支鏈胺基酸與肌酸增補對耐力運動與瞬發力運動之貢獻
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(2) 表現（有氧作用）之潛在好處。此作用機制可歸因於運動期間增補之 BCAAs 的氧 化 (Paul, Gautsch, & Layman, 1998)，且肌肉中嘌呤核苷酸環 (purine nucleotide cycle, PNC) 提供了 BCAAs 降解脫氨後氨的可利用性，對於長時間運動時肌肉中 的能量代謝而言，血氨的管控扮演著重要的角色 (Terjung, 1994)。 肌酸與 BCAAs 於運動中蛋白質的代謝上，均有其可取之處，但作用之運動強 度則有所差異。事實上，許多運動皆涉及了無氧與有氧代謝二者，只是涉及之程 度有所差異，較不能明顯區隔為瞬發力或耐力運動。不同之運動項目，其運動能 源之需求與身體組成之標準不盡一致，故而無法以一概全地將一營養增補原則套 用於所有運動上。然而，如何調配或提供妥切的營養品或增補劑給運動選手作為 運動能源以提升運動成績，成為有趣且具挑戰之議題，因而引起了本研究之探討 動機。 瞬發力能源之補充，肌酸常為首選 (Williams, 2007c)，此於國內選手並不陌 生。至於耐力能源 BCAAs (Williams, 2007c) 之使用則不多見，其效果為何也無一 定論。事實上，肌酸與 BCAAs 增補之效果、利弊，乃至其對身體組成之影響，國 內、外文獻至今仍爭論不休，尚無定讞，故而仍須進一步之細加探討、深入研究。 因此，本研究擬藉由運動員分別增補 BCAAs 及肌酸，來探討二者對於耐力與 瞬發力運動之影響。. 第二節 研究目的. 本研究擬探究在實驗條件控制下，給予耐力與瞬發力運動刺激，支鏈胺基酸 與肌酸增補對於年輕男性運動員身體組成、生理代謝、運動表現之影響，以作為 徑賽教練及運動員選擇營養補充劑時之參考依據。 本研究之目的如下： 1. 探討支鏈胺基酸或肌酸增補，對於年輕男性運動員身體組成之影響。. 2.
(3) 2. 探討支鏈胺基酸或肌酸增補，對於年輕男性運動員進行耐力運動後，其血液及 尿液代謝物之影響。 3. 探討肌酸增補，對於年輕男性運動員進行瞬發力運動後，其運動表現、血液及 尿液代謝物之影響。. 第三節 研究問題. 根據前述，本研究提出下列問題： 1. 支鏈胺基酸或肌酸增補，對於年輕男性運動員身體組成之影響為何？ 2. 支鏈胺基酸或肌酸增補，對於年輕男性運動員進行耐力運動後，其血液及尿液 代謝物之影響為何？ 3. 肌酸增補，對於年輕男性運動員進行瞬發力運動後，其運動表現、血液及尿液 代謝物之影響為何？. 第四節 名詞定義. 本研究有關之名詞界定如下： 一、身體組成 本研究中所指的身體組成，係指身體組成分析儀 (Segmental Bioelectrical Impedance Analyzer, SBIA, InBody 3.0, Biospace Co., Ltd., Korea) 與超音波骨質分 析儀 (CUBA Clinical, McCue, Hampshire, England) 測量之結果。 二、耐力運動 本研究所指之耐力運動，係指運動強度為 65-70% HRRmax (maximum heart rate reserved，最大保留心跳率。65-70% HRRmax = [220－實際年齡－安靜心. 3.
(4) 跳]*[65-70%]＋安靜心跳) (Karvonen, Kentala, & Mustala, 1957) 之 60 分鐘耐力跑 步。 三、瞬發力運動 本研究所指之瞬發力運動，係指 100 公尺之衝刺跑步。 四、嘌呤代謝物 本研究中所指的嘌呤代謝物，係指血漿中次黃嘌呤與尿酸濃度之加總。. 4.
(5) 第二章 文獻探討. 第一節 人體能量代謝系統. 人體為了應付不同的狀況，將能量以不同形式（ATP、磷酸肌酸、醣類、脂質、 蛋白質等）儲存，這些形式的能量以不同的生化機制產生能量，以供肌肉的收縮、 鬆弛與移動所需，而這些能量代謝系統分為三大體系 (Williams, 2007b)： I. ATP-磷酸肌酸系統 (ATP-PCr system, phosphagen system)： 執行的是無氧動力 (anaerobic power) 或謂瞬發力，反應物為 ATP 與 磷酸肌酸之高能磷酸鍵，持續時間極短，約 5-10 秒，舉重與百米衝刺 (100 m) 即屬於此系統。 肌肉收縮時，必須仰賴 ATP 分解其高能磷酸鍵以提供能量，然而體 內 ATP 儲存量有限，若肌肉需要持續收縮，則需有其他能量來源產生 ATP 以供肌肉收縮。磷酸肌酸亦為儲存於肌肉中之高能化合物，當 ATP 被分解利用而產生 ADP 時，磷酸肌酸可快速地分解，提供能源，將 ADP 與無機磷再重新形成 ATP，因此磷酸肌酸具有協助肌肉再合成 ATP 之作 用。 II. 乳酸系統 (lactic acid system, anaerobic glycolysis)： 執行的是無氧耐力 (anaerobic capacity)，反應物主要是肌肉肝醣，持 續時間約 30-120 秒，可供 200-800 m 跑步之用。 當肌肉中磷酸肌酸消耗殆盡，此系統可快速產生 ATP 以供肌肉的持 續收縮。肌肉肝醣降解後，接著進行糖解作用 (glycolysis) 以形成 ATP， 若細胞有足夠氧氣，糖解作用之產物─丙酮酸 (pyruvate) 可進入粒線體 之克氏循環 (Kreb cycle, or tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)，以合成高 能化合物，此為有氧糖解作用 (aerobic glycolysis)。然而，當氧氣不足以 提供運動時之能量需求，或不足以維持大量的有氧糖解作用時，丙酮酸. 5.
(6) 除可藉由轉胺作用形成丙胺酸 (alanine, Ala) 外，也可形成乳酸，以提 供糖質新生作用 (gluconeogenesis) 所需之碳架，此形成乳酸之過程即為 無氧糖解作用 (anaerobic glycolysis)。 此系統產生之乳酸，為引起肌肉疲勞的主要物質 (Westerblad, Allen, & Lännergren, 2002)。由於乳酸會釋放氫離子，增加肌肉細胞內的酸性， 擾亂正常的細胞環境，不僅抑制糖解作用速率限制酵素─磷酸果糖激酶 (phosphofructokinase)，影響 ATP 之產生，細胞內酸性增加，亦干擾肌肉 收縮之酵素作用，影響肌肉收縮的能力 (Williams, 2007b)。 III. 有氧系統 (aerobic system)： 雖然有氧系統提供 ATP 之速率低於前二者系統，但藉由此系統可產 生大量的 ATP 。其執行的是有氧動力 (aerobic power) 與有氧耐力 (aerobic capacity)： (i). 有氧動力（或謂 aerobic glycolysis） ，反應物主要是肌肉肝醣、血糖 與肝臟肝醣，可供 5-10 km 跑步之用，持續時間可達兩小時。肌肉 肝醣被分解後，產生葡萄糖-6-磷酸 (glucose-6-phosphate)，經過糖 解作用產生丙酮酸，伴隨著氧氣存在時，丙酮酸穿越粒線體膜，經 由丙酮酸去氫酶 (pyruvate dehydrogenase) 催化進行去羧基作用 (decarboxylation)，形成乙醯輔酶 A (acetyl-CoA) 進入克氏循環以產 生能量。然而，人體醣之總含量不及體重之百分之一 (Williams, 2007a)，若要維持此有氧動力則需藉助於糖質新生作用，如此即需 要胺基酸之參與，如 BCAAs 即是。. (ii). 有氧耐力（或謂 aerobic lipolysis） ，反應物主要是肌肉三酸甘油酯 與脂肪組織三酸甘油酯，可供長時間之有氧運動，如 50-100 km 跑 步（超級馬拉松）之用。三酸甘油酯經脂解作用 (lipolysis) 分解成 脂肪酸 (fatty acid) 與甘油 (glycerol)；甘油可經血液循環至肝臟中 行糖質新生作用，脂肪酸可於粒線體中經 β-氧化 (β-oxidation) 而. 6.
(7) 形成乙醯輔酶 A，乙醯輔酶 A 隨後便能進入克氏循環。 Young 與 Munro (1978) 指出，由於肌動蛋白 (actin) 與肌凝蛋白 (myosin) 中含有大量的 3-甲基組胺酸 (3-methylhistidine, 3MH) （骨骼肌蛋白質合成時會使 組胺酸甲基化），當肌肉蛋白因能量不足或運動過度而分解的過程中，3MH 自細 胞肌肉釋出，且無法再循環利用以進行蛋白質合成，其經由尿液排出，故可收集 24 小時尿液之 3MH 排出量得以作為肌肉蛋白代謝轉換的指標 (Lee & Nieman, 2003; Williams, 2007c)。此外，3MH 排出量除了因個人肌肉量不同而有 10~20%之 個體差異外，亦會受飲食中肉類之攝取量影響 (Ballard & Tomas, 1983)。因為肉類 食物含有大量的 3MH 而易導致高估之結果，因此，當飲食受到嚴格控制時，測量 3MH 才有其意義。由於人類 24 小時之尿液收集著實不易，執行上有其困難，故現 今臨床上多以收集單次尿液 (spot urine) 進行分析。再者，尿中肌酸酐 (creatinine, Crt) 的濃度與身體之除脂體重 (fat-free mass, FFM) 成正比，且較不受飲食攝取及 腎臟再吸收的影響，代謝量較為穩定，故得以用來校正尿中代謝物之濃度（吳幸 娟等，2001）。因此，臨床上多以尿液中 3MH/Crt 所得之相對比值來探討肌肉蛋 白之代謝狀況，可以避免個體肌肉量之不同（胖或瘦）或因液體攝取量之多寡， 而導致之尿液濃度不同所造成的尿中 3MH 濃度上之差異 (Ballard et al., 1983；王 順正，1993)。 尿素 (urea) 是體內蛋白質代謝的排泄終極產物，可由尿液、血液及汗液中測 得 (Williams, 2007c)。此化合物來自胺基酸去胺的過程佔 95%以上，剩餘不足 5% 者則是酵素尿素酶 (urease) 作用所產生 (Carraro, Kimbfough, & Wolfe, 1993)。 Lemon、Deutsch 及 Payne (1989) 亦證實在長時間耐力運動後，尿素濃度顯著提升， 這可能是由於運動後體蛋白異化過程所造成。此外，Urhausen 與 Kindermann (2002) 指出，體內尿素濃度增加可作為蛋白質分解的指標，此現象可能表示肌肉使用過 度，或長時間的醣類耗損。故此，尿中尿素氮 (urinary urea nitrogen, UUN) 濃度則 可作為蛋白降解之指標 (Haralambie & Berg, 1976)。 骨基質中，95%是為膠原蛋白，而膠原蛋白中有 97%為第一型膠原蛋白 (type. 7.
