IR:Item 987654321/4555
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(2) 論文名稱：在運動前補充碳水化合物及支鏈胺基酸對於急性 低氧環境下耐力表現之影響 院校組別：國立臺灣體育大學（臺中）競技運動學系碩士班 畢業時間及提要別：九十七學年度第二學期碩士學位論文題 要 研究生：邱志暉. 在運動前補充碳水化合物及支鏈胺基酸對於急性低氧 環境下耐力表現之影響 摘要 補充碳水化合物可能會藉由增加外源性碳水化合物氧化 率等好處使得耐力運動表現提升，而補充支鏈胺基酸可能會 在長時間運動後期藉由延緩中樞神經疲勞，增加運動表現， 不過研究大多都在常氧下進行，在急性低氧刺激使得代謝上 發生改變後可能會有不同的結果。因此本研究目的為探討急 性低氧環境下補充碳水化合物以及支鏈胺基酸，對於耐力運 動表現以及其生理指標的影響。以七名平時有運動習慣，但 是沒接受正式訓練的健康男性大學生為研究對象，分成補充 1 2 克 的 支 鏈 胺 基 酸、1 2 克 的 支 鏈 胺 基 酸 加 上 7 5 克 的 葡 萄 糖、 75 克 的 葡 萄 糖 以 及 安 慰 劑 等 四 組，在 急 性 低 氧 環 境 下 的 運 動 前 一 小 時 補 充。隨 後 進 行 9 0 分 鐘 5 0 % 最 大 攝 氧 量 的 腳 踏 車 運 動 ， 之 後 緊 接 著 進 行 85%最 大 攝 氧 量 的 運 動 表 現 測 試 直 到 衰 竭，並在整個實驗期間採集血液樣本。結果顯示四組的運動 表 現 並 沒 有 顯 著 的 差 異（ 運 動 表 現 測 試 ： B C A A 組 3 5 3 . 4 ± 8 4 . 2. I.
(3) 秒 ； BCAA+GLU 組 340.9±90 秒 ； GLU 組 407±77.3 秒 ； 安 慰 劑 組 2 9 1 . 6 ± 4 2 . 9 秒 ）。 血 漿 中 胰 島 素 的 濃 度 為 B C A A + G L U 組 顯 著 大 於 B C A A 組 ( p = 0 . 0 0 8 ) 以 及 安 慰 劑 組 ( p = 0 . 0 0 4 )。 游 離 脂 肪 酸 濃 度 則 是 B C A A 組 顯 著 大 於 葡 萄 糖 組 ( p = 0 . 0 1 2 )。 血 糖 濃 度 B C A A + G L U 組 顯 著 大 於 B C A A 組 ( p = 0 . 0 2 )。 血 漿 中 氨 的 濃 度，以及運動期間脂肪氧化率以及碳水化合物氧化率四組間 也是沒有顯著的差異。研究結果顯示，在急性低氧下補充碳 水 化 合 物 以 及 支 鏈 胺 基 酸，對 於 運 動 表 現 並 沒 有 顯 著 的 影 響。. 關鍵詞：中樞神經疲勞、運動表現、急性低氧、血清素. II.
(4) The effect of carbohydrate and Branched-chain amino acids supplementation on endurance performance in hypoxia environment Abstract. Carbohydrate supplementation may improve endurance performance through increasing exogenous carbohydrate o x i d a t i o n d u r i n g e x e r c i s e . S i m i l a r l y, b r a n c h e d - c h a i n a m i n o acids (BCAAs) supplementation may delay the central nervous from being fatigue at the end of exercise, and improve endurance exercise performance. Since the previous studies were performed at sea level, there may have a different result on physiological and metabolism response for acute hypoxia environment. The purpose of this study was to determine whether carbohydrate and BCAAs supplementation could alter exercise performance and physiological response in an acute hypoxia condition. Seven healthy college male subjects completed 4 experimental trials. They ingested either 12 g of B C A A s ( B C A A g r o u p ) , 、1 2 g B r a n c h e d - c h a i n a m i n o a c i d s p l u s 75g glucose (BCAA+GLU group)、. 75g glucose (GLU group). and placebo (PLA group) 1 hour before exercise in acute h y p o x i a , r e s p e c t i v e l y. S u b j e c t s e x e r c i s e d a t 5 0 % V O 2 m a x o n cycle erogmeter for 90 minutes, and then increased the intensity to 85% VO2 max exercised to exhaustion. The result shown that there were no difference on exercise performance. III.
(5) between 4 trials (85% VO2 max to fatigue: BCAA trial 353.4± 84.2 seconds, BCAA+GLU 340.9±90 seconds, GLU 407±77.3 seconds, PLA 291.6±42.9). Blood insulin concentrations were significant higher in BCAA+GLU compared to BCAA (p=0.008) a n d P L A ( p = 0 . 0 0 4 ) . N E FA c o n c e n t r a t i o n s w e r e s i g n i f i c a n t higher in BCAA than that of GLU (p=0.012). Blood glucose concentrations were significant higher in BCAA+GLU than that of BCAA (p=0.02). There were no differences in plasma NH3 concentration、 fat oxidation rates and carbohydrate oxidation rates during exercise between 4 trials. The current results suggested ingestion carbohydrate and BCAAs did not alter endurance performance in acute hypoxia environment.. K e y Wo r d s： c e n t r a l n e r v o u s f a t i g u e、 e x e r c i s e p e r f o r m a n c e 、 acute hypoxia、 serotonin. IV.
