膠原蛋白運(yùn)動食品對田徑運(yùn)動員生理機(jī)能的改善作用

田徑運(yùn)動是田賽和徑賽的合稱，其包含了在跑道內(nèi)完成的以肢體動作為主、跑步為輔的如跳高、跳遠(yuǎn)、撐桿跳、擲標(biāo)槍等運(yùn)動項(xiàng)目，及以跑步為主的如競走、短跑、中長跑等運(yùn)動項(xiàng)目。田徑運(yùn)動是一種結(jié)合了速度與耐力、力量與技巧的綜合性體育運(yùn)動?！案摺⒏?、更強(qiáng)”的奧林匹克精神在田徑運(yùn)動中得到了充分展現(xiàn)。田徑運(yùn)動競技是力量、技術(shù)、心理的較量，全面考驗(yàn)了運(yùn)動員的力量、速度、爆發(fā)力、耐力、協(xié)調(diào)、堅(jiān)韌等運(yùn)動素質(zhì)，對田徑運(yùn)動員身體形態(tài)指標(biāo)、運(yùn)動能力水平等生理機(jī)能和心理素質(zhì)水平要求更高。在高水平的田徑比賽中，勝負(fù)的決定往往只在毫厘之間，田徑運(yùn)動員為了提升看似很小的成績而投入巨大的精力和時間進(jìn)行枯燥的訓(xùn)練，因此，生理機(jī)能的提升對田徑運(yùn)動員而言是必不可少的。田徑運(yùn)動員除了需要科學(xué)、有效的訓(xùn)練指導(dǎo)，也需要攝入滿足其生理需要的特殊營養(yǎng)素幫助其提升生理機(jī)能，來發(fā)揮其最大的運(yùn)動能力。近年來，隨著運(yùn)動食品的研究和開發(fā)，膠原蛋白成為運(yùn)動營養(yǎng)食品界不可或缺的一部分，其具有促進(jìn)機(jī)體生長發(fā)育、維持正氮平衡、增加肌肉量和肌肉力量、減少脂肪組織，促進(jìn)肌酸合成、減少關(guān)節(jié)疼痛、改善關(guān)節(jié)功能等作用。該研究旨在對膠原蛋白的生理功能進(jìn)行闡述，進(jìn)而分析其對運(yùn)動員生理機(jī)能的影響，以期為運(yùn)動員營養(yǎng)保健提供一定的理論參考。

一、膠原蛋白的生物學(xué)功能

膠原蛋白是一種廣泛存在于機(jī)體皮膚、骨骼、內(nèi)臟、血管、肌腱、軟骨、關(guān)節(jié)中的起支撐、修復(fù)、止血、保護(hù)及免疫功能的人體含量最多的蛋白質(zhì)，占人體總蛋白質(zhì)的30%以上。膠原蛋白本身是構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，其三股螺旋結(jié)構(gòu)與交聯(lián)所形成的纖維或網(wǎng)絡(luò)可作為細(xì)胞增殖生長的依附與骨架，誘導(dǎo)其它細(xì)胞如上皮細(xì)胞在此增殖、分化，并為細(xì)胞的生長提供適當(dāng)?shù)奈h(huán)境。有研究表明：將可吸收的膠原海綿與人類成纖維細(xì)胞生長因子重組體結(jié)合，可以促進(jìn)小鼠坐骨神經(jīng)的再生。因此，膠原蛋白可應(yīng)用于創(chuàng)面的愈合與再生、損傷修復(fù)、神經(jīng)再生長、心臟瓣膜手術(shù)等。

膠原蛋白具有止血和抗氧化的功能。膠原蛋白可增強(qiáng)血管的彈性和強(qiáng)度，且與血液中的血小板通過粘附、聚集作用形成血栓從而參與止血的過程。膠原蛋白經(jīng)酶的定向降解后可形成一種具有抗氧化性的膠原多肽，可減少脂質(zhì)過氧化和自由基的產(chǎn)生，清除體內(nèi)自由基或減少自由基的產(chǎn)生，從而減少自由基對機(jī)體的損傷，延緩疲勞產(chǎn)生，預(yù)防疾病，延緩衰老。

膠原蛋白是人體軟骨組織的主要成分，占軟骨中總蛋白的80%。膠原蛋白將骨骼與肌肉相連，使得關(guān)節(jié)連接處的筋骨具有彈性、柔韌性，從而起到緩沖和保護(hù)人體膝蓋、關(guān)節(jié)等軟骨組織的作用。同時，膠原蛋白中的特殊氨基酸成分羥氨酸可將血漿中鈣質(zhì)運(yùn)輸至骨骼沉淀成骨鈣，讓骨骼更強(qiáng)健。因此，膠原蛋白是保護(hù)關(guān)節(jié)組織、增加骨密度、預(yù)防骨質(zhì)疏松，促進(jìn)骨骼強(qiáng)健的物質(zhì)基礎(chǔ)。

