「营养科技」乳清蛋白与肌肉衰减

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一、少肌症的生理和代谢关联

肌肉衰减综合征（Sarcopenia）是一种以骨骼肌纤维质量下降、肌肉力量减少、肌肉耐力及代谢能力下降、结缔组织和脂肪增多等为主要特征的增龄性退行性病症。研究表明，肌肉减少30%将影响肌肉的正常功能，可出现肌肉松弛、体重下降、身体虚弱、抵抗力下降等症状；同时，老年人的活动能力也降低，完成行走、登高、坐立、举物等日常动作困难，并逐步发展到难以站起、下床困难、步履蹒跚、平衡障碍、极易摔倒骨折，增加了残疾和丧失生活自理能力的风险。

研究表明，年龄在50到75岁的老年人的肌肉质明显减少（约25%），这会伴随肌体脂肪的显著增加，代表性抽样分析数据表明，在30岁到60岁的30年中，平均每年增加1磅脂肪，而流失0.5磅的肌肉质，也就是总共流失15磅（6.8公斤）的肌肉质，增加30磅（13.6公斤）的脂肪。少肌症的机理非常复杂，本质上说，少肌症是维持人体肌肉质大小的调控机制的紊乱所导致的最终结果。肌肉蛋白质的质和量主要是通过持续的肌肉重塑过程（蛋白质净合成）而得以维持的，蛋白净合成包括蛋白连续合成与分解。蛋白质净合成的调控是多方面的，但这一过程基本上由蛋白质合成和降解的起始来控制。

　　许多调控因子（以红色和绿色标记）影响肌肉蛋白质的净合成。这最终会影响肌体瘦肉质的大小。每个调控因子均通过刺激或抑制蛋白质的合成和降解来发挥作用。少肌症也许是由于部分或全部调控因子紊乱所造成的。

二、营养素摄入对肌肉蛋白质代谢的影响

　　对健康的老年人来说，早期研究（采用同位素标记氨基酸和跟踪后肢交换法）认为餐后整个肌体蛋白质合成显著增加的主要原因是肌肉中蛋白质合成速率的变化。研究表明，在摄食响应中，肌肉质占肌体蛋白合成增加的一半以上。研究得到以下结果：

1. 餐后（蛋白质、碳水化合物和脂肪混合餐）促进肌肉蛋白质合成。这一合成代谢响应主要是由于膳食中的蛋白质（或氨基酸）。

　　2.这一刺激作用大多要归因于必需氨基酸，在必需氨基酸中，支链氨基酸是最具有潜能的。

　　3.进餐会通过促进肌肉蛋白质合成和抑制肌肉蛋白质分解来刺激肌肉的合成代谢。然而，进食后肌肉蛋白的净获得主要是由于肌肉蛋白质合成的显著增长，对肌肉蛋白质分解的抑制作用效果较小。

　　4.进餐后的合成代谢响应是短暂的。进餐后1~4小时肌肉蛋白质合成速率增加而分解速率下降。肌肉蛋白质分解速率增加发生在后吸收阶段（餐后4小时），这时肌肉蛋白质合成速率下降。因此，经常摄入富含蛋白质的食物对于增加肌肉蛋白质是必需的。

　　5.近期的研究证实血液（血浆）中的必需氨基酸的浓度调控肌肉内蛋白质的合成速率，因此个体的蛋白质摄入习惯可能是影响肌肉质大小的一个重要因素。当血浆必需氨基酸水平低的时候，肌肉蛋白质合成速率下降。相反，肌肉蛋白质的合成速率随可利用的必需氨基酸的增加而呈线性增长。因此，采用富含必需氨基酸的蛋白质膳食干预可以增加和维持血液中必需氨基酸的高浓度。这将激活保持肌肉质的关键机制，如肌肉蛋白质合成刺激。

三、支链氨基酸和蛋白质代谢

　　支链氨基酸亮氨酸是全身和骨骼肌蛋白质代谢的调控因子。亮氨酸补充物可以依赖胰岛素依赖性或非依赖性机制，通过激活（磷酰化）涉及到肌肉蛋白合成调控的重要蛋白质来实现刺激蛋肌肉蛋白质的合成。这已经在大鼠实验和人体骨骼肌试验中得到证实。亮氨酸的存在也具有降低蛋白质分解的作用。富含支链氨基酸尤其是亮氨酸的膳食被认为可有效治疗许多老龄化疾病，如肥胖症、二型糖尿病和代谢性综合征X以及少肌症。支链氨基酸在肌肉代谢中通过以下途径起重要作用：

1. 支链氨基酸是谷氨酸合成的直接前体物质，谷氨酸是供给许多免疫功能和细胞合成与分解的必须燃料。

　　2.支链氨基酸尤其是亮氨酸被认为是通过激活（磷酰化）几种转译起始因子（elFs）从而激活肌肉蛋白质合成的主要物质。

　　3.亮氨酸通过葡萄糖-丙氨酸循环刺激葡萄糖的再循环从而调控肌肉对葡萄糖的氧化利用。这会促进蛋白质的储备，并在能量短缺期间以较低的胰岛素相应提供稳定的葡萄糖水平。

研究表明，在营养干预对抗少肌症方面，摄入蛋白质的质量是非常重要的，也有一些研究已经阐明，不同的膳食蛋白质来源对肌体的蛋白质合成代谢和增长的作用也不同。因此，它们具有影响肌肉质变化的潜质。关于亮氨酸的近期研究表明，蛋白质的亮氨酸含量是蛋白质质量的决定因素。