(8) I collagen)，此第一型膠原蛋白由許多三股螺旋結構 (triple helix structure) 之絞鏈 (strand) 構成，膠 原 蛋白分子間 絞鏈則是 透過離胺酸 (lysine) 與羥基離胺酸 (hydroxylysine, HP) 之殘基 (residue) 形成的交叉連結 (cross-link) 以達鍵結之 效。成熟且穩定之膠原蛋白分子中，含有多量的 HP，當骨骼受到破壞或承受壓力 導致 HP 結構崩解下，約有 10%之 HP，由骨膠原中降解釋出於尿液中，因而尿液 中 HP 之濃度能作為骨膠原蛋白新陳代謝之指標 (Hernandez et al., 2005)。多年以 來 ， 定 量 尿 液 中 HP 之 濃 度 已 被 認 可 為 評 估 骨 分 解 作 用 (bone resorption) (Christenson, 1997) 及膠原蛋白降解 (Prockop & Kivirikko, 1967) 的方法之ㄧ。此 外，在許多評估骨質健康的方法中，定量超音波骨質測定儀 (quantitative ultrasound, QUS) 為操作方便、容易攜帶，且不具輻射及較便宜的檢測方法（施嘉美，2008）， 適合大規模的篩檢調查 (Zhu et al., 2007)。Zhu 等人 (2007) 亦指出，跟骨 QUS 之 測量目前已是篩檢成人之骨質疏鬆與評估骨折風險的良好工具。. 8.
(9) 第二節 支鏈胺基酸增補與運動表現. 支鏈胺基酸是人類的必要胺基酸，包含了白胺酸 (leucine, Leu)、異白胺酸 (isoleucine, Ile) 及纈胺酸 (valine, Val) 三者，需由飲食中獲得。大部分的必要胺基 酸在肝臟中代謝，然而，由於肝臟中代謝 BCAAs 的酵素活性低，因此來自於飲食 中之 BCAAs 須由非肝組織（如骨骼肌）所代謝。運動時骨骼肌為主要的能量消耗 處，且其中 BCAAs 氧化速率增加數倍 (Gibala, 2007)。此外，有研究指出 (McKenzie et al., 2000)，一急性的長時間運動增加骨骼肌中 BCAAs 的氧化速率，這可由其反 應之速率決定步驟的催化酵素 branched-chain 2-oxoacid dehydrogenase (BCOAD) 活性增加來證實。此則意味著運動時（特別是長時間之耐力運動），BCAAs 對於 骨骼肌的能量來源是相當重要的。 Tang (1996) 之研究發現，經過一週之極低熱量飲食 (very-low-calorie diet, VLCD, ~810 kcal/day) 及中低強度跑步運動後，我國選手於恢復期間內，血中 BCAAs 濃度顯著降低。這是由於持續運動時，血中 BCAAs 會逐步氧化供能而減 低其量，然而血中 BCAAs 濃度著實是反應肌肉中 BCAAs 之含量，肌肉中 BCAAs 量佔肌肉蛋白中必要胺基酸含量之 1/3 強 (Harper, Block, & Cree, 1983) ，故當其 量減少時，意謂著肌肉量 (muscle mass) 減少，這勢必削弱肌力 (muscle strength)， 而影響力量之生成 (force generation)，乃至影響運動之表現。 耐力運動容易導致運動性肌肉疲勞 (exercise-induced muscle fatigue)，此疲勞 的發生機制極為複雜，涉及了多種生理活動及其變化機制，依據這些生理活動發 揮作用的部位不同，將運動性疲勞區分為中樞疲勞（中樞系統）及肌肉疲勞（周 邊系統） 。導致肌肉疲勞之原因為肌肉肝醣量降低 (Williams, 2007b)、血乳酸過高 (Westerblad, Allen, & Lännergren, 2002)、氨 (NH3) 之堆積 (Banister & Cameron, 1990) 等。然而 NH3 之堆積也會影響中樞之恆定狀態。 至於中樞疲勞方面則可由牛津大學之生化學家 Eric Newsholme 所提出之中樞 疲勞假說 (central fatigue hypothesis) 解釋 (Newsholme, Blomstrand, & Ekblom,. 9.
(10) 1992)，簡言之：當血中游離色胺酸 (free-tryptophan, f-Trp) 與 BCAAs 之比值 (ratio of f-Trp/BCAAs) 增高時，有助於 f-Trp 通過血腦障壁 (blood/brain barrier, BBB)， 而代謝生成 5-hydroxytryptamine (5-HT)，5-HT 是抑制中樞神經系統功能的一種神 經傳導物質，可減少動物攝食量、增加睡眠等，當腦中 5-HT 量增加時，可能減少 運動神經輸出，引起中樞疲勞，導致肌力減退 (Yamamoto & Newsholme, 2000)， 因此干擾運動表現。正常情況下，血中之 Trp 大部份是與血清蛋白結合，僅游離態 之 f-Trp 得以通過 BBB，而這路徑是 f-Trp 與其他大型中性胺基酸共用的，尤其是 BCAAs。因此，當 BCAAs 濃度高時，則與 f-Trp 競爭此路徑，可干擾 5-HT 之生 成，因而減少中樞疲勞。但由於長期持續運動時，身體會燃燒肌肉中之 BCAAs 以 為能源 (Adibi, Krzysik, Morse, Amin, & Allen, 1974; Ahlborg, Felig , Hagenfeldt, Hendler, & Wahren, 1974)，使得血中 BCAAs 之濃度下降，減少了 f-Trp 之競爭對手， 有助於 f-Trp 通過 BBB 進入腦中。另外，血中游離脂肪酸 (free fatty acids, FFAs) 也 因長期持續運動導致體脂分解而濃度上升 (Tang, 2004)。FFAs 則會取代 Trp 於血 清蛋白中之位置，與血清蛋白結合而釋出 f-Trp 於血中，如此之加乘效果，使得 f-Trp/BCAAs 之比值增加，加速了 f-Trp 穿越 BBB 並利於 5-HT 之生成，導致中樞 疲勞，而影響運動效能 (Davis, 1995)。因此推論，若是在飲食中添加了 BCAAs， 減小 f-Trp/BCAAs 比值，則或可逆轉此途徑，更進而延長運動耐力。 Blomstrand、Hassmen、Ek、Ekblom 及 Newsholme (1997) 研究設計 7 位自行 •. 車運動員在進行 60 分鐘之 70% V Ο 2 （最大攝氧量）耐力運動期間，每 15 分鐘補 充 150-200 mL BCAAs 溶液 (7 g BCAAs/ L)，總攝取劑量為 90 mg/kg body weight， 結果顯示補充 BCAAs 可顯著減少運動自覺量表 (rating of perceived exertion, RPE) 得分與運動誘發之 f-Trp/BCAAs 比值。 Crowe、Weatherson 及 Bowden (2006) 研究指出獨木舟選手補充 Leu（45 mg/kg body weight/day，共 6 週） ，進行 10 秒之上肢無氧動力測試及 70-75%最大有氧功 率 (maximal aerobic power) 划船至衰竭，可顯著降低 RPE 得分、顯著延長衰竭時 間及增加上肢輸出功率，因此增補 Leu 或 BCAAs 可有效增進耐力運動表現及上肢. 10.
(11) 力量。 Tang、Lee 及 Hsieh 之研究 (1997) 結果顯示一次急性 (acute supplementation) BCAAs 之補充雖未能顯著延長運動耐力，但卻能讓攝食者運動較久方才衰竭；這 在運動競技場上些許之差異，則有可能影響到表現成績上之成敗，這是無法以「統 計未達顯著差異」之敘述來作評論的，因此有必要仔細來觀察探討。故而，Tang (2006) 接著又執行了為期兩週之 BCAAs 增補研究。此研究雖無顯著改善運動表現 及身體組成，但對體內之新陳代謝有著顯著的影響。由於進行耐力運動時，對於 ATP 之需求會增加肌肉中 BCAAs 之耗損，其研究同時指出增補之 BCAAs 可有效 地防止體蛋白分解作為能源，而沒有 BCAAs 增補者就只得藉助於肌肉中之 BCAAs 來供能，如此導致體蛋白分解，顯著增加了尿中 3MH、HP、UUN 之排除量。故 較長時間之 BCAAs 增補或可防止體蛋白流失，甚而提升運動表現。因此，本研究 擬設計 BCAAs 之增補，探討其對於耐力運動之影響，並與肌酸增補做一比較。. 11.
(12) 第三節 肌酸增補與運動表現. 肌酸 (α-methyl guandino-acetic acid, creatine) 是由精胺酸 (arginine)、甘胺酸 (glycine) 與甲硫胺酸 (methionine) 所構成，但不具有胜肽鍵 (peptide bond) 之結 構，故非蛋白質；其普遍存在於動物性食品中，人體亦可在肝臟、腎臟及胰臟中 自行合成肌酸（圖 2.1）。正常的情況下，一般健康人每日約需 2 克（此包括外源 性及內生性肌酸）以補充消耗的肌酸，而肌酸代謝後則以肌酸酐 (creatinine) 形式 由腎臟排出 (Harris, Söderlund, & Hultman, 1992)。. 圖 2.1 肌酸合成途徑。 資料來源：衍自 Paddon-Jones, Børsheim, & Wolfe (2004: 2890S)。. 12.
(13) 一位 70 公斤的男性，體內約含有 120~140 克的肌酸，其中有 95%存於骨骼肌 中 。 而 肌 肉 中 之 肌 酸 以 游 離 肌 酸 (40%) 及 磷 酸 肌 酸 (60%) 兩 種 形 式 存 在 (Williams & Branch, 1998)。肌酸是肌肉快速收縮時之重要能量來源，由於所含的 高能磷酸鍵之鍵能高於 ATP 之鍵能，故能於極短時間內，藉由磷酸肌酸與肌酸之 間的轉換，提供磷酸根使 ADP 再生為 ATP 以供能 (Mayes & Botham, 2006)，有利 於執行高強度、反覆訓練者短時間內之體力恢復，進而可增加其訓練量，如起跑 衝刺、游泳反身蹬牆等。 然而，體內合成與正常飲食中提供的肌酸量並不足以提供運動員所進行之反 覆高強度運動訓練之所需，但可透過營養補充劑來達到此需求。磷酸肌酸之高能 磷酸鍵不受體內消化酵素等之破壞，故可由口腔攝食、腸道吸收後，經血液循環 而送達肌肉細胞，一旦進入肌肉細胞，即可儲存、利用，數週後方才逐漸消失 (Williams, 2007c)。 肌酸增補作用 (creatine loading) 之於瞬發力運動者，有若肝醣超補作用 (glycogen loading) 之於耐力運動者 (Paddon-Jones, Børsheim, & Wolfe, 2004)。不同 的是，肝醣超補僅適用於重大之比賽與頂尖之選手，肌酸增補則可用於訓練與比 賽二者，且不限於頂尖之選手；臨床上，肌酸也被使用於增加病患之肌力、肌肉 量及運動量，有利於復健運動之執行 (Kley, Vorgerd, & Tarnopolsky, 2007)。 肌酸增補之作用機轉已有許多不同的機制被提出 (Bemben & Lamont, 2005)： I. 骨骼肌中磷酸肌酸濃度增加，在肌酸激酶 (creatine kinase) 催化下，有 助於 ADP 快速轉變成 ATP，特別是在高強度、短時間、反覆性之運動 下，例如衝刺、跳躍項目及舉重等 (Terjung et al., 2000)。 II. 其可促進粒線體及肌凝蛋白之間高能磷酸的傳遞，因此有利於肌凝蛋白 之間的接合，並可維持其張力 (Demant & Rhodes, 1999)。 III. 運動時，肌細胞內藉由肌酸激酶作用，磷酸肌酸水解消耗細胞內氫離 子，將 ADP 再磷酸化生成 ATP，因此肌酸具有緩衝細胞 pH 值改變的作 用 (Mesa, Ruiz, Gonzalez-Gross, Gutiérrez Sáinz, & Castillo Garzón,. 13.
