,习惯耐力运动的个体其葡萄糖的转运和利用有不同程度的降低,肌肉摄取和利用脂肪酸的能力大大提高;运动前碳水化合物摄取的增加可以帮助储存肝脏糖原使运动中有足够的葡萄糖供应;炎热和潮湿的环境会增加肌糖原的利用。

运动时由于肌肉对能量需求增加,血糖浓度下降导致胰岛素分泌受抑制及多种对抗激素分泌反应性增强。血液中肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素和生长激素的升高刺激了肝脏糖异生和糖元分解,骨骼肌中糖原分解和肝脏的脂肪分解,为糖异生提供了原料;同时神经系统对代谢也有不同的调节作用。

胰岛素是由胰腺β细胞分泌的蛋白激素,其主要作用是促进血液中葡萄糖转移进入肌细胞和脂肪细胞,进一步参与糖原和脂肪的合成代谢,促进肝糖原的合成,抑制糖异生作用,促进糖转化为脂肪酸。此外,胰岛素还有促进糖的分解,诱导葡萄糖激酶、果糖激酶和丙酮酸激酶的合成及激活丙酮酸脱氢酶系的作用,最终结果是降低血糖。运动时交感肾上腺系统功能增强,去甲肾上腺素作用于β细胞膜上的α肾上腺素能受体,抑制胰岛素分泌;肾上腺素促进肌糖原分解代谢,抑制肌细胞吸收血糖和促进肌细胞内脂肪酸氧化,激活胰高血糖素分泌,抑制胰岛素释放,促进肝糖原分解和糖异生作用,最终使血糖升高。亚极量或短时间大强度有氧运动后,血浆胰高血糖素浓度上升,作用于肝细胞,促进肝糖原分解和抑制糖原合成,激活糖异生,提高肝脏葡萄糖释放量;抑制脂肪组织内脂肪合成,促进脂肪水解和动员,使肌细胞脂肪酸的氧化加强,节省糖原储备。运动时由于胰岛素水平下降,肝细胞对胰高血糖素的敏感性增加,胰高血糖素在其浓度还没有完全升高时已经较好地发挥了作用。皮质醇能促进肝外组织分解蛋白质,使生糖氨基酸从血液转运到肝脏,成为糖异生过程的底物,能抑制肌肉和脂肪组织摄取糖,对长时间运动中、后期维持血糖起重要作用。生长激素能抑制组织细胞利用血糖,使血糖浓度不易降低,但是运动时生长激素对血糖浓度的调节作用不太重要。

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