(6) 謝. 誌. 很難想像兩年的時間就這樣過去了。在這兩年中，我居 然從一個怎樣也不會主動念書，死也不肯讀英文的人，變成 會 自 動 自 發 的 讀 英 文 paper， 雖 然 一 開 始 真 得 很 辛 苦 ， 不 過 我還是完成了兩年的研究所課業以及論文，真不敢相信人的 可塑性是那麼的高。 在研究所的生活中，我最感謝我的指導老師巫錦霖老 師。他為了我們這些研究生付出了太多的心血，花很多時間 改論文，儀器出問題時幫我們解決，幫我想實驗讓我可以去 葡萄牙發表，還在葡萄牙請我們吃一個奶油球要一歐元的晚 餐，甚至犧牲自己的時間來幫我們抽血，對研究要求很高卻 從不出現責備的言語，做了太多讓我們很感動的事，對他的 感謝不是用文字可以形容的。 除此之外，我也要感謝張振崗老師。其實一開始還頗怕 他的，因為他總是擺著一張酷酷的臉，不過這段時間相處下 來，才發現那只是他的形象，事實上他有著跟小熊維尼一樣 的笑容，溫柔且細心的內在，更沒有一點架子。在運科中心 的時間裡，巫老師不在的時候總是一直麻煩著他，非常感謝 張老師在這段時間內的指導。 在兩年待在運科中心的日子裡，我要特別感謝我的研究 夥 伴 -漢 斯。感 謝 他 和 我 一 起 做 了 兩 年 的 研 究，一 起 面 對 儀 器 出問題，一起去葡萄牙遇到扒手，也是他在實驗出狀況時總 是挺身而出，解決問題。也要感謝陪我兩年在運科中心的夥 伴兼受試者們，洋蔥、勳哥、仁傑、易辰、維哲學長，以及 實驗中幫助我最多的維修學姐，還有不知不覺從學妹變成山. V.
(7) 寨老闆的玫蕙，感謝你們，你們辛苦了。還有感謝研究所班 上 的 同 學 ， 特 別 是「 水 電 公 會 」的 成 員 ， 家 銘 、 豪 哥 和 賴 打 ， 感謝他們讓我的研究所生活過得多采多姿。除此之外還有協 助我修改論文的書寧及燕螢學姐，和其他沒提到名字的同學 們，非常感謝大家的協助。 最後，我要感謝我的爸媽和我的女朋友，讓我可以沒有 經濟壓力，沒後顧之憂的完成研究所的學業，因為你們在被 後默默的付出，我今天才能夠拿到之前想都不敢想的碩士學 位。還有沒有提到名字，卻總是在背後幫助我的各位，謝謝 你們。. VI.
(8) 目錄 摘 要 .......................................................................... I Abstract .................................................................. III 圖 表 目 錄 ................................................................... V 表 格 目 錄 .................................................................. VI 第壹章. 緒 論 ............................................................ 1. 第貳章. 文 獻 探 討 ...................................................... 3. 第 一 節 、 補 充 碳 水 化 合 物 對 於 耐 力 運 動 表 現 的 影 響 ... 3 第 二 節 、 補 充 支 鏈 胺 基 酸 對 於 耐 力 運 動 的 影 響 ......... 11 第參章. 研 究 方 法 與 步 驟 ............................................. 19. 第 一 節 、 實 驗 設 計 ............................................... 19 第 二 節 、 實 驗 對 象 ............................................... 19 第 三 節 、 實 驗 步 驟 ............................................... 19 第 四 節 、 飲 料 和 安 慰 劑 的 補 充 ............................... 20 第 五 節 、 急 性 低 氧 的 介 入 ..................................... 21 第 六 節 、 腳 踏 車 耐 力 測 試 ..................................... 21 第 七 節 、 血 液 樣 本 的 採 集 與 分 析 ............................ 22 第 八 節 、 統 計 方 法 ............................................... 25 第肆章. 結 果 ............................................................. 27. 第伍章. 討 論 ............................................................. 30. 第 陸 章 、 參 考 文 獻 ..................................................... 54. IV.
(9) 圖表目錄 圖表. 1、 運 動 到 衰 竭 的 時 間 ........................................ 41. 圖表. 2、 胰 島 素 的 濃 度 變 化 。 ..................................... 42. 圖表. 3、 血 糖 的 濃 度 變 化 。 ........................................ 43. 圖表. 4、 游 離 脂 肪 酸 的 濃 度 變 化 。 ............................... 44. 圖表. 5、 甘 油 的 濃 度 變 化 。 ........................................ 45. 圖表. 6、 氨 的 濃 度 變 化 ............................................... 46. 圖表. 7、 運 動 期 間 脂 肪 氧 化 率 變 化 。 ............................ 47. 圖表. 8、 運 動 期 間 脂 肪 氧 化 率 的 曲 線 下 面 積 .................. 48. 圖表. 9、 運 動 期 間 碳 水 化 合 物 氧 化 率 變 化 ..................... 49. 圖表. 10、 運 動 期 間 碳 水 化 合 物 氧 化 率 曲 線 下 面 積 .......... 50. 圖表. 11、 血 漿 中 支 鏈 胺 基 酸 濃 度 。 ............................. 51. 圖表. 12、 運 動 期 間 的 心 跳 率 變 化 ................................ 52. 圖表. 13、 運 動 期 間 的 血 氧 飽 合 度 變 化 .......................... 53. V.