(14) 2002)。 IV. 磷酸肌酸對於磷酸果糖激酶有一定程度的抑制作用，於劇烈的運動期 間，由於 ADP 磷酸化的需求，磷酸肌酸分解提供 ATP 再形成之能量， 因此降低了細胞內磷酸肌酸濃度，此減少了對於磷酸果糖激酶活性之抑 制作用，故促進糖解作用以快速產生 ATP (Demant & Rhodes, 1999)。 於運動增補上，較常用之肌酸增補方式為每日約 20-30 克肌酸單水合物 (creatine monohydrate)，分成四次服用，攝食 4-6 日後，接著是每日 3-5 克，為期 2-4 週，超出此量則會排泄於尿液中 (Paddon-Jones et al., 2004; Williams, 2007c)。 Paddon-Jones 等人 (2004) 認為肌酸對於肌力與身體組成之有利影響，依序可能 是：增加肌肉肌酸、增加訓練強度、較大訓練刺激、促進生理對於訓練之適應力。 Izquierdo、Ibañez、González-Badillo 與 Gorostiaga (2002) 研究增補肌酸對於肌 肉之瞬發力、耐力、疲勞、及衝刺表現等的潛在增能 (ergogenic) 作用。受試者為 19 位已受過阻力訓練的男性手球員，隨機分成肌酸組（n = 9；20 g/天，增補 5 天） 與安慰劑組 (n = 10)。肌酸組在增補後顯著增加蹲舉 1 RM（repetition maximum， 最大反覆次數）肌力，且在 60% 1 RM 仰臥推舉與 70% 1 RM 蹲舉至衰竭的最大反 覆次數表現上，顯著增加重覆次數和總功率；讓兩組受試者進行耐力性遞增負荷 的最大跑步測驗，兩組的運動表現並無顯著差異。因此，Izquierdo 等人認為短期 增補肌酸可顯著增加高度訓練手球選手的下半身最大肌力、上下半身之最大反覆 次數，但無法促進耐力性跑步表現。 Skare、Skadberg 和 Wisnes (2001) 將 18 位至少訓練 3 年以上之男性徑賽衝刺 選手隨機分成肌酸組（n = 9；20 g 肌酸 + 20 g 葡萄糖/天，增補 5 天）與安慰劑組 （n = 9；40 g 葡萄糖/天，增補 5 天） 。肌酸組在 100 公尺衝刺及重覆衝刺的運動表 現皆有顯著性的增加，而安慰劑組在增補前後之運動表現並無顯著差異。 Romer、Barrington 與 Jeukendrup (2001) 証實了增補肌酸可以促進高強度、間 歇性的運動表現。受試者為 9 位回力球員，進行雙盲、交叉 (crossover) 實驗。肌 酸增補劑量為 0.075 g/公斤體重/次，一日增補四次，共增補五日。此實驗之衝刺時. 14.
(15) 間以回力球訓練方式來測量，不論是服用肌酸或安慰劑者，衝刺時間皆有顯著性 地改善，但增補肌酸後之改善程度較安慰劑佳。 大部分肌酸增補之文獻著重於無氧或間歇性運動，較少有證據支持增補肌酸 對於超過三分鐘以上之運動有利。然而，Rico-Scanz 與 Marco (2000) 研究增補肌 •. 酸對於攝氧量 ( V Ο 2 ) 及在不同強度交替之運動測驗表現的影響。14 位男性受試 者隨機分成肌酸組（n = 7；20 g 肌酸/天，增補 5 天）及安慰劑組 (n = 7)。研究者 讓受試者於增補前後分別進行 30%及 90%最大功率 (peak power) 各 3 分鐘之交替 式強度運動測驗 (alternating intensity exercise) 直到衰竭。結果顯示，肌酸組有較 •. 大的 V Ο 2 與較低的血氨濃度，於運動終止時以及運動後 5 分鐘時，肌酸組血漿尿 酸濃度較低。此外，肌酸組之衰竭時間自 29.9±3.8 分鐘增加至 36.5±5.7 分鐘，至 於安慰劑組則無顯著改變。因此，研究者認為增補肌酸可藉由促進氧氣之利用與 呼吸鏈之氧化磷酸化，而增進此種不同強度交替進行之運動表現。 Bellinger、Bold、Wilson、Noakes 和 Myburgh (2000) 研究增補肌酸對於進行 1 小時腳踏車運動測驗期間之代謝的影響。研究者將 20 位受過訓練之耐力型自行車 選手隨機分成肌酸組（20 g 肌酸/天，共增補 7 天）與安慰劑組，於增補前後進行 1 小時腳踏車運動測驗。結果顯示，雖然肌酸組之肌肉切片樣本中肌酸濃度顯著增 加，安慰劑組則無顯著改變，但是在運動表現與血漿乳酸濃度方面，肌酸組並無 顯著改善。然而運動時，肌酸組之血氨濃度與次黃嘌呤 (hypoxanthine) 濃度均顯 著降低。因此研究者指出，肌酸的增補能改變持續性之高強度非最大運動 (sustained high-intensity submaximal exercise) 期間的代謝反應。其血漿數據顯示， 於此運動期間，肌肉內肌酸濃度之增加可能減少肌肉內腺嘌呤核苷酸降解。 肌酸之攝食會增加體水之滯留、乃至增加體重，部分也可能導源於體蛋白之 增生。Parise、Mihic、MacLennan、Yarasheski、及 Tarnopolsky 等人 (2001) 認為 短時間之肌酸增補可能對某些體蛋白有抗異化之作用。但是 Louis、Poortmans、 Francaux、Berre、及 Biosseau 等人 (2003) 則觀察到不同之結果，而認為快速之肌 酸增補，反而抑制了運動後蛋白質之增生。因此，Rennie 和 Tipton (2000) 認為在. 15.
(16) 健康人身上，運動與飲食二者對於合成體蛋白之刺激遠超過肌酸攝食後之作用。 至於肌酸增補之副作用較常見的為胃腸道方面之不適，可能是肌酸溶解程度 不佳所引起 (Mesa et al., 2002)。此外，有可能影響腎功能與肌肉功能異常，這或 許是過多水分滯留於肌肉中，稀釋了肌肉中之電解質濃度，因此體內液體之平衡 對肌酸增補是很重要的。但是傳聞之肌肉拉傷與痙攣則未有直接證據證實與肌酸 增補有關 (Bizzarini & De Angelis, 2004)。. 16.
(17) 第四節 嘌呤核苷酸 嘌呤核苷酸循 核苷酸循環 (Purine Nucleotide Cycle). 肌肉中 BCAAs 的燃燒會導致 NH3 之大量產生，這主要是由於骨骼肌中嘌呤 核苷酸環 (Purine Nucleotide Cycle, PNC) 之啟動 (MacLean, Spriet, Hultman, & Graham, 1991)。 PNC 主要於肌肉中執行，其功能為 (Lowenstein, 1972)： I.. 胺基酸作為能量時，NH3 之釋出途徑. II.. Adenine nucleotides (AMP, ADP, ATP) 相關濃度之調控途徑. III. 克氏循環中介物濃度之調整途徑 IV. 磷酸果糖激酶活性與糖解作用之控制途徑 V.. Phosphorylase b 活性之調節途徑. PNC （如圖 2.2 ）所 示由三 個酵素 先後催 化：adenylate deaminase (AMP deaminase) 、 adenylosuccinate synthetase 及 adenylosuccinase (adenylosuccinate lyase)，此循環於肌肉收縮中扮演著重要的角色 (Lowenstein, 1972)。AMP deaminase 是在高強度運動下，產生 NH3 之關鍵酵素 (Graham, Turcotte, Kiens, & Richter, 1997)，但 Broberg 與 Sahlin (1989) 則認為在人體肌肉裡，PNC 也參與著中強度之 耐力運動。另有研究 (Flanagan, Holmes, Sabina, & Swain, 1986) 指出，若阻斷此循 環中合成酶 (synthetase) 及裂解酶 (lyase) 反應，則與骨骼肌之功能不全有關。而 Lowenstein (1972) 則認為 PNC 會將胺基酸中胺基轉換為 NH3，如此不但有助於 ATP 之生成，同時也可增加了克氏循環之中介物。若是干擾了 PNC，則會影響克 氏循環之有氧能量代謝 (Flanagan et al., 1986)，這就會導致肌肉收縮功能之下滑 (Gibala, Young, & Taegtmeyer, 2000)。 Arinze (2005) 認為：PNC 在細胞質中執行，藉由天門冬胺酸 (aspartate, Asp) 進入此循環，最後以延胡索酸 (fumarate) 離開循環，其與粒線體中克氏循環之關 係，以及其氧化平衡、碳架之流向則如圖 2.2 所示。由於 PNC 所產生之延胡索酸 無法直接穿越粒線體內膜，因而無法直接進入克氏循環，因此延胡索酸必須先於. 17.
(18) 細胞質中轉換成蘋果酸 (malate)，再進入粒線體以參與克氏循環，有利於能量之產 生。. 圖 2.2 肌肉細胞中， 肌肉細胞中，嘌呤核苷酸循 嘌呤核苷酸循環 (Purine Nucleotide Cycle, PNC) 之執行， 之執行， 以及天門冬胺酸 、延胡索酸 (Fumarate) 之循環利用。 以及天門冬胺酸 (Aspartate)、 之循環利用。 以下三種酵素參與此循環代謝：1) adenylate deaminase (AMP deaminase)； 2) andeylosuccinate synthetase ； 與 3) adenylosuccinase (adenylosuccinate lyase)。整個循環的淨反應： Aspartate ＋ GTP ＋H2O → Fumarate ＋ GDP ＋ Pi ＋ NH3 天門冬胺酸進入此循環，並以延胡索酸離開循環。在肌肉運動時，藉由嘌 呤核苷酸環再產生 ATP。 資料來源：衍自 Lowenstein (1972: 384) 及 Arinze (2005: 166)。. 18.