膠原蛋白可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬活性或胞飲作用來提高機(jī)體非特異性免疫防御功能。有實(shí)驗(yàn)證明：巨噬細(xì)胞與膠原蛋白結(jié)合，可將巨噬細(xì)胞的吞噬作用提高100%。同時，膠原蛋白可提升淋巴細(xì)胞的能力，使其分解產(chǎn)生血漿細(xì)胞，而血漿細(xì)胞能產(chǎn)生免疫球蛋白來提升人體抵抗外來微生物和變異細(xì)胞的能力。有研究表明：膠原蛋白可增強(qiáng)免疫力低下的小鼠T淋巴細(xì)胞的增殖功能、對NK細(xì)胞的殺傷活性也有增強(qiáng)作用。

二、膠原蛋白運(yùn)動食品對田徑運(yùn)動員生理機(jī)能的影響

1.促進(jìn)田徑運(yùn)動員骨骼強(qiáng)健

人體骨骼相互連接構(gòu)成人體骨架，其由30%的有機(jī)物和70%的無機(jī)物組成。有機(jī)物主要是蛋白質(zhì)，其中膠原蛋白占80%左右，其形成骨骼的基本框架對維持骨結(jié)構(gòu)的完整非常重要；無機(jī)物主要是填充在框架中的鈣、磷等礦物質(zhì)成分，其使骨堅(jiān)硬挺實(shí)。生成骨質(zhì)首先需要膠原蛋白，膠原蛋白和其他物質(zhì)交織形成膠原蛋白基質(zhì)網(wǎng)，然后，鈣、磷、等骨礦物質(zhì)以羥基磷酸鹽的形式沉積在膠原蛋白基質(zhì)網(wǎng)的空隙上，形成富有彈性而堅(jiān)硬的骨骼。因此，形成骨質(zhì)、提高骨密度，增加骨骼強(qiáng)度需膠原蛋白和鈣質(zhì)共同來完成。膠原蛋白被吸收后首先在軟骨積累，刺激軟骨細(xì)胞明顯增加合成細(xì)胞外大分子基質(zhì)，促進(jìn)人體成骨細(xì)胞增殖和減少破骨細(xì)胞生成，抑制破骨細(xì)胞的骨吸收作用，防止骨流失，從而調(diào)整骨骼構(gòu)成和骨骼重建，有效維持骨密度，擴(kuò)大骨皮質(zhì)面積，增加骨骼的堅(jiān)固性，促進(jìn)骨骼強(qiáng)健。有實(shí)驗(yàn)研究表明：膠原蛋白能改善絕經(jīng)后女性脊柱和股骨頸的骨密度，分別提高了4.2%和7.7%，且血液中骨形成的標(biāo)志性成分I型前膠原氨基端肽含量顯著提高?？诜z原蛋白后，破骨細(xì)胞含量下降，骨密度和骨的機(jī)械強(qiáng)度含量顯著增強(qiáng)，骨小梁的網(wǎng)狀微觀結(jié)構(gòu)明顯改善。

膠原蛋白除了在維持骨結(jié)構(gòu)中起著重要的作用，同時，它對鈣、磷等礦物質(zhì)的沉積起決定作用。當(dāng)人體缺乏膠原蛋白時，鈣質(zhì)不容易沉積到骨骼，而鈣質(zhì)是一種增強(qiáng)骨骼強(qiáng)度和增加軟組織硬度的重要物質(zhì)，因此，當(dāng)膠原蛋白攝入不足時易出現(xiàn)鈣流失所致的骨密度下降而導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松。骨膠原蛋白是鈣質(zhì)的“黏合劑”，骨膠原蛋白基質(zhì)網(wǎng)是鈣質(zhì)的“家”，結(jié)合了膠原蛋白，鈣質(zhì)才能更好地在骨骼上“安家”。同時，羥氨酸作為膠原蛋白中的特殊氨基酸可將血漿中鈣質(zhì)運(yùn)輸至骨骼沉淀成骨鈣，讓骨骼更堅(jiān)硬、強(qiáng)健。田徑運(yùn)動員服用膠原蛋白可以有效地補(bǔ)充高強(qiáng)度訓(xùn)練所流失的膠原蛋白，用以容納鈣質(zhì)等礦物質(zhì)形成骨質(zhì)，有助于預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥和加強(qiáng)運(yùn)動員損傷部位的愈合。