(10) 表格目錄 表格. 1、 補 充 碳 水 化 合 物 對 耐 力 運 動 表 現 的 影 響 ............ 34. 表格. 2、 補 充 支 鏈 胺 基 酸 對 耐 力 運 動 表 現 的 影 響 ............ 37. 表格. 3、 受 試 者 基 本 資 料 ........................................... 40. VI.
(11) 第壹章. 緒論. 一、研究背景 如何在長時間運動下依然能夠維持較高的能量輸出一直 是個重要的研究課題。補充碳水化合物對於長時間的運動來 說，可以維持較高的血糖平衡，並增加外源性的碳水化合物 供運動中使用，因而提升運動表現。而支鏈胺基酸 （ branched-chain amino acid, 簡 稱 BCAA） 的 補 充 則 會 和 色 胺 酸 （ Tryptophan） 競 爭 進 入 血 腦 障 壁 ， 而 減 少 血 清 素 （ serotonin） 的 產 生 ， 藉 以 減 緩 中 樞 神 經 的 疲 勞 而 增 加 耐 力 運動表現。. 在低氧環境下，會造成能量代謝上的改變，朝向使用更 多的碳水化合物作為能量的來源。然而，在低氧環境補充碳 水化合物會造成嚴重的血氧飽和度降低，以及過度換氣等痛 苦 的 現 象 ， 因 此 不 一 定 能 夠 增 加 運 動 的 表 現 。 而 BCAA 的 補 充則或許依舊可以藉由延緩中樞神經提升運動的表現，然而 仍需要更多的研究去證實這一點。. 在 急 性 低 氧 環 境 下 補 充 碳 水 化 合 物 及 BCAA 是 否 可 以 增 加長時間的耐力運動表現目前還有待更多的研究去證實。之 前的研究都是在海平面或是長期暴露於高海拔地區下進行測 試，並沒有在急性暴露低氧下來研究過。因此本研究的研究 目 的 為 是 否 在 急 性 低 氧 環 境 下 補 充 碳 水 化 合 物 及 BCAA 依 然 可以提升耐力的運動表現，並且是否可以藉此提升選手在低. 1.
(12) 氧環境下進行訓練時的訓練品質。. 二、研究目的 本研究目的為在急性低氧環境下的運動，觀察是否對於 耐力運動表現上會產生跟常氧下不一樣的反應。探討方向如 下：. （一）探討在急性低氧的環境下補充碳水化合物是否對於耐 力運動表現及其生理指標有所相關影響。 （ 二 ） 探 討 在 急 性 低 氧 的 環 境 下 補 充 BCAA 是 否 對 於 耐 力 運 動運動表現及其生理指標有所影響。. 2.
(13) 第貳章. 文獻探討. 第一節、補充碳水化合物對於耐力運動表現的影響 身體在運動中的能量代謝來源會隨著運動強度的不同而 有所改變。在低強度長時間的耐力運動中，體能的能量來源 主 要 是 來 自 有 氧 代 謝 系 統 分 解 脂 肪 作 為 能 量 來 源 (Romijn, et al., 1993) 。 脂 肪 分 解 速 率 雖 然 慢 ， 但 是 卻 可 以 提 供 非 常 多 的 能 量。以 一 個 體 重 為 80 公 斤 且 體 脂 肪 15%的 人 來 說，體 內 碳 水 化 合 物 的 量 大 約 有 0.51 公 斤 ， 約 可 以 提 供 8000 KJ 的 能 量 。 然 而 他 體 內 脂 肪 的 量 大 約 有 12 公 斤 ， 卻 可 以 提 供 442000 KJ 的 能 量 ， 這 相 當 於 可 以 提 供 跑 1300 公 里 所 需 的 能 量 ( J e u k e n d r u p , S a r i s , & Wa g e n m a k e r s , 1 9 9 8 ) 。. 由於有氧代謝產生能量較慢的關係，當運動強度的提升 到超過無氧閾值後，由於有氧代謝產生能量的速率並不足以 應付龐大的能量需求，體內能量代謝就會傾向使用醣解作用 做為能量的來源。在長時間的運動比賽中，運動員不只要有 著比較高的能量輸出，還要能維持長時間較高強度的運動表 現才行。. 壹、補充碳水化合物對耐力運動的好處 然而，體內的醣類儲存量並不像脂肪一樣可以提供非常 多 的 能 量 。 當 進 行 64%最 大 攝 氧 量 的 運 動 後 120 分 鐘 ， 體 內 的 肝 醣 儲 存 就 只 剩 下 原 先 儲 存 量 的 20%了 (Gollnick, Piehl,. 3.