(19) 當進行耐力運動時，肌肉持續耗能，增加 BCAAs 之氧化以供應能量，而當 BCAAs 進入 克氏 循 環前所 脫下 之胺 基， 則經由 PNC 之協 助 而生成 麩醯胺 (glutamine, Gln)， 並由肌肉釋出於腸道與腎臟 (Arinze, 2005)（如圖 2.3 所示） 。 Lowenstein (1972) 指出 NH3 之產生與肌肉作功、乃至血乳酸濃度 (Meyer, Dudley, & Terjung, 1980) 呈正相關，進一步來說則是肌肉之工作表現需藉由 NH3 之產生來 完成。然而，體內過多 NH3 之產生不僅易致疲勞，更會導致代謝性病變 (Garibotto et al., 2004)。故需轉換為其他之含氮物送出，如丙胺酸 (alanine, Ala) 與 Gln 即是。 於運動中之肌肉，其所產生之 NH3 藉由 glutamine synthetase 的催化下，與麩胺酸 (glutamate, Glu) 形成 Gln 以送出肌肉 (Lowenstein, 1972)，因此，肌肉並不會堆積 NH3，而是將之轉換成非毒性之 Ala 與 Gln 形式釋出。耐力運動後，肌肉釋出之胺 基酸中，Ala 與 Gln 含量高達 60-80%，然而在肌肉蛋白質裡，此二者卻僅佔 18% (Harper, Miller, & Block, 1984; Ruderman, 1975)。Harper、Miller、及 Block (1984) 即 言：肌肉中，來自 BCAAs 之 amino group 即被用以合成 Ala 與 Gln。事實上，這 二個胺基酸也正提供了 BCAAs 之氮基一個管道到肝臟以合成尿素 (Mallett, Exton, & Park, 1969)。這二個胺基酸分別也是肝與腎中，糖質新生作用的主要胺基酸先 質。所以衡量此二者在血漿中之濃度，有助於瞭解運動對肌肉恆定之影響。此外， 不僅是在健康者身上，PNC 對於 McArdle’s 病患之運動能源，也扮演著不可或缺 之角色。這是因為 McArdle’s 病患由於無法有效地使用肌肉肝醣作為運動能源，而 必需仰賴肌肉中之胺基酸，特別是 BCAAs，作為運動能源，因此該類病患之肌肉 於運動中會大量消耗 BCAAs. (Wagenmakers, Coakley, & Edwards, 1990)。此則提. 供了 PNC 與 BCAAs 代謝間之重要連結。 Arinze (2005) 與 Tang (2006) 提出肌肉中 BCAAs 之代謝與 PNC 之作用可能有 所互動（圖 2.3） 。BCAAs 對於肌肉中產生 Gln 的過程扮演了很重要的角色。由於 肌肉是將 BCAAs 進行轉胺作用的主要器官，來自於 BCAAs 轉胺作用的 Glu 隨後 可藉由天門冬胺酸轉胺酶 (aspartate aminotransferase) 催化產生 Asp 以進入 PNC 中，其後以 NH3 的形式離開 PNC，NH3 則被用來合成 Gln 離開肌肉細胞。. 19.
(20) 當肌肉細胞內 ATP 分解速率大於 ADP 再磷酸化 (rephosphorylation) 速率時， 即藉由 myokinase 作用，將兩分子 ADP 轉換成 ATP，並產生 AMP，AMP 則進入 PNC，因此導致細胞內腺嘌呤核苷酸池 (adenine nucleotide pool) 耗損，並產生肌 核苷單磷酸 (inosine monophosphate, IMP)及 NH3 (Lowenstein, 1990; Sahlin & Broberg, 1990)。IMP 進一步降解產生次黃嘌呤 (hypoxanthine)、黃嘌呤 (xanthine)、 及尿酸 (uric acid)。因此，血漿中這些嘌呤代謝物濃度提高，被認為可作為局部能 量缺乏的指標 (Sahlin, Tonkonogi, & Söderlund, 1998)。 文獻中 (Mujika & Padilla, 1997) 亦提出肌肉中肌酸之代謝與 PNC 可能有關。 該研究者認為，增補肌酸可增加肌肉中肌酸及磷酸肌酸之濃度，於運動時，磷酸 肌酸可促進 ADP 之再磷酸化形成 ATP，因此減少 ADP 降解成 AMP 而進入 PNC 中。且有數個研究亦觀察到增補肌酸並進行運動測驗後，血漿中次黃嘌呤 (Balsom, Ekblom, Söderlund, Sjödin, & Hultman, 1993) 及 NH3 (Birch, Noble, & Greenhaff, 1994; Greenhaff et al., 1993) 的濃度顯著較低，次黃嘌呤為 PNC 中間產物 IMP 之降 解物，而 NH3 則為 PNC 之淨生成物，此則顯示增補肌酸可藉由促進 ADP 形成 ATP， 降低 PNC 作用。. 20.
(21) 圖 2.3. 支鏈胺基酸是將胺基氮集中至嘌呤核苷酸循環的主要媒介。AAs：amino acids。 資料來源：衍自 Arinze (2005: 167)。. 21.
(22) 第五節 文獻探討總結. 由上述文獻探討可知，支鏈胺基酸對於耐力運動、肌酸增補對於瞬發力運動 之影響，以及 PNC 與 BCAAs、肌酸間之關係。但探究肌酸作用於耐力運動方面之 文獻較為受限 (Williams & Branch, 1998)，且也缺乏肌酸與支鏈胺基酸二者增補影 響之比較數據，因此關於此方面之比較與探討，仍須進一步地釐清。 為了探討增補 BCAAs 或肌酸以及耐力、瞬發力運動試驗對體蛋白及體水之影 響，身體組成之測量是必要的，此外，收集血液做葡萄糖、胺基酸及嘌呤代謝物 濃度之測量，以瞭解運動時肌肉作功、中樞疲勞之生理代謝狀況，分析血乳酸之 濃度以瞭解肌酸增補對間歇性反覆高強度運動所導致之周邊疲勞（肌肉疲勞）可 能之影響。由於耐力運動有可能會因脫水而導致血量之改變，這會影響到血中各 項指標之濃度，故需測定血球容積比 (hematocrit)，以此來校正運動前後血量之改 變。 測量 3MH、UUN 於尿中的排泄量，有助於探討本研究中耐力及瞬發力運動對 蛋白質或胺基酸降解之影響；然而，尿液中 3MH 之濃度，會受到攝食之肉量影響， 故應配合蛋奶素飲食控制，以避免非營養增補所致之影響。此外，測量尿液中 HP 之排泄量，則可探討耐力與瞬發力運動對於骨骼或膠原蛋白 (collagen) 之影響。 而血中 Asp（請見圖 2.2）濃度之定量，可瞭解其於運動供能中之角色。 Tang (2006) 之研究設計中，BCAAs 攝取之劑量及時程（12 g BCAAs/天，增 補 15 天，總劑量為 180 g） ，未造成受試者之不適，故本研究擬遵循其設計，可進 一步做前後之比較、驗證。肌酸之攝食劑量原擬遵循文獻所提 (Paddon-Jones et al., 2004)：先以每日 20 g 肌酸，服用 4-6 日，再以每日 5 g，服用 2-3 週（總劑量為約 187 g） ，但如此劑量與 BCAAs 之劑量略有出入，尤其是二者攝食時程顯著不同， 無法執行雙盲實驗，故仍是每人每日給予 12g 之肌酸，增補 15 天 （總劑量為 180 g） ； 每次攝食時程則與 BCAAs 相同，以茲比較。如此之肌酸攝食量也可與現有文獻之 肌酸攝食量做一比較，例如 Izquierdo 等人（總劑量為 100 g） 、Skare 等人（總劑量. 22.
(23) 為 100 g） 、Romer 等人（總劑量約為 110 g） 、Rico-Scanz 等人（總劑量為 100 g） 及 Bellinger 等人（總劑量為 140 g）之研究。但就運動試驗而言，肌酸為瞬發力能 源，為了與 BCAAs 做一比較，肌酸之運動試驗分為耐力與瞬發力二者，前後分別 執行。由於肌酸增補之效用會受到咖啡因之影響 (Hespel, Op’t Eijnde, & Van Leemputte, 2002; Vandenberghe et al., 1996)，故禁止受試者於實驗期間攝食含有咖 啡因之飲料或食物。 因此，本研究依據文獻資料設計研究方法，藉由身體組成測量與生化檢驗分 析，以探討支鏈胺基酸與肌酸增補對運動員於耐力及瞬發力運動後，其生理代謝 之影響為何，並比較之。. 23.
(24) 第三章 研究方法. 第一節 研究流程. 受試者招募 （篩選*條件符合且志願參加之男性運動員） (*大學徑賽校隊之健康男性) 研究說明 受試者同意書填寫 （本研究已通過人體試驗委員會之審查） 進行 BCAAs 增補 15 日 (1st Trial) 蛋奶素控制、身體組成及握力測量、BCAAs 增補劑攝取（12 g/天/ 人，共 15 天） 、耐力運動試驗（65-70% HRRmax 之 60 分鐘跑步） 、 血液及尿液檢體收集 淨空 5 日（含蛋奶素控制） 進行肌酸增補 15 日 (2nd Trial) 蛋奶素控制、身體組成及握力測量、肌酸增補劑攝取（12 g/天/人， 共 15 天） 、耐力運動試驗（65-70% HRRmax 之 60 分鐘跑步） 、血液 及尿液檢體收集 淨空 5 日（含蛋奶素控制） 進行肌酸增補 15 日 (3rd Trial) 蛋奶素控制、身體組成及握力測量、肌酸增補劑攝取（12 g/天/人， 共 15 天） 、瞬發力運動試驗（100 公尺衝刺） 、血液及尿液檢體收集. 檢體生化分析. 資料處理、統計分析. 24.
(25) 第二節 研究架構. 運動. 增補. 耐力運動. 支鏈胺基酸. 瞬發力運動. 肌酸. 營養代謝物. 身體組成. ‧血糖. ‧體重. ‧血乳酸. ‧三頭肌皮脂厚. ‧血中胺基酸. ‧體脂重. ‧血中次黃嘌呤. ‧除脂體重. ‧血中尿酸. ‧身體總水重. ‧尿中羥基脯胺酸. ‧骨量. ‧尿中 3-甲基組胺酸. ‧肌肉重. ‧尿中尿素氮 ‧尿中肌酸酐. 25.