2.改善田徑運(yùn)動員關(guān)節(jié)疼痛

田徑運(yùn)動員由于長期高強(qiáng)度的承受重力沖擊或進(jìn)行過度屈伸等運(yùn)動方式易致關(guān)節(jié)軟骨損傷而引起關(guān)節(jié)疼痛，而膠原蛋白類運(yùn)動營養(yǎng)補(bǔ)充劑能明顯緩解關(guān)節(jié)疼痛，減少運(yùn)動員鎮(zhèn)痛藥的使用，改善其運(yùn)動靈活性，提升運(yùn)動能力。關(guān)節(jié)軟骨主要由59%的膠原蛋白、蛋白多糖（氨基多糖）和軟骨細(xì)胞等組成，在運(yùn)動過程中關(guān)節(jié)軟骨可緩沖震蕩和沖擊，減輕關(guān)節(jié)面的受力和摩擦，有效保護(hù)關(guān)節(jié)。膠原蛋白交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其是關(guān)節(jié)的支架，蛋白多糖（氨基多糖）等其他成分填在其空隙中，增加關(guān)節(jié)軟骨的硬度和強(qiáng)度。當(dāng)運(yùn)動致膠原蛋白加劇流失時，膠原蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松弛甚至發(fā)生斷裂，使得蛋白多糖（氨基多糖）等成分加速流失，關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生退行性變化，加劇骨與骨之間的摩擦，引發(fā)各種關(guān)節(jié)損失，導(dǎo)致關(guān)節(jié)疼痛。有研究數(shù)據(jù)顯示：運(yùn)動員口服膠原蛋白12周后，能明顯降低運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)疼痛的程度，且疼痛緩解率達(dá)88%。聯(lián)合補(bǔ)充膠原蛋白和鈣對關(guān)節(jié)疼痛的改善程度優(yōu)于單一補(bǔ)鈣。因此，膠原蛋白對改善田徑運(yùn)動員關(guān)節(jié)疼痛起著重要作用。這可能與人體口服膠原蛋白后，補(bǔ)充的Ⅱ型膠原蛋白和生成的氨基多糖能抵消軟骨組織的磨損和修復(fù)關(guān)節(jié)微損傷有關(guān)，只有充足的膠原蛋白、氨基多糖和鈣，才能不斷復(fù)原、重建、再生受損的關(guān)節(jié)軟組織，減少其退化和降解，減少由此引發(fā)的關(guān)節(jié)疼痛。同時，有實(shí)驗(yàn)顯示：給30名體育運(yùn)動員連續(xù)數(shù)月每天服用10 g膠原蛋白，將體內(nèi)氨基酸含量前后進(jìn)行對比，服用后氨基酸含量是服用前的6倍，尤其是脯氨酸、甘氨酸、羥脯氨酸含量顯著提高。對于軟骨重建、再生而言，充足的脯氨酸與甘氨酸是其基本條件，若高強(qiáng)度運(yùn)動后氨基酸供給不足，將會導(dǎo)致軟骨再生受阻、易致軟骨損傷，引發(fā)骨關(guān)節(jié)功能障礙和疼痛。

3.提高田徑運(yùn)動員肌肉力量

膠原蛋白能增加肌肉體積和收縮力，使機(jī)體具有更好的肌肉恢復(fù)性和適應(yīng)性。此作用的產(chǎn)生可能與以下幾個方面的原因有關(guān)：（1）膠原蛋白由于其氨基酸含有較多的氮原子及其分子量低，可以更好地維護(hù)氮平衡和體重；（2）膠原蛋白中含有合成肌酸的重要物質(zhì)甘氨酸和精氨酸，而肌酸被證實(shí)能增大肌肉表面積和增強(qiáng)肌肉相關(guān)機(jī)能。且膠原蛋白補(bǔ)充的時間和吸收動力學(xué)可以影響肌肉蛋白合成功效。一般認(rèn)為：補(bǔ)充時間最好在運(yùn)動前或運(yùn)動后3 h內(nèi)，這能強(qiáng)烈促進(jìn)合成和提高肌肉蛋白合成水平。研究表明，運(yùn)動后額外補(bǔ)充蛋白質(zhì)能夠顯著提升運(yùn)動后凈肌肉蛋白合成，減少肌肉蛋白分解，增加肌肉強(qiáng)度和力量。田徑運(yùn)動員需要在運(yùn)動后攝入蛋白質(zhì)來抵消運(yùn)動時的蛋白質(zhì)消耗，從而獲得蛋白質(zhì)正氮平衡、增加肌肉量和肌肉力量，以此來最大限度地發(fā)揮骨骼肌的適應(yīng)性反應(yīng)，收獲更佳的速度和耐力完成比賽。