(14) & Saltin, 1974) 。 因 此 ， 對 於 耐 力 運 動 來 說 ， 若 想 維 持 比 較 高的運動輸出的話，體內有多少碳水化合物可供消耗是個重 要的因素。. 從大多的研究中發現，在運動前補充碳水化物，對於長 時 間 （ 大 於 一 小 時 以 上 ） 的 運 動 來 說 是 有 幫 助 的 (Angus, G r e a v e s , D a n c e y, & F e b b r a i o , 2 0 0 0 ; F u l c o 等 , 2 0 0 5 ; F e b b r a i o , C h i u , A n g u s , 2 0 0 0 ; J e u k e n d r u p , B r o u n s , Wa g e n m a k e r s , & S a r i s , 1 9 9 7 ; S a y e d , B a l m e r , & R a t t u , 1 9 9 7 ; Ts i n t z a s , L i u , Wi l l i a m s , C a m p b e l l , & G a i t a n o s , 1 9 9 3 ) 。 研 究 顯 示 ， 運 動 前 補 充 碳 水 化 合 物 可 以 提 供 運 動 中 所 需 的 能 量 (Arkinstall, B r u c e , N i k o l o p o u l o s , G a r n h a m , & H a w l e y, 2 0 0 1 ) 、 維 持 血 糖 ( C o y l e , C o g g a n , H e m m e r t , & I v y, 1 9 8 6 ) ， 也 不 會 造 成 肝 醣 分 解 量 的 下 降 (Jeukendrup 等 , 1999) ， 甚 至 對 於 沒 活 動 的 肌 纖 維 來 說 還 可 以 增 加 肝 醣 的 合 成 ( K u i p e r s , C o s t i l l , P o r t e r, Fink, & Morse, 1986) 。 其 他 在 運 動 前 補 充 碳 水 化 合 物 對 運 動表現影響的相關研究，詳列於表一。. 運動前補充碳水化合物會增加可用來代謝產生能量的碳 水 化 合 物，藉 以 增 加 運 動 表 現。在 A r k i n s t a l l , G r e a v e s , D a n c e y , and Febbraio (2001) 的 研 究 中 ， 以 七 名 男 性 受 試 者 ， 在 進 行 60 分 鐘 的 跑 步 以 及 腳 踏 車 的 耐 力 運 動 前 十 分 鐘 補 充 碳 水 化 合 物 8 m l / k g，發 現 血 糖 對 於 整 體 碳 水 化 合 物 氧 化 代 謝 的 貢 獻 量增加了。這表示除了體內原先的能量之外，補充的碳水化 合物可以迅速讓身體使用做為燃料，並增加運動中可利用的 碳水化合物。. 4.
(15) 另一方面，補充碳水化合物也可藉由維持血糖以及比較 高的外源性碳水化合物氧化率來增加運動表現. (Coyle,. C o g g a n , H e m m e r t , & I v y, 1 9 8 6 ) 。 七 名 受 過 訓 練 的 耐 力 運 動 選 手，進 行 70%的 腳 踏 車 運 動 直 到 衰 竭，並 在 開 始 前 20 分 鐘 補 充 濃 度 為 6.4%的 2.0 g/kg 碳 水 化 合 物 或 安 慰 劑，以 及 開 始 運 動 後 的 每 2 0 分 鐘 補 充 0 . 4 g / k g 的 碳 水 化 合 物 或 安 慰 劑，發 現和補充安慰劑的相比，補充碳水化合物的測試中衰竭的時 間 延 長 了 ， 且 增 加 了 外 源 性 碳 水 化 合 物 的 氧 化 率 (Coyle, C o y l e , C o g g a n , H e m m e r t , & I v y, 1 9 8 6 ; J e u k e n d r u p , & Gleeson., 2004) 。. 隨著外源性的碳水化合物氧化率的增加，學者也開始研 究肝醣的分解速率會不會隨之下降。6 名受過訓練的選手， • 進 行 120 分 鐘 50% VO2max 的 腳 踏 車 運 動 ， 並 補 充 水 ， 或 是 4 % 的 葡 萄 糖 溶 液（ L o - G l u ） ，或 是 2 2 % 的 葡 萄 糖 溶 液（ H i - G l u ） 後，發現不管是補充水或是低量及大量碳水化合物，肝醣的 分解速率並不會因為碳水化合物量的不同而有所改變 (Jeukendrup 等 , 1999) 。 這 顯 示 不 僅 有 了 外 援 性 的 碳 水 化 合 物可供給能量，再加上本身的肝醣分解速率也不會因而下 降，這兩者的加成效果使得運動表現可以因而提升。. 此外，補充碳水化合物不只是肝醣分解率不會因此而下 降，還可以在低強度的運動中合成肝醣。7 名受試者進行 3 小 時 40%Wmax 的 腳 踏 車 運 動 或 是 休 息 3 小 時，並 在 運 動 中 補 充 25%的 碳 水 化 合 物 ， 發 現 補 充 的 碳 水 化 合 物 不 只 可 以 提 供 運動中所需的能量，還可以增加沒有活動的肌纖維中肝醣的. 5.