(26) 第三節 研究對象. 招募國立臺灣師範大學及國立臺北教育大學徑賽校隊之健康男性（20.3±1.4 歲，174.0±6.0 公分，66.4±8.0 公斤），共 12 名，並召開受試者說明會，闡明已經 人體實驗委員會通過（附錄一）之研究內涵與聯絡事項，並簽署受試者同意書（附 錄二）。研究期間，受試者均不得使用任何藥物，並禁煙、酒、咖啡等。. 第四節 研究設計. 一、設計方式 本研究的增補方式採雙盲且相依樣本重複量數 (repeated-measures)之實驗設 計，共 3 個 Trials，分別為 BCAAs 與耐力運動、肌酸與耐力運動、及肌酸與 瞬發力運動。. 二、運動試驗 （一）1st Trial：BCAAs 增補與耐力運動 於增補 BCAAs 前後進行運動強度為 65-70% HRRmax (65-70% HRRmax=[220 －實際年齡－安靜心跳]*[65-70%]＋安靜心跳) (Karvonen, Kentala, & Mustala, 1957) 60 分鐘之耐力運動試驗，於操場跑道跑步，以心跳記錄器 (Polar AccurexPlusTM, Polar Electro Oy, Kempele, Finland) 監控心跳；試驗期間不提供 受試者飲水，僅允許以少於 50 毫升之冷開水漱口，漱口後須將開水吐出，不 得吞下。 （二）2nd Trial：肌酸增補與耐力運動 於增補肌酸後進行與 1st Trial 相同之耐力運動試驗（增補前運動試驗數值沿用 1st Trial 之基礎數值） 。. 26.
(27) （三）3rd Trial：肌酸增補與瞬發力運動 於增補肌酸前後進行百米衝刺之瞬發力運動試驗；於衝刺前熱身至少 30 分 鐘，以碼錶分別記錄受試者 50 公尺及 100 公尺之衝刺時間。. 三、增補方式 （一）BCAAs 攝取之劑量及時程 每人每日給予 12g 之 BCAAs (in capsules: leucine 54%, isoleucine 19%, valine27%)，一日給予三次（4 g/次，12 g/天），為期 15 日。 （二）肌酸攝取之劑量及時程 每人每日給予 12g 之肌酸 (in capsules: creatine monohydrate)，一日給予三次（4 g/次，12 g/天） ，為期 15 日。 （三）膠囊之發送 為便利雙盲研究之執行，兩種膠囊外型相同，並由研究執行者在未知膠囊內 容物之情況下，進行膠囊之分裝與發送，於期間也探詢、確認受試者之配合 遵循實況。. 四、飲食控制 於每個 Trial 運動試驗前兩日，受試者進行蛋奶素飲食控制 (CHO: 59±3%; Lipid: 26±3%; Protein: 15±1%; ~39 kcal/kg body weight)，再加上運動試驗當 日，共三日蛋奶素飲食控制。. 五、研究流程說明： 研究說明會後，12 名受試者取得個人資料，簽署同意書，即進行以下 3 個 Trials。 （以下敘述中，有圓圈之數字對應者為圖 3.1 所示之各 Trial 取尿、身體組成 測量、採血之有圓圈數字） ： （一）1st Trial：BCAAs 增補與耐力運動. 27.
(28) 蛋奶素飲食控制 2 天 (day 1~2)，第 3 日晨起空腹取尿、身體組成及握力測量、 採血1，蛋奶素早餐後 1 小時取尿、身體組成及握力測量、採血2，進行增補 前耐力運動試驗，運動後隨即取尿、身體組成及握力測量、採血3。次日 (day 4) 再進行晨起空腹取尿、身體組成及握力測量、採血4。休息 1 日 (day 5)， 進行蛋奶素飲食控制 2 天 (day 6~7) 後，隔日 (day 8) 早晨空腹取尿、身體組 成及握力測量、採血5；爾後，每人每日給予 BCAAs 膠囊，共增補 15 日 (day 8~22)，而於 day 20~21 進行蛋奶素飲食控制，day 22 晨起空腹取尿、身體組 成及握力測量、採血6，蛋奶素早餐後 1 小時取尿、身體組成及握力測量、採 血7，進行增補後耐力運動試驗，隨即取尿、身體組成及握力測量、採血8， 次日 (day 23) 再進行晨起空腹取尿、身體組成及握力測量、採血9，此為 1st Trial。 （二）2nd Trial：肌酸增補與耐力運動 於 1st Trial 結束，淨空 3 日後執行，但不作增補前耐力運動試驗，沿用 1st Trial 之增補前運動試驗數據為基礎值。蛋奶素飲食控制 2 天 (day 1~2)，第 3 日晨 起空腹取尿、身體組成及握力測量、採血1；爾後，每人每日給予肌酸膠囊， 共增補 15 日 (day 3~17)，而於 day 15~16 進行蛋奶素飲食控制，day 17 晨起 空腹取尿、身體組成及握力測量、採血2，蛋奶素早餐後 1 小時取尿、身體組 成及握力測量、採血3，進行增補後耐力運動試驗，隨即取尿、身體組成及握 力測量、採血4，次日 (day 18) 再進行晨起空腹取尿、身體組成及握力測量、 採血5，此為 2nd Trial。 （三）3rd Trial：肌酸增補與瞬發力運動 於 2nd Trial 結束，淨空 3 日後進行；蛋奶素飲食控制 2 天 (day 1~2)，第 3 日 晨起空腹取尿、身體組成及握力測量、採血1，蛋奶素早餐後 1 小時取尿、身 體組成及握力測量、採血2，進行增補前瞬發力運動試驗，運動後隨即取尿、 身體組成及握力測量、採血3。次日 (day 4) 再進行晨起空腹取尿、身體組成 及握力測量、採血4。休息 3 日 (day 5~7)，進行蛋奶素飲食控制 2 天 (day 8~9). 28.
(29) 後，隔日 (day 10) 早晨空腹取尿、身體組成及握力測量、採血5；爾後，每 人每日給予肌酸膠囊，共增補 15 日 (day 10~24)，而於 day 22~23 進行蛋奶素 飲食控制，day 24 晨起空腹取尿、身體組成及握力測量、採血6，蛋奶素早餐 後 1 小時取尿、身體組成及握力測量、採血7，進行增補後瞬發力運動試驗， 隨即取尿、身體組成及握力測量、採血8，次日 (day 25) 再進行晨起空腹取 尿、身體組成及握力測量、採血9，此為 3rd Trial。. 第五節 研究地點. 一、蛋奶素飲食控制：於臺灣師範大學人類發展與家庭學系之食物製備室（本 食物製備室配備完善，且已通過中餐乙、丙級廚師檢定之場所規格） ，由本 系大學部二至四年級之同學於研究者之指導下，設計與製備。 二、運動試驗、檢體取樣：臺灣師大校本部操場跑道、人發系營養生理實驗室。 三、身體組成測量、檢體生化分析：臺灣師大人發系營養生理、生化實驗室。. 29.
(30) 30.
(31) 第六節 研究工具與方法. 一、資料收集與測量方法 （一）生理結構分析 包括身體組成分析及骨質分析。 1. 身體組成分析：以身體組成分析儀 (Segmental Bioelectrical Impedance Analyzer, SBIA, InBody 3.0, Biospace Co., Ltd., Korea) 測定。受試者著寬 鬆、輕便的衣服，脫去鞋襪、除去身上之附件及飾品，立於身體組成分析 儀上，雙手各握傳導器、自然下垂並微微張開，以免碰觸軀幹而影響測量 之準確性，四肢計有八段與傳導器接觸以進行測量。測量項目包括：總體 重、肌肉重 (muscle mass, MM)、體脂重 (Fat mass, FM)、除脂體重 (Fat-free mass, FFM)、身體總水重 (total body water, TBW)、骨量 (bone mass, BM)、 三頭肌皮脂厚 (triceps skinfold thickness, TSF)。此體重測量精確度至 0.1 公斤。所有受試者之測量、均由有經驗之同一測量員執行，以避免不同測 量員所導致之人為誤差。 2. 骨 質 分 析 ： 跟 骨 廣 頻 超 音 波 衰 減 率 (calcaneus broadband ultrasound attenuation, CBUA) 由 超 音 波 骨 質 分 析 儀 (CUBA Clinical, McCue, Hampshire, England) 測定。受試者除去鞋襪，坐於有靠背之椅子上，測量 員在其腳踝之內、外側及跟骨下方塗傳導膠，受測腳靜置於踏板上測量， 兩腳分別檢測，並分別記錄慣用腳與非慣用腳之數值（慣用腳測定：請受 。每次使用前均先進行儀器之校正，所 試者隨意連續踢球 3 次以判定之） 有受試者之測量、均由有經驗之同一測量員執行，以避免不同測量員所導 致之人為誤差。. （二）握力測量 藉由握力器 (GRIP‧D, Takei, Japan) 進行測量。受試者直立，單手輕握著. 31.
(32) 握力器並自然下垂、微離軀幹，由測量員發令，受試者隨即一次用力握到 底，測量時勿須閉氣，測量範圍為 0~99.9 公斤，精確度至 0.1 公斤，兩手 分別進行測量，並紀錄慣用手與非慣用手之數值（慣用手測定：請受試者 隨意單手接取測量員所拋擲之物品 3 次以判定之） 。. ﹝三）心跳測量 以心跳記錄器 (Polar AccurexPlusTM, Polar Electro Oy, Kempele, Finland) 測 量心跳，以監控受試者於耐力運動中之心跳維持。. （四）運動表現測量 包括耐力運動表現及瞬發力運動表現 1. 耐力運動表現：採用由瑞典心理學家 Gunnar Borg (1998) 發展出來的運動 自覺量表 (Rating of Perceived Exertion Scale, RPE Scale)（附錄三） 。於耐 力運動後由同一測量員協助填答。 2. 瞬發力運動表現：以百米衝刺作為此測量結果。百米衝刺成績以計時器測 量，由技術熟練之徑隊教練進行測量，分別記錄 50 m 及 100 m 之衝刺時 間。. （五）檢體收集 檢體包括血液及尿液，全程採血、取尿各 23 次。 1. 採血：由領有醫技執照的醫護人員，於研究流程示意圖（圖 3.1）中指定 之採血時間，採集受試者之前臂靜脈血液約 7~8 ml，分別收集於空管或 sodium heparin 真空管中。收集到空管的血液先進行血球容積比之測量， 其餘隨後立即離心 15 分鐘 (150×g, 15℃)，取出上層之血漿，儲存於-80℃ 之凍箱，以待分析。 2. 取尿：空腹尿液之收集則為事前分發免洗杯及集尿管給受試者帶回，以便. 32.