4.促進(jìn)田徑運(yùn)動員創(chuàng)傷愈合

對田徑運(yùn)動員來說，出現(xiàn)皮膚、肌肉等組織創(chuàng)傷在所難免。膠原蛋白能促進(jìn)傷口止血和創(chuàng)傷愈合，而創(chuàng)傷發(fā)生后，必須先止血才開始傷口愈合。首先膠原蛋白聚集、活化、凝結(jié)血小板發(fā)揮止血機(jī)制；其次，膠原蛋白通過控制巨噬細(xì)胞而調(diào)節(jié)創(chuàng)傷愈合的進(jìn)程，其促進(jìn)肉芽組織生長并為新生組織提供適宜的自然環(huán)境，其降解產(chǎn)物羥基脯氨酸是機(jī)體修復(fù)細(xì)胞所必需的氨基酸，為創(chuàng)面修復(fù)提供營養(yǎng)物質(zhì)。膠原蛋白還能貯存、運(yùn)輸、促進(jìn)β-成纖維細(xì)胞生長因子和轉(zhuǎn)化因子β1等生長因子，而生長因子在組織修復(fù)、創(chuàng)傷愈合中起重要作用。在組織生長修復(fù)、器官再生中起重要作用，并能加速傷口愈合過程。一般情況下，創(chuàng)傷組織中膠原蛋白的含量會反映創(chuàng)傷愈合的程度。有數(shù)據(jù)顯示：給予急性創(chuàng)傷的小鼠不同濃度鹿茸膠原蛋白涂抹，高濃度鹿茸膠原蛋白小鼠的傷口愈合率較高，愈合程度與膠原蛋白的濃度正相關(guān)，且皮膚賴氨酸濃度亦與鹿茸膠原蛋白濃度正相關(guān)。

5.促進(jìn)田徑運(yùn)動員疲勞恢復(fù)，提高運(yùn)動耐力

運(yùn)動持續(xù)時間越長，強(qiáng)度越大，機(jī)體需要的能量就越多。蛋白質(zhì)作為三大產(chǎn)能營養(yǎng)物質(zhì)之一，發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)運(yùn)動訓(xùn)練失水過多、食欲不佳時，可為運(yùn)動員補(bǔ)充膠原蛋白、復(fù)合維生素等膳食營養(yǎng)，將有助于提高運(yùn)動員的能量利用率，增進(jìn)食欲，改善營養(yǎng)攝入不足，從而緩解體力疲勞，提高運(yùn)動耐力，增強(qiáng)運(yùn)動效果。

6.其他方面

有關(guān)文獻(xiàn)指出：當(dāng)運(yùn)動員能量消耗過多未得到足夠補(bǔ)充，易形成膳食紊亂，而能量攝入不足常伴發(fā)雌激素水平降低，導(dǎo)致月經(jīng)紊亂和骨質(zhì)疏松，這不僅影響女運(yùn)動員的生理機(jī)能而致運(yùn)動能力下降，還易導(dǎo)致應(yīng)力性骨折、骨裂而影響女運(yùn)動員身體健康。膠原蛋白除了能增加蛋白質(zhì)的攝入補(bǔ)充能量不足，還能延長和提高降鈣素的作用時間和強(qiáng)度，能預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松，提高骨密度，對預(yù)防女運(yùn)動員三聯(lián)綜合征大有裨益。

三、小結(jié)

膠原蛋白具有優(yōu)良的生物學(xué)特性，在多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。如作為醫(yī)學(xué)材料應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的傷口愈合、燒傷修復(fù)等；亦廣泛應(yīng)用于美妝產(chǎn)品中，能起到抗氧化、預(yù)防衰老的作用。膠原蛋白運(yùn)動食品近年來越來越被運(yùn)動營養(yǎng)領(lǐng)域所青睞，其在保護(hù)田徑運(yùn)動員骨、關(guān)節(jié)，止血、促進(jìn)創(chuàng)傷愈合，抗疲勞、增加肌肉力量等方面發(fā)揮重要作用，田徑運(yùn)動員除了需要科學(xué)持續(xù)性的運(yùn)動，亦需要個體化補(bǔ)充膠原蛋白運(yùn)動食品以期達(dá)到最佳的生理機(jī)能狀態(tài)，獲得更佳的運(yùn)動競技成績。