(16) 合成量. (Kuipers, Costill, Porter, F i n k , & M o r s e , 1 9 8 6 ) 。. 研究指出，八名受過訓練的腳踏車選手，在運動前補充 含 8%碳 水 化 合 物 的 飲 料 4.5 ml/kg， 並 依 照 自 己 的 選 擇 來 實 施不同的速度的腳踏車運動一小時後，發現不僅平均能量輸 出是碳水化合物組比較高，騎乘腳踏車的距離也是碳水化合 物 組 顯 著 大 於 安 慰 劑 組 （ E l - S a y e d , B a l me r, & R a t t u ( 1 9 9 7 ) ）。 另 有 研 究 使 用 七 位 受 過 訓 練 的 長 跑 選 手 ， 在 運 動 開 始 前 補 充 含 有 5%碳 水 化 合 物 或 安 慰 劑 的 飲 料 250 ml， 並 在 30 公 里 的 路 跑 中 每 五 公 里 補 充 150 ml 的 飲 料 ， 發 現 補 充 碳 水 化 合 物 的 時 候 跑 步 的 速 度 比 較 快，完 成 3 0 公 里 路 跑 的 時 間 也 比 較 短 （ Ts i n t z a s , L i u , W i l l i a m s , C a m p b e l l , & G a i t a n o s , 1 9 9 3 ）。. 此 外，十 名 受 過 訓 練 的 腳 踏 車 選 手，在 運 動 開 始 後 20分 鐘 給 予 碳 水 化 合 物 溶 液 的 補 充，或 是 補 充 安 慰 劑 並 進 行 7 0 % ~ 7 9 % 的 腳 踏 車 運 動 直 到 衰 竭。發 現 補 充 碳 水 化 合 物 後，血 糖 比 安 慰 劑 組 高 出 了 2 0 % ~ 4 0 %，運 動 到 衰 竭 的 時 間 也 比 補 充 安 慰 劑 組 來 的 久（ C o y l e 等 , 1 9 8 3 ）。 七 名 受 過 訓 練 的 腳 踏 車 選 手 在 運 動 前 30分 鐘 補 充 2 g/kg的 碳 水 化 合 物 後 ， 並 完 成 7 kJ/kg的 耐 力 運 動 測 試 大 約 120分 鐘 後 ， 發 現 補 充 碳 水 化 合 物 可 以 顯 著 的 降 低 完 成 耐 力 運 動 測 試 的 時 間 以 及 增 加 耐 力 運 動 表 現 （ Febbraio, C h i u , A n g u s , 2 0 0 0 ）。. 大部分的實驗發現，對於長時間（大於一小時）的耐力 運動而言，補充碳水化合物對於運動表現是有好處的，可以. 6.
(17) 讓受試者自願用比較強的強度或是比較快的速度進行運動， 並且維持較高的運動強度以及縮短完成運動所需要的時間。. 貳、急性低氧環境下的代謝改變 暴露在低氧的環境之下，由於環境下氧分壓下降，身體 很快會出現動脈血氧飽和度下降的現象。這現象會使得血紅 素結合氧的能力下降，導致血液提供給肌肉運動所需要的氧 氣不足，並導致最大攝氧量下降。在研究中，最大攝氧量會 隨 著 海 拔 高 度 的 上 升 而 下 降。當 海 拔 2400 公 尺 時，最 大 攝 氧 量 下 降 了 12%； 海 拔 3100 公 尺 時 ， 下 降 了 20%； 海 拔 4000 公 尺 ， 則 下 降 了 2 7 %（ D i l l 等 , 1 9 3 1 ）。 最 大 攝 氧 量 的 下 降 會 使得需要比海平面花費更多的工作強度來完成工作量，因而 造成碳水化合物的使用比例較高的現象。. 除此之外，由於每公升血液含氧量變少的關係，身體要 維持足夠的氧氣以維持身體機能，就必須要增加心跳數來彌 補氧氣的不足。因此在低氧環境下運動，通常會造成心跳率 增加，以及運動表現下滑的現象。在此時若想要維持比較好 的運動表現，和常壓常氧相比之下，就必須花費更多的能量 才能維持較高的運動強度，且會造成使用更多的碳水化合物 代 謝 來 提 供 運 動 中 所 需 的 能 量 （ B r o o k s 等 , 1 9 9 1 ）。 R o b e r t s 的 研 究 中 以 1 1 位 沒 受 過 訓 練 的 受 試 者，分 別 在 海 平 面 以 及 海 • 拔 4300 公 尺 高 的 地 區 進 行 同 樣 強 度（ 50%VO2peak）的 運 動 ， 發現在高海拔地區運動會造成脂肪使用率下降，以及碳水化 合 物 的 代 謝 率 增 加 （ R o b e r t s 等 , 1 9 9 6 ）。. 7.
(18) 在 急 性 低 氧 接 觸 下 還 會 造 成 兒 茶 酚 胺 激 素 分 泌 的 增 加，特 別 是 腎 上 腺 素 （ M a z z e o , 2 0 0 5 ）。 這 會 造 成 碳 水 化 合 物 的 使 用 量 增 加 ， 並 減 少 了 脂 肪 在 低 氧 環 境 中 代 謝 的 比 例 （ Roberts, et a l . , 1 9 9 6 ）。 然 而 ， L u n d b y 等 人 （ 2 0 0 2 ） 的 研 究 中 採 用 了 8 名 受 過 訓 練 的 受 試 者 ， 分 別 在 海 平 面 上 、 長 期（ 四 週 ）居 住 在 低 氧 （ 4100m） 環 境 以 及 使 用 急 性 低 氧 等 方 式 ， 使 用 絕 對 運 動 強 度 以 及 相 對 運 動 強 度 進 行 測 試，發 現 對 於 急 性 低 氧 和 長 期 低 氧 來 說，碳 水 化 合 物 的 代 謝 率 增 加 是 由 於 運 動 強 度 增 加 的 關 係，而 不 是 低 氧 所 造 成 的 影 響 （ L u n d b y & Va n h a l l , 2 0 0 2 ）。 因 此 ， 對 於急性低氧所造成的影響仍有許多爭議，需要更多研究去證 實。. 參、低氧環境下補充碳水化合物對耐力運動的影響 由於在高海拔地區會增加碳水化合物的使用率，因此對 長時間運動來說，若能補充碳水化合物看起來似乎對耐力運 動表現有正面的影響。不過在高海拔地區補充碳水化合物， 會減少動脈的血氧飽和，並需要更多的心輸出量、動脈的含 氧量、肌肉中的血流量、以及把氧氣從肢幹運送到組織的能 力。且增加心輸出量會使得肺泡增加氧氣的分壓，使得導致 嚴重的血氧過少現象，並因為過度換氣而使得呼吸痛苦 （ F u l c o 等 , 2 0 0 5 ）。 因 此 ， 在 低 氧 環 境 下 補 充 碳 水 化 合 物 或 許不見得會增加耐力運動表現。. Fulco 等 人 針 對 這 個 現 象 做 了 一 系 列 的 研 究 。 9 位 男 性. 8.