(33) 收集晨起第一次如廁之中段尿液（前、後段尿液拋棄）；運動試驗前、後 尿液之收集則現場分發免洗杯及集尿管給受試者，同樣取中段尿液，所有 尿液皆倒入集尿管中約 7~8 mL，-20℃冷凍存放，以待分析。. （六）血球容積比 以無肝素之毛細管取全血後，置入血比容離心機 (Clay Adams 4207 QBC Centrifuge, Rankin Biomedical Corp., USA) 中離心 90 秒，並以血比容計數尺測 量之。原始數據參照下列公式進行血液校正：. Factor =. Hct 運動後 Hct 運動前. ，校正後數據＝原始數據÷Factor. 二、檢體生化分析 （一）血液 1. 血糖：以 glucose oxidase 方法測定 (Beckman Coulter Synchron LX20 Analyzer, Beckman Coulter Inc., Fullerton, California, USA)。其反應原理如 下： Glucose oxidase β-D-glucose＋O2. Gluconic acid＋H2O2 H2O. 利用貝克曼氧電極，進行氧氣速率法 (oxygen rate method)，氧氣消耗速率 與葡萄糖轉換成 gluconic acid 的速率相同，由氧氣消耗速率進而換算出葡 萄糖濃度。 2. 乳 酸 ： 以 lactate oxidase 方 法 測 定 (Beckman Coulter Synchron LX20 Analyzer, Beckman Coulter Inc., Fullerton, California, USA)。其反應原理如 下： Lactate oxidase L-Lactate＋O2. Pyruvate＋H2O2. 33.
(34) Peroxidase H2O2＋DCBSA＋4-AAP. Chromophore. 此反應中，lactate oxidase 將乳酸及氧轉換成丙酮酸 (pyruvate) 及 H2O2。 H2O2 形成後會與 dichlorobenzensulfonic acid (DCBSA) 和 4-aminoahtipyrine (4-AAP) 在 peroxidase 的催化下形成 chromophore。測量 chromophore 形成 時吸光值發生的改變，即可換算得知乳酸濃度。. 3. 胺 基 酸 ： aspartate 、 glutamine 、 alanine 、 valine 、 isoleucine 、 leucine 及 f-tryptophan 經 由 高 效 能 液 相 色 層 分 析 儀 (High-Performance Liquid Chromatography, HPLC; AccQ‧TAG 方法，Waters Corp., USA) 測定。 （1） 試劑： a. glutamine 之 stock 標準液：將 0.0219 g 之 glutamine 以二次蒸餾二次去 離子水 (distilled-diionized water, d. d. water) 定容至 25 mL，濃度為 6 µmole/mL。 b. aspartate、f-tryptophan 之 stock 標準液：將 0.0133 g 之 aspartate、0.0204 g 之 f-tryptophan 分別以 20 mM HCl 定容至 25 mL，濃度為 4 µmole/mL，再分別取 100 µL 加入 700 µL 之 20 mM HCl，稀釋後濃度 為 0.5 µmole/mL。 c. alanine、valine、isoleucine 及 leucine 之 stock 標準液：將 0.0089 g 之 alanine、0.0117 g 之 valine、0.0131 g 之 isoleucine 或 leucine 分別以 20 mM HCl 定容至 25 mL，濃度為 4 µmole/mL。 d. 移動液：Eluent A (AccQ‧TAG, Waters Corp., USA) 加入 d. d. water， 比例為 1：10 (v：v)。 e. 清洗液：acetonitrile (AS-1122, TEDIA Inc., USA) 加入 d. d. water，比 例為 3：2 (v：v)。 f. 衍生試劑：AccQ‧Fluor Borate Buffer 1 (AccQ‧1)、AccQ‧Fluor Reagent. 34.
(35) Powder 2A (AccQ‧2A)、AccQ‧Fluor Reagent Diluent 2B (AccQ‧2B) (Waters Corp., USA)。 （2） HPLC： 使用 3.9 × 150 mm (AccQ‧TAG, Waters Corp., USA) 之管柱，柱溫 37℃， 流速 1.0 mL/min 之條件下，以紫外線偵測器 (Tunable Absorbance Detector, Waters 486, Waters Corp., USA；波長 254 nm) 及螢光偵測器 (Scanning Fluorescence Detector, Waters 474, Millipore Corp., USA；激發波長 250 nm、放射波長 395 nm) 偵測吸光值。 （3） 步驟： a. 配製衍生試劑：乾熱器 (Barnstead/Thermolyne dri-bath, DB28125, USA) 預熱至 55℃，將 AccQ‧2A 試劑之粉末完全震盪至瓶底，先以 1 mL AccQ‧2B 試劑潤濕微滴管，再另取 1 mL AccQ‧2B 試劑加入 AccQ‧ 2A 瓶中，充分混合使之溶解均勻，將 AccQ‧2A 溶液放入預熱好之 乾熱器中加熱 (55℃, 10 min)，時間到後立即取出試液瓶，靜置冷卻 至室溫，方可進行衍生。 b. 胺基酸混合標準液取量如表 3.1。. 35.
(36) 表 3.1 血漿胺基酸混合標準液中各胺基酸 stock 標準液之取量 (µL)* 混合標準液 1. 混合標準液 2. 混合標準液 3. 混合標準液 4. 75. 150. 250. #. aspartate. 10. glutamine. 40. 400. 650. 850. alanine. 75. 250. 350. 750. valine. 25. 100. 350. 500. isoleucine. 15. 50. 100. 200. leucine. 15. 100. 200. 400. f-tryptophan. 40#. 50. 125. 200. d. d. water. 4780. 3975. 3075. 1850. 總體積 (µL). 5000. 5000. 5000. 5000. *. 配製混合標準液時，採用 stock 標準液之濃度分別為 aspartate、alanine、valine、isoleucine、. leucine、f-tryptophan：4 µmole/mL；glutamine：6 µmole/mL。d. d. water: distilled-diionized water。 #. 胺基酸 stock 標準液濃度為 0.5 µmole/mL。. c. 血漿回溫，離心 (Allegra X-22, Beckman Coulter, USA; 771×g, 15℃, 20 min) 後，取上層液 100 µL 與 100 µL 之 20 mM HCl 混勻後（以變性 沉澱血漿內之蛋白質，避免干擾待分析游離胺基酸之測量），放入微 量過濾離心管 (ultracel YM-10, 42407, Millipore, USA)，再進行離心 (10842×g, 20℃, 20 min)。 d. 離心後，取下層液 10 µL 與 10 µL 之 d. d. water 混和均勻後，分別加 入 60 µL 之 AccQ‧1 試劑與 20 µL 之 AccQ‧2A 試劑混和均勻（參考 標準液為取 10 µL 之混和標準液，分別加入 70µL 之 AccQ‧1 試劑與 20 µL 之 AccQ‧2A 試劑） 。 e. 將混和液置入 HPLC 分析專用之微量取樣瓶 (limited volume insert, LVI)，並將此放入預熱好之乾熱器中 (55℃, 10 min) 進行衍生，時間 到後立即取出樣品瓶，靜置冷卻至室溫，以 HPLC 測定血漿中七種胺. 36.
(37) 基酸之濃度。. 4. 嘌呤代謝物：hypoxanthine 及 uric acid 經由 HPLC 測定。 （1） 試劑： a. hypoxanthine 之 stock 標準液：以 1 mL 之 1 mol/L KOH 溶液溶解 0.0017 g 之 hypoxanthine，並用 d. d. water 定容至 25 mL，濃度為 0.5 µmol/mL。 b. uric acid 之 stock 標準液：以 42.5 mL 之 0.02 mol/L KOH 溶液溶解 0.0084 g 之 uric acid，再取此 uric acid 溶液 6 mL，加 d. d. water 1.059 mL 均勻混合，濃度為 1 µmol/mL。 c. 移動液：將 5.44 g 之 KH2PO4 以 2 L 之 d. d. water 溶解，配製濃度為 0.02 mol/L 之 KH2PO4 緩衝液，再以 10% H3PO4 調整至 pH 3.8。 d. 清洗液：methanol (MeOH) 加入 d. d. water，比例為 3：2（v：v） 。 e. 6% 及 5.77% 過氯酸 (HClO4, perchloric acid, PCA) 溶液。 f. 5% 氫氧化鉀 (KOH) 溶液。 （2） HPLC： 使用 4.6 × 250 mm（Atlantis T3, Waters Corp., USA）之管柱，柱溫 30℃， 流速 1.0 mL/min 之條件下，以紫外線偵測器偵測吸光值（同血漿胺基酸 測定） 。 （3） 步驟： a. 混合標準液取量如表 3.2。. 37.
(38) 表 3.2 血漿嘌呤代謝物混合標準液中各嘌呤代謝物 stock 標準液之取量(µL) * 混合標準液 1. 混合標準液 2. 混合標準液 3. 混合標準液 4. hypoxanthine. 200. 800. 1600. 2400. uric acid. 900. 2000. 4000. 7000. d. d. water. 8900. 7200. 4400. 600. 總體積（µL）. 10000. 10000. 10000. 10000. *. d. d. water：distilled-diionized water。. b. 血漿回溫，離心 (771×g, 15℃, 20 min) 後，取上層液 200 µL 與 400 µL 之 6% PCA 溶液混勻（以變性沉澱血漿內之蛋白質） （參考標準液為 取 200 µL 之混和標準液，加入 400 µL 之 5.77% PCA 溶液混勻，其後 步驟與血漿樣本相同） ，進行離心 (1750×g, 4℃, 5 min) ，取上層液 400 µL 與 350 µL 之 5% 氫氧化鉀溶液混勻後（以中和多餘的酸） ， 再度離心 (1750×g, 4℃, 5 min)。 c. 離心後，以注射器抽取上層液，注入過濾器 (Syringe Filter PVDF, 0.2 µm, Recenttec Co., Taiwan)，濾液置入 HPLC 分析專用之 LVI，以 HPLC 測定濃度。. 38.
(39) （二）尿液 1. 羥基脯胺酸 (hydroxyproline, HP) 與 3-甲 基組胺酸 (3-methylhistidine, 3MH)：利用 AccQ‧TAG 方法，以 HPLC 測定。 （1） 試劑： a. HP 之 stock 標準液：取 0.0131 g 之 HP，以 20 mM HCl 定容至 50 mL， 濃度為 2 µmole/mL。 b. 3MH 之 stock 標準液：取 0.0169 g 之 3MH，以以 20 mM HCl 定容至 25 mL，濃度為 4 µmole/mL。 c. 氫氧化鈉 (NaOH) 溶液：取 3.96 g 之 NaOH 試藥，以 d. d. water 定容 至 25 mL，濃度為 3.96 N。 d. 移動液：同血漿胺基酸測定。 e. 清洗液：同血漿胺基酸測定。 f. 衍生試劑：同血漿胺基酸測定。 （2） HPLC： 使用 3.9 × 150 mm (AccQ‧TAG, Waters Corp., USA) 之管柱，柱溫 37℃， 流速 1.0 mL/min 之條件下，以螢光偵測器偵測吸光值（同血漿胺基酸測 定） 。 （3） 步驟： a. 配製衍生試劑：同血漿胺基酸測定。 b. 胺基酸代謝物混合標準液取量如表 3.3。 表 3.3 尿液胺基酸代謝物混合標準液中各胺基酸代謝物 stock 標準液之取量 (µL)* 混合標準液 1. 混合標準液 2. 混合標準液 3. 混合標準液 4. HP. 20. 375. 1250. 1875. 3MH. 125. 250. 625. 1250. d. d. water. 4855. 4375. 3125. 1875. 總體積 (µL). 5000. 5000. 5000. 5000. *. HP：hydroxyproline；3MH：3-methylhistidine；d. d. water：distilled-diionized water。. 39.