四、乳清蛋白对肌肉蛋白质代谢影响的最新研究进展

　　有研究量化了健康老年个体（65~79岁）在摄入乳清蛋白（15g）或必需氨基酸（15g）后的肌肉蛋白质净合成。结果表明，两种补足物都显著刺激了老年人的肌肉蛋白质合成。这也从另一个角度证实了以前关于摄入全乳蛋白（20g）（酪蛋白或乳清蛋白）与摄入游离氨基酸相比较可同样促进年轻人肌肉蛋白质合成的研究结果。由这一研究得出结论，与等热量的乳清蛋白相比，必需氨基酸能更有效的刺激肌肉蛋白质的合成。然而，这是因为必需氨基酸补足物含有的比乳清蛋白多两倍的必需氨基酸。然而，腿部吸收的苯丙氨酸的比例与每份补足物中必需氨基酸的相对比例一致。因此，相对于每份补足物中的必需氨基酸含量，乳清蛋白确实是对促进肌肉合成代谢最有效的。

　　乳清蛋白促进肌肉蛋白合成和促进肌肉合成代谢的能力已经在分子水平上得到证实。在这份研究中，在阻力训练后补充乳清蛋白可以在转译起始复合物阶段激活关键蛋白质，从而促进肌肉蛋白质的合成。年轻人训练后摄入补足物可使力量显著增强。补充乳清蛋白的老年受测者在进行为期12周的阻力训练后，转译蛋白激酶p70S6K1的磷酰化（激活）活性较高。这一结果在年轻人组中并未发现。同时，老年人摄入乳清蛋白后Pax7基因（肌肉生长激活的标示）增加了17.3倍，这些发现为阻力训练后补充乳清蛋白能提高肌肉蛋白质的合成提供了分子水平的证据。

五、乳清蛋白对少肌症的独特作用

　　在采用营养干预防止和治疗少肌症时，乳清蛋白具有以下独特的益处：乳清蛋白是生物活性（半）胱氨酸的丰富、稀有来源。大多数乳清蛋白（乳清浓缩蛋白WPC80和乳清分离蛋白）的半胱氨酸浓度至少比其它蛋白质来源（包括酪蛋白和大豆蛋白）高3~4倍。半胱氨酸在谷胱甘肽的合成和整个肌体蛋白质代谢调控方面发挥重要作用 ，从而改善肌肉组成。

　　乳清蛋白提供全部的必需氨基酸（蛋白质合成基石），其比例与骨骼肌中的氨基酸比例相近。乳清蛋白具有快速吸收动力机制，与其它蛋白质来源相比，如酪蛋白和大豆蛋白，乳清蛋白补足物可提高血液氨基酸峰值并刺激蛋白质合成。当乳清蛋白与其它营养素一起被摄入时，乳清蛋白独特的吸收动力学不会受到影响。实际上，当乳清蛋白与其它营养素一起被摄入时，它们可通过刺激蛋白分解提供更强的合成代谢效果。膳食中补充乳清蛋白可形成或维持血液中必需氨基酸的高浓度，并促进保持肌肉质的重要机制。

　　乳清蛋白是已知的支链氨基酸最丰富来源，支链氨基酸在乳清蛋白的氨基酸中占30%。尤其是乳清浓缩蛋白WPC80和乳清分离蛋白，每100g可提供14g的亮氨酸。膳食中补充乳清蛋白不仅可以提供谷氨酸合成的重要前体物质，也提供了所需的氨基酸，以激活蛋白质合成并防止过多的蛋白质分解以及促进稳定的血糖浓度/胰岛素代谢，这些均有利于减少脂质。

　　总之，少肌症随年龄的增长而加剧，从而导致肌肉流失和肌肉力量下降。乳清蛋白不仅在生物化学上可被用于保持肌肉质和维持免疫力，而且现有证据表明乳清蛋白在蛋白质代谢方面具有有益的作用，可以促进蛋白质代谢机制从而维持肌肉质和改善肌体组成。因此，在膳食中补充乳清蛋白，是一种在老龄化过程中容易并入生活方式中的用于维持肌肉质保持健康的有科学依据的非药物的策略。

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参考文献

[1] Alaway SE, Siu PM, Murlasits Z and Butler DC. Muscle hypertrophy models: applications for research on aging. Can J Appl Physiol30(5): 591-624,2005.

[2] Bhasin S. Testosterone supplementation for aging-associated sarcopenia. J Gerontol A Biol 58(11): 1002-1008, 2003.

[3] Marcell TJ. Sarcopenia: causes, consequences, and preventions. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 58: M911-M916,2003.

[4] Layman DK. Protein quantity and quality at levels above the RDA improves adult weight loss. J Am Coll Nutr 23: 631S-636S, 2004.

[5] Candow DG and Chilibeck PD. Differences in size, strength, and power of upper and lower body muscle groups in young and older men. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 60(2): 148-156, 2005.

[6] Cribb PJ, Williams AD, Hayes A and Carey MF. The effect of whey isolate on strength, body composition and plasma glutamine. In Sports Nutr Exerc Metab, in press 2006.

[7] Layman DK and Walker DA. Potential importance of leucine in treatment of obesity and the metabolic syndrome, J Nutr 136(1): 319S-323S, 2006