(19) 以及 6 位女性平時有運動習慣的受試者，在實驗開始前 3 個 月 住 在 海 拔 1800~2200 公 尺 高 的 地 區 ， 並 在 中 海 拔 （ 1 8 0 0 ~ 2 2 0 0 公 尺 ）以 及 海 拔 4 3 0 0 公 尺 高 的 地 方 進 行 耐 力 運 動 ， 以 自 己 最 快 的 時 間 完 成 720 KJ 的 做 功 量 ， 並 在 運 動 開 始 前 以 及 開 始 後 的 每 1 5 分 鐘 補 充 碳 水 化 合 物 或 安 慰 劑。發 現 長 時間居住在中海拔地區有益於運動表現，但補充碳水化合物 並 沒 會 增 進 耐 力 運 動 表 現 （ F u l c o 等 , 2 0 0 4 ）。 1 5 位 平 時 有 運 動 習 慣 的 受 試 者 ， 在 實 驗 前 住 在 大 約 2000 公 尺 高 的 地 區 21 個 月 後，分 別 在 海 平 面 上 以 及 海 拔 4 3 0 0 公 尺 的 高 度 進 行 耐 力 運 動 ， 以 自 己 最 快 的 時 間 完 成 720 KJ 的 做 功 量 ， 並 在 能 量 維 持平衡的狀態下給予碳水化合物或是安慰劑的補充。結果顯 示當體內能量充足的狀況下，在高海拔地區補充碳水化合物 對 運 動 表 現 並 沒 有 顯 著 的 幫 助 （ F u l c o 等 , 2 0 0 6 ）。. 然而，也有研究發現在低氧環境下補充碳水化合物對於 運 動 表 現 有 益 處 。 16 位 平 時 有 運 動 習 慣 的 受 試 者 被 分 成 兩 組，一組在運動中補充碳水化合物，另一組則補充安慰劑， 且在高海拔地區施以不足的熱量攝取。之後分別在海平面以 及 海 拔 4300 公 尺 高 的 地 區 進 行 運 動 。 首 先 先 進 行 20 分 鐘 • • 48%VO2peak 的 腳 踏 車 運 動 ， 再 進 行 20 分 鐘 68% VO2peak 的 腳 踏車運動，結束之後休息五分鐘，再進行以自己最大能力完 成 7 2 0 K J 的 運 動 測 試。發 現 儘 管 同 樣 出 現 了 血 氧 過 少 等 較 為 痛苦的現象，但補充碳水化合物依然對於運動表現有幫助， 減 少 了 最 大 能 力 完 成 7 2 0 K J 的 時 間 （ F u l c o 等 , 2 0 0 5 ）。. 在低氧環境下補充碳水化合物是否可以因為增加可利用. 9.
(20) 的能量來源而提升運動表現，還是會因為血氧飽和過少等較 痛苦的現象而對於運動表現沒有影響，各有實驗顯示不同的 結果。然而，這些實驗大部分都是在長期低氧環境下進行， 很少在急性低氧下進行。因此，對於急性低氧暴露是否同樣 會造成這樣的結果，還有待研究去證實。. 10.
(21) 第二節、補充支鏈胺基酸對於耐力運動的影響 壹、影響中樞神經疲勞的物質 在需要維持較高強度的長時間運動之後，體內的肝醣含 量會大大的降低，緊接著由於濃度的不足，肝醣的分解速度 會開始變慢，並造成代謝速度變慢以及血糖濃度降低。在這 種能量供應速率不足的情況之下，疲勞的感覺也會跟著產生 （ A h l b o r g 等 , 1 9 6 7 ）。 此 時 ， 若 沒 有 適 時 補 充 能 量 的 話 ， 想 要維持比較高強度的運動表現的話，中樞神經系統的喚醒 （ Arousal） 及 動 機 （ Motivation） 功 能 就 顯 得 很 重 要 了 。 當 肌肉疲勞產生的時候，若給予特定的心理上刺激，這些因自 發性收縮而感到疲勞的肌肉會因為中樞神經傳來的電流，而 增 加 收 縮 張 力 ， 並 達 到 生 理 所 能 承 受 的 最 大 值 （ I k a i & Ya b e , 1 9 6 9 ）。 從 此 看 來 ， 中 樞 神 經 系 統 的 疲 勞 與 否 ， 對 於 肌 肉 已 經 感到疲勞的人來說是相當重要的。. 在中等強度的長時間運動時，研究指出血糖濃度降低以 及 肝 醣 儲 存 量 耗 竭 會 造 成 中 樞 神 經 的 疲 勞 （ Blomstrand, 2005） 。除 此 之 外 目 前 的 研 究 中 發 現 腦 中 的 神 經 傳 遞 物 質 血 清 素 （ serotonin或 5-hydroxytryptamine， 簡 稱 5-HT） 濃 度 增 加 的 話 也 會 導 致 中 樞 神 經 的 疲 勞 （ B a i l e y, D a v i s , & A h l b o r n , 1 9 9 3 ; B l o m s t r a n d , 2 0 0 5 ）。 腦 部 5 - H T 的 多 少 牽 涉 到 中 樞 神 經 的 喚 醒 （ A r o u s a l ）、 睡 意 （ s l e e p i n e s s ） 和 心 境 （ m o o d ）， 這 也 可 能 在 運 動 中 對 於 疲 勞 扮 演 著 重 要 的 角 色 （ Blomstrand, 2 0 0 5 ）， 會 減 少 中 樞 神 經 對 肌 肉 的 刺 激 以 及 連 結 （ D a v i s ,. 11.