(40) c. 尿液回溫，離心 (771×g, 20℃, 20 min) 後，取上層液 150 µL 與 300 µL 之 6 N HCl 混和均勻，置入預熱好之 110℃烘箱水解 3.5 小時，使羥基 脯胺酸得以分解成游離狀態，時間到後取出回溫，混和均勻，再度離 心 (771×g, 20℃, 20 min)。 d. 離心回溫後，取上層液 10 µL 與 10 µL 之 85.25%之 3.96 N NaOH 溶液 （係指將 3.96 N NaOH 溶液依 85.25：14.75 (v：v) 的比例與 d. d. water 稀釋後之溶液）混和均勻後，分別加入 60 µL 之 AccQ‧1 試劑與 20 µL 之 AccQ‧2A 試劑混和均勻（參考標準液為 100 µL 之混和標準液與 200 µL 之 20 mM HCl 混和後取 10 µL，再分別加入 70µL 之 AccQ‧1 試劑與 20 µL 之 AccQ‧2A 試劑） 。 e. 將混和液置入 HPLC 分析專用之微量取樣瓶，並將此放入預熱好之乾 熱器中 (55℃, 10 min) 進行衍生，時間到後立即取出樣品瓶，靜置冷 卻至室溫，以 HPLC 測定尿液中兩種胺基酸代謝物之濃度。. 2. 尿中肌酸酐 (creatinine, Crt)：以 Jaffe Reaction 方法，利用分光光度計 (Spectrophotometer, Spectronic Genesys5, Milton Roy, USA；波長 530 nm) 測 定，其原理是利用肌酸酐與鹼性苦味酸溶液 (alkaline picric solution) 進行 呈色反應以定量 (Butler, 1975)。 （1） 試劑： a. 2/3 N 硫酸 (H2SO4) 溶液。 b. 10%鎢酸鈉 (Na2WO4‧2H2O) 溶液。 c. 1.175%苦味酸 (picric acid；HOC6H2(NO2)3）溶液。 d. 10%氫氧化鈉 (NaOH) 溶液。 e. 反應試劑（鹼性苦味酸溶液） ：取 1.175%苦味酸溶液加入 10%氫氧化 鈉溶液，比例為 5：1 (v：v)（使用前新鮮配製，並避光以免變質） 。 f. 肌酸酐之 stock 標準液：取 0.0500 g 之 Crt，以 0.1 N HCl 定容至 50 mL，. 40.
(41) 濃度為 1 mg/mL。 g. 肌酸酐之稀釋液：取 1 mL Crt 之 stock 標準液，以 0.1 N HCl 定容至 100 mL，濃度為 0.01 mg/mL。 （2） 步驟： a. 配製尿液稀釋液：尿液回溫，取上層液 20 µL，再加入 980 µL 之 d. d. water 稀釋至 1 mL，之後依序加入 7 mL 之 d. d. water、1 mL 之 2/3 N 硫酸、1 mL 之鎢酸鈉溶液混合均勻後，離心 (771×g, 20℃, 20 min)， 備用。 b. 肌酸酐之稀釋標準液、尿液稀釋液及反應試劑鹼性苦味酸取量如表 3.4。. 表 3.4 肌酸酐稀釋標準液、尿液稀釋液及反應試劑鹼性苦味酸之取量 (µL)* 基準液. 標準液 1. 標準液 2. 標準液 3. 標準液 4. 待測樣品. Crt 稀釋液. 0. 200. 600. 1000. 1400. 0. 尿液稀釋液. 0. 0. 0. 0. 0. 2000. d. d. water. 2000. 1800. 1400. 1000. 600. 0. alkaline picric solution 總體積 (µL). 2500. 2500. 2500. 2500. 2500. 2500. 4500. 4500. 4500. 4500. 4500. 4500. *. Crt：creatinine；d. d. water：distilled-diionized water。. c. 依序取量（取量時需避光，以錫箔紙包住試管壁）並混勻，靜置 20 分鐘，再以分光光度計參考標準曲線測定待測樣品，求取尿中肌酸酐 之濃度（測定時仍需避光）。每個尿液樣本分別取二管上層液，作二 重複後，取兩次吸光值之平均值。. 41.
(42) 3. 尿液尿素氮 (urinary urea nitrogen, UUN)：利用貝克曼研發的酵素傳導速率 法 (Enzymatic Conductivity Rate Method) (Beckman Coulter Synchron LX20 Analyzer, Beckman Coulter Inc., Fullerton, California, USA) 進行測量。其反 應原理如下： O ∥. Urease 2NH +4 ＋HCO 3− ＋OH −. H2N-C-NH2＋3H2O. 4. 尿液酸鹼值：以酸鹼離子測定儀 (Ion Analyzer M-3000, Suntex Corp., Indianapolis, In, USA) 測定。步驟如下： （1） 尿液回溫後，上下混勻。 （2） 測定儀經標準液校正後，進行尿液酸鹼值之測定。 （3） 全部樣本測量完一次後，再測第二次，取兩次之平均值。. 第七節 第七節 統計分析. 所有數據經 SAS 統計套裝軟體（9.1 版，SAS Institute Inc., Cary, NC, USA）進 行分析，以平均數±標準差 (mesn ± SD) 呈現。本研究為重複樣本（但為相依事 件）分別進行 BCAAs 與肌酸營養增補，且是不同強度運動試驗之設計，故採單因 子重複量數變異數分析 (one-way repeated-measures analysis of variance) 之統計方 法來進行相同樣本於增補前後，尿液、身體組成、血液樣本等數據之分析，再以 Duncan’s multiple-range test 統計各項指標，當 p＜.05 時則具有顯著差異。增補前 後對應之相同測量點，則以配對 t 考驗 (paired t-test) 比較各項數據平均值之顯著 差異 (p＜.05)。以皮爾森相關係數及線性迴歸分析確認特定變數之間的關聯。. 42.
(43) 第四章 研究結果. 第一節 支鏈胺基酸、 支鏈胺基酸、肌酸增補與耐力運動. 一、身體組成與骨質分析 如同先前游泳者增補 BCAAs 之研究結果 (Tang, 2003)，在本研究中，BCAAs 增補並未影響受試者之身體組成；然而，不論 BCAAs 增補前後，60 分鐘之耐力跑 步 (65~70% HRRmax) 後顯著降低受試者之體重（表 4.1） 。但在耐力跑步後，受 試者 BCAAs 增補後之體重顯著高於增補前 (p＜.05)，至於除脂體重及身體總水重 並未受到 BCAAs 增補之影響而有所改變。肌酸增補後，顯著增加受試者之體重 (p ＜.05)，而除脂體重及身體總水重也有增加之傾向。在增補前，雙腳 BUA 之恢復 值均顯著較低 (p＜.05)，但 BCAAs 及肌酸增補後，雙腳 BUA 之恢復值則回復至 空腹基礎值。此外，BCAAs 增補後之慣用腳 BUA 恢復值顯著高於增補前之慣用 腳 BUA 恢復值 (p＜.05)。其它身體組成數據請參見附錄四、附錄五。. 二、運動表現分析 不論有無增補 BCAAs 或肌酸，對於耐力運動後自覺量表之等級皆無顯著影響 （表 4.2） 。BCAAs 及肌酸增補也未顯著改變受試者之握力（詳細數據請參見附錄 六） 。. 三、血液生化分析 不論 BCAAs 或肌酸增補前後，受試者之運動前血糖皆顯著最低 (p＜.05)（詳 細數據請參見附錄七、附錄八） ，可能是受試者於攝取醣類比例~60%早餐（主要供 應極濃稠之粥）後出現的胰島素反應 (insulin response) 所致，亦即出現“餐後反 應性低血糖”(postprandial reactive hypoglycemia) (Brun, Fedou, & Mercier, 2000)。 不論增補 BCAAs 或肌酸，對於血糖濃度皆無顯著影響。不論 BCAAs 或肌酸增補. 43.
(44) 前後，耐力跑步後之血乳酸濃度皆達到最高（圖 4.1） 。但在運動次日之恢復值， BCAAs 及肌酸增補後之血乳酸濃度皆顯著低於增補前之血乳酸濃度 (p＜.05)，且 均分別回復到其原有之空腹基礎值，其中肌酸增補後，血乳酸恢復值又顯著低於 BCAAs 增補後之恢復值 (p＜.05)。耐力跑步並未顯著改變血漿 BCAAs 濃度，而 在 BCAAs 增補後，血漿 BCAAs 濃度顯著高於增補前及肌酸增補後之 BCAAs 濃 度 (p＜.05)。不論 BCAAs 或肌酸增補，大多顯著降低血漿 f-Trp/BCAAs 比值 (p ＜.05)；肌酸增補後之運動次日血漿 f-Trp/BCAAs 恢復值顯著低於增補前血漿 f-Trp/BCAAs 恢復值及 BCAAs 增補後之血漿 f-Trp/BCAAs 恢復值 (p＜.05)。BCAAs 增補後，血漿 Ala 及 Gln 濃度之恢復值皆顯著低於增補前 (p＜.05)，其中 Gln 之恢 復值更顯著低於肌酸增補後 (p＜.05)。不論 BCAAs 或肌酸增補，其 Gln 基礎值皆 顯著低於增補前之基礎值 (p＜.05)；耐力跑步後，肌酸增補顯著降低 Gln 濃度 (p ＜.05)。BCAAs 與肌酸增補均有增加血漿 Asp 濃度之傾向。就耐力跑步前之 Asp 濃度而言，BCAAs 增補者顯著高於肌酸增補者 (p＜.05)，但二者均顯著高於增補 前耐力跑步前之 Asp 濃度 (p＜.05)。在耐力跑步後及恢復值，BCAAs 與肌酸增補 後之次黃嘌呤濃度皆顯著低於增補前 (p＜.05)。BCAAs 增補後，所有採樣點之尿 酸與嘌呤代謝物濃度皆顯著低於增補前 (p＜.05)。然而肌酸增補後，僅顯著降低基 礎值與耐力跑步前之尿酸與與嘌呤代謝物濃度 (p＜.05)，但在耐力跑步後尿酸與嘌 呤代謝物濃度則顯著增加(p＜.05)，且與增補前對應之採樣點並無顯著差異。就尿 酸與嘌呤代謝物濃度而言，於耐力跑步後或恢復值之採樣點，BCAAs 增補者均顯 著低於肌酸增補者(p＜.05)。 將空腹基礎值、運動前、運動後、及恢復值之四個採樣點整合後作統計分析， 發現 BCAAs 增補後，血漿中尿酸濃度與 Gln (r = 0.416, p <.001, n = 96)、次黃嘌呤 (r = 0.239, p <.05, n = 96) 之濃度呈正相關；但血漿尿酸與尿液 pH 值呈負相關 (r = -0.346, p <.001, n = 96)。血漿 BCAAs 濃度與 Asp 呈正相關 (r = 0.341, p <.001, n = 96)；Gln 濃度與 Ala 濃度呈正相關 (r = 0.480, p <.001, n = 96)。至於肌酸增補後血 液代謝物濃度之間相關性則未達顯著差異，然而發現血漿 Gln 濃度與尿液 3MH (r =. 44.