(22) A l d e r s o n , & We l s h , 2 0 0 0 ）。 而 色 胺 酸 （ T r y p t o p h a n ） 則 是 合 成血清素的重要前驅物，影響血清素的合成。平時色胺酸有 9 0 % 是 和 白 蛋 白（ a l b u m i n ）形 成 結 合 體 的 型 態 儲 存 ， 另 外 1 0 % 是 游 離 於 血 漿 中 （ M c m e e a m y & O n c l e y , 1 9 5 8 ）。 這 些 在 血 漿 中 游 離 的 色 胺 酸 會 使 用 L-system這 個 特 殊 的 傳 遞 系 統 進 入 血 腦 障 壁 中 ， 並 在 腦 部 合 成 5-HT， 因 而 造 成 疲 勞 的 產 生 （ B l o m s t r a n d , 2 0 0 5 ）。. 長時間運動下，由於有氧代謝的比例增加的影響，會讓 體內分解三酸甘油脂，形成游離脂肪酸來供應能量。而這游 離脂肪酸的增加會阻止色胺酸與白蛋白相結合，導致增加血 液 中 的 游 離 色 胺 酸 的 量 。 而 色 胺 酸 會 經 由 L-system穿 過 血 腦 障 壁 進 入 腦 部 ， 並 且 促 使 腦 中 的 血 清 素 合 成 （ Jeukendrup & G l e e s o n , 2 0 0 4 ）。 除 此 之 外 ， 在 長 時 間 運 動 的 尾 聲 ， 由 於 肌 肉 肝醣被耗盡的關係，體內也會開始使用蛋白質作為能量來 源 ， 因 而 造 成 血 漿 中 B C A A 下 降 的 情 形（ B l o m s t r a n d , C e l s i n g , & N e w s h o l m e , 1 9 8 8 ）， 而 這 B C A A 濃 度 下 降 的 情 況 會 造 成 Trp/BCAA比 值 的 上 升 ， 因 而 造 成 腦 部 5-HT的 量 增 加 ， 並 導 致 中 樞 神 經 疲 勞（ B l o m s t r a n d , H a s s m é n , E k b l o m , & N e w s h o l m e , 1 9 9 1 ; D a v i s , A l d e r s o n , & We l s h , 2 0 0 0 ）。. 貳、補充支鏈胺基酸與運動表現 當低強度的運動進行一段時間後，體內的能量來源會主 要由有氧代謝來供應，身體會開始分解脂肪組織，形成游離 脂肪酸進入血液中，以做為燃料的來源。而此時血漿中游離. 12.
(23) 脂肪酸濃度的上升，會導致游離色胺酸濃度的提高，並透過 運輸傳遞系統進入血腦障壁裡面，加速腦部血清素的合成速 率。. 支 鏈 胺 基 酸 包 含 了 白 胺 酸 （ L e u c i n e ）、 異 白 胺 酸 （ I s o l e u c i n e ） 以 及 擷 胺 酸 （ Va l i n e ） 三 種 ， 是 種 無 法 由 人 體 自行合成的胺基酸，必須經由外界的食物攝取來獲得。支鏈 胺基酸會和色胺酸競爭同一個運輸傳遞系統，進入血腦障 壁，與神經突觸相結合，使得色胺酸無法合成血清素（陳香 吟 ， 2 0 0 5 ）。 因 此 補 充 支 鏈 胺 基 酸 可 以 藉 由 此 機 制 降 低 血 清 素 的 合 成 （ Blomstrand, Celsing, & Newsholme, 1988; Davis 等 , 1 9 9 2 ; D a v i s , 1 9 9 5 ）， 以 減 緩 中 樞 神 經 的 疲 勞 ， 並 增 加 運 動 表 現（ B l o m s t r a n d , e t a l . , 2 0 0 4 ; M i t t l e m a n , R i c c i , & B a i l e y , 1 9 9 8 ; Mourier 等 , 1997; Calde rs, Pannier, Matthys, & Lacroix, 1 9 9 7 ）。. 在 研 究 中，8 名 受 過 訓 練 的 受 試 者 進 行 57.8%VO2max 的 腳 踏 車 運 動 值 到 衰 竭，並 在 運 動 開 始 前 14 分 鐘，以 及 運 動 後 每 30 分 鐘 給 予 補 充 低 量（ 6%）或 是 高 量（ 12%）的 碳 水 化 合 物以及安慰劑，發現補充高量碳水化合物的組別，運動到衰 竭的時間明顯高於低量組，且低量組也顯著高於補充安慰劑 組 。 安 慰 劑 組 的 游 離 色 胺 酸 （ f r e e T r p ）、 f r e e - T r p / B C A A 以 及 游 離 脂 肪 酸 皆 顯 著 高 於 其 他 兩 組 （ D a v i s 等 , 2 0 0 4 ）。 由 此 顯示色胺酸對於中樞神經的疲勞是有影響的，或許比較低的 色胺酸濃度可以降低中樞神經的疲勞，藉以提昇運動表現。. 13.