(45) 0.212, p <.05, n = 96)及 UUN (r = 0.275, p <.05, n = 96)之濃度呈正相關。. 四、尿液生化分析 不論 BCAAs 或肌酸增補，皆未顯著改變尿液中 HP 之濃度（圖 4.2） 。但肌酸 增補後尿液中 3MH 與 UUN 濃度大多顯著低於 BCAAs 增補者 (p＜.05)。肌酸增補 後大多顯著降低尿液 3MH 及 UUN 之濃度 (p＜.05)，但 BCAAs 增補後並未顯著改 變尿液 3MH 及 UUN 濃度，僅於在運動次日之 3MH 恢復值，BCAAs 增補後顯著 高於增補前 (p＜.05)。不論 BCAAs 或肌酸增補前後，耐力跑步後之 UUN 濃度顯 著最低 (p＜.05)，這可能是由於耐力跑步過程中，部份體內之尿素氮隨汗液流失而 導致此現象（詳細數據請參見附錄九、附錄十） 。. 第二節 肌酸增補、 肌酸增補、耐力與瞬發力運動. 一、身體組成與骨質分析 在耐力試驗中（表 4.3） ，肌酸增補導致受試者之體重顯著增加 (p＜.05)，並有 增加除脂體重及身體總水重之傾向。而在瞬發力試驗中，100 公尺衝刺前，增補肌 酸後之體重與增補前並無顯著差異，但在衝刺後之體重及次日之體重恢復值，增 補者顯著高於未增補者 (p＜.05)。兩個試驗中，體重改變統計上之不同結果可能是 由於兩試驗之間的淨空期不足所致，因為受試者訓練行程極為緊湊，無法設計較 長之淨空期。在耐力試驗中，肌酸增補後未顯著改變雙腳 BUA 數值；在瞬發力試 驗中，100 公尺衝刺後之非慣用腳 BUA 值為增補後顯著低於增補前 (p＜.05)。其 它身體組成數據請參見附錄十一。. 二、運動表現分析 肌酸有無增補對於耐力運動後自覺量表之等級無顯著影響（表 4.2） ，而其對. 45.
(46) 於 50 公尺或 100 公尺之衝刺時間亦無顯著改善（表 4.4） 。肌酸增補也未顯著改變 受試者之握力（詳細數據請參見附錄六） 。. 三、血液生化分析 在耐力與瞬發力試驗中，不論肌酸增補前後，受試者之運動前血糖皆顯著最 低 (p＜.05)，可能同樣是胰島素反應所致之餐後反應性低血糖。不論運動之類型， 肌酸增補對於血糖並無顯著影響（詳細數據請參見附錄十二） 。在肌酸增補前後， 血乳酸濃度皆在 100 公尺衝刺後達到最高值（圖 4.3） 。在耐力跑步之後，增補肌 酸後血乳酸之恢復值顯著低於增補前之恢復值 (p＜.05)，並回復到其基礎值。在耐 力試驗中，肌酸增補傾向於降低血漿 f-Trp/BCAAs 比值，但在瞬發力試驗中肌酸 增補後卻傾向於增加此比值。在空腹及耐力跑步前，肌酸增補後之血漿嘌呤代謝 物濃度分別顯著低於增補前 (p＜.05)。然而，肌酸增補之血漿嘌呤代謝物濃度卻於 耐力跑步後與恢復期顯著增加(p＜.05)，與增補前之對應採樣點並無顯著差異。在 瞬發力試驗中，肌酸增補有著降低血漿嘌呤代謝物濃度之傾向。肌酸增補顯著降 低空腹血漿 Gln 基礎值 (p＜.05)；而在耐力跑步後，肌酸增補後之血漿 Gln 濃度亦 顯著低於增補前 (p＜.05)。在耐力試驗中，血漿 Ala 濃度並未受肌酸增補之影響， 但在瞬發力試驗中，血漿 Ala 恢復值則為肌酸增補後顯著低於增補前 (p＜.05)。將 所有採樣點之數據整合進行統計分析，發現在耐力試驗中，血漿次黃嘌呤濃度與 尿液 3MH (r = 0.106, p <.05, n = 96) 濃度呈正相關。在瞬發力試驗中，同樣也發現 血漿次黃嘌呤濃度與尿液 3MH (r = 0.268, p <.05, n = 96) 濃度亦呈正相關。. 四、尿液生化分析 在耐力試驗中，肌酸增補並未顯著改變尿液 HP 濃度；但在瞬發力試驗中，肌 酸增補卻有著增加尿液 HP 濃度之傾向（圖 4.4） 。在 100 公尺衝刺後，肌酸增補後 之尿液 HP 濃度顯著高於增補前 (p＜.05)。在耐力試驗中，肌酸增補顯著降低尿液 3MH 及 UUN 濃度 (p＜.05)；但在瞬發力試驗中，肌酸增補僅有著降低 UUN 濃度. 46.
(47) 之傾向，至於 3MH 濃度則僅於空腹基礎值觀察到顯著降低之現象 (p＜.05)。不論 肌酸增補前後，耐力跑步後之 UUN 濃度顯著最低 (p＜.05)，此現象，同樣地，可 能是由於耐力跑步時，大量流汗所導致（詳細數據請參見附錄十三） 。. 47.
(48) 第五章 討論. 在本章中進行各個試驗合併探討，即合併探討 BCAAs 與肌酸增補對於耐力運 動之影響 (1st & 2nd trials)，以及合併探討肌酸增補對於耐力與瞬發力運動之影響 (2nd & 3rd trials)。由於 BCAAs 增補與耐力運動 (1st trial)、肌酸增補與瞬發力運動 (3rd trial) 之營養增補及運動類型皆不同，因此不宜進行合併討論。本研究同時探 討營養增補對於運動前後 PNC 活性之間的關連，但由於瞬發力運動時間過短，能 量供應與 PNC 及蛋白質代謝較無關，因此不進行瞬發力運動對於 PNC 影響之探討。. 第一節 支鏈胺基酸、 支鏈胺基酸、肌酸增補與耐力運動. 在耐力跑步後，BCAAs 增補對於體重及 BUA 維持有益，但對於身體組成 並無影響，與先前之研究一致 (Tang, 2003)，而肌酸增補對於 BUA 之維持亦可 能有益。然而，多數肌酸增補文獻指出肌酸增補後顯著增加體重 (Izquierdo, Ibañez, González-Badillo, & Gorostiaga, 2002; Kraemer & Volek, 1999; Volek, Duncan, Mazzetti, Staron, & Putuklan et al, 1999; Volek & Kraemer, 1996; Greenhaff, Bodin, Söderlund, & Hultman, 1996)、除脂體重 (Lehmkuhl, Malone, Justice, Trone, & Pistilli et al., 2003; Tarnopolsky, Parise, Yardley, Ballantyne, & Olatinji, et al., 2001) 及身體總水重 (Ziegenfuss, Lowery, & Lemon, 1998)。較常見之增補劑量為 每天增補 20 克肌酸，增補 4 至 6 日後即有效地增加肌肉肌酸及磷酸肌酸含量。 雖然本研究並未測量肌肉中肌酸與磷酸肌酸的含量，但在肌酸增補、耐力運動 試驗後，觀察到受試者之體重、除脂體重及身體總水重大多有所增加。此有別 於傳統之增補策略（12 克/天，共增補 15 天）顯然是有效的。當身體進行骨骼 或軟骨 (cartlige) 之生長、發展與修復時，細胞需要較多的能量以增生、分化、 並合成細胞外基質 (Gerber et al., 2005)。而這能量需求可藉由 ATP-PCr 系統、糖. 48.
(49) 解作用及氧化磷酸化作用提供。增補前，於耐力運動後之恢復期，雙腳 BUA 數 值未能回復至其原有之基礎值。然而，不論是 BCAAs 或肌酸增補後，恢復期之 雙腳 BUA 數值回復至其原有之基礎值，可能之作用機制為在恢復期間，二者增 補同樣提供額外的能源，以供應體內修復組織時之能量，使得進行耐力運動後 之恢復期間，可以順利回復雙腳之 BUA 數值。 乳酸與 Ala 皆與能量代謝期間之糖解作用有關。乳酸是無氧糖解之產物， Ala 主要來自於肌肉中糖解作用另一產物─丙酮酸。運動後至次日恢復時，增補 BCAAs 後，其血中乳酸與 Ala 濃度低於增補前；而增補肌酸後，其恢復期之乳 酸濃度亦低於增補前，顯示 BCAAs 及肌酸增補減緩運動員體內之糖解作用。其 可 能 之 機 制 為 BCAAs 於 運 動 期 間 對 於 肌 肉 肝 醣 具 有 節 省 之 作 用 ， 此 與 Blomstrand、Ek、及 Newsholme (1996) 之研究結果相符；而增補肌酸提供運動 能源，也可降低耐力運動期間對於醣類能源之依賴。此外，增補 BCAAs 及肌酸 之乳酸的恢復值濃度均分別回復至基礎值，然而增補前恢復期之乳酸濃度則未 回復至基礎值。因此，在耐力運動時，BCAAs 與肌酸增補是可節省肌肉之肝醣。 BCAAs 增補可藉由提供外源性 BCAAs 以提高其血漿濃度，進而降低 f-Trp/BCAAs 比值，預防中樞疲勞之產生。針對肌酸與中樞疲勞之相關研究則較 缺乏，在本研究中，肌酸增補後亦降低血漿 f-Trp/BCAAs 比值，可能機制尚未 被探討，但此結果仍提供了肌酸增補可能預防中樞疲勞之參考。 Hadjicharalambous、Kilduff、及 Pitsiladis (2008) 針對肌酸增補之於大腦血清素 與多巴胺 (dopamine) 之影響進行研究，研究者讓受過耐力訓練之受試者在高溫 (30.3 ± 0.5 °C) 的環境中進行運動至衰竭，結果顯示，肌酸增補降低血漿 f-Trp 濃度以及 f-Trp 與酪胺酸 (tyrosine, Tyr) 之比值，但並未影響血漿 f-Trp 與大型中 性胺基酸（large neutral amino acids，包括 Tyr、苯丙胺酸、BCAAs）之比值。研 究者認為，肌酸增補對於運動過程中大腦血清素與多巴胺作用，扮演了調節者 的角色，但更深入之作用機制探討仍須進一步研究證實。本研究中亦觀察到 BCAAs 或肌酸增補後，有降低血漿 f-Trp 濃度之傾向。研究 (Curzon, Friedel, &. 49.
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