(24) 另外的研究指出，受試者在進行運動前給予支鏈胺基酸 補 充，並 進 行 3 0 公 里 的 路 跑 或 是 4 2 . 2 公 里 的 馬 拉 松 運 動 後 ， 發 現 對 於 跑 得 比 較 慢 （ 3.05 h– 3.30 h） 的 人 來 說 ， 可 以 顯 著 提 升 運 動 表 現 ， 並 增 進 生 理 以 及 心 理 上 的 行 為 （ Blomstrand, H a s s m é n , E k b l o m , & N e w s h o l m e , 1 9 9 1 ）。 2 5 位 受 過 訓 練 的 角 力 選 手，在 被 限 制 19 天 的 每 日 能 量 攝 取 後，分 成 低 卡 的 控 制 組. (n = 6)、 低 卡 補 充 高 量 蛋 白 質. 基酸. (n = 7)、 低 卡 補 充 支 鏈 胺. (n = 6)、 低 卡 補 充 低 量 蛋 白 質. ( h L P, n = 6 ) 以 及 控 制 組. （ n=6） 後 ， 發 現 補 充 支 鏈 胺 基 酸 相 較 於 其 他 組 有 顯 著 降 低 了 脂 肪 組 織 的 量 ， 並 有 助 於 提 升 運 動 表 現 （ Mourier 等 , 1 9 9 7 ）。. 在 熱 環 境 （ 34℃ ） 下 ， 6 名 女 性 以 及 7 名 男 性 受 試 者 進 • 行 40% VO2peak 直 到 衰 竭 ， 並 在 運 動 開 始 以 及 開 始 後 的 每 30 分鐘補充支鏈胺基酸或是安慰劑。發現補充支鏈胺基酸組的 衰竭時間明顯增加了，無論是男性或是女性都一樣 （ M i t t l e m a n , R i c c i , & B a i l e y . , 1 9 9 8 ）。 在 動 物 實 驗 中 ， 成 年 大鼠在運動開始前 5 分鐘注射支鏈胺基酸或是安慰劑，並跑 步直到衰竭。結果顯示補充支鏈胺基酸老鼠的衰竭的時間顯 著 長 於 補 充 安 慰 劑 者 （ Calder s, Pannier, Matthys, & Lacroix, 1 9 9 7 ）。 除 此 之 外 ， 有 研 究 讓 受 試 者 補 充 B C A A 混 和 碳 水 化 合 物 的 溶 液 或 是 安 慰 劑 ， 並 進 行 30 公 里 環 繞 城 市 的 跑 步 運 動，並在運動結束後進行分辨顏色以及分辨圖形的測驗。結 果 發 現 補 充 BCAA 的 組 別 在 簡 單 的 工 作 上 （ 分 辨 文 字 以 及 文 字顏色）並沒有和安慰劑組有所差異，但是在較困難的工作 （分辨形狀以及圖形）的能力，則是顯著高於安慰劑組。顯. 14.
(25) 示 了 在 長 時 間 運 動 後 ， 對 於 較 困 難 的 工 作 上 ， 補 充 BCAA 可 以 有 效 維 持 工 作 表 現 並 提 升 心 理 狀 態（ H a s s m e n , B l o m s t r a n d , E k b l o m , & N e w s h o l m e , 1 9 9 4 ）。. 然 而 ， 並 不 是 所 有 研 究 都 指 出 補 充 BCAA 對 於 運 動 表 現 會 有 所 提 升 。 Hell 等 人 利 用 10 名 受 過 訓 練 的 男 性 受 試 者 進 行 70%-75%最 大 輸 出 功 率 的 腳 踏 車 運 動 直 到 衰 竭 ， 並 分 別 補 充 3 克 的 色 胺 酸 、 6 克 的 B C A A 以 及 1 8 克 的 B C A A， 發 現 補 充 BCAA 對 運 動 表 現 沒 有 有 影 響 ， 而 且 補 充 色 胺 酸 甚 至 對 運 動 表 現 無 任 何 影 響 。（ H e l l , R a a y m a k e r s , S a r i s , & W a g e n m a k e r s , 1 9 9 5 ）。. 參、補充支鏈胺基酸及碳水化合物與運動表現 從前面ㄧ節的文獻探討中可看到，補充碳水化合物或是 支鏈胺基酸對於耐力運動表現來說，可能有顯著的幫助。可 藉由維持血糖、增加可利用的碳水化合物，或是藉由延緩中 樞神經疲勞來提升運動表現。因此，開始有學者研究，如果 一 起 補 充 碳 水 化 合 物 以 及 BCAA 的 話 是 否 對 於 運 動 表 現 會 有 更好的效果。. 當長時間運動接近尾聲時，由於肝醣的耗盡，體內也會 開始使用蛋白質作為能量來源。由於蛋白質被消耗的結果， 會 導 致 血 漿 中 BCAA 的 濃 度 下 降 （ Blomstrand, Celsing, & N e w s h o l m e , 1 9 8 8 ）， 並 造 成 色 胺 酸 濃 度 上 升 （ B l o m s t r a n d , H a s s m é n , E k b l o m , & N e w s h o l m e , 1 9 9 1 ）。 在 長 時 間 的 運 動 下. 15.
(26) 補充碳水化合物可以減少肝醣的消耗，讓肝醣耗竭的時間延 長 ， 或 許 可 以 延 緩 BCAA 在 運 動 中 被 當 作 能 量 來 源 而 代 謝 掉 ， 並 藉 此 延 長 BCAA 對 於 中 樞 神 經 疲 勞 的 時 間 。. Davis 等 人 藉 由 8 名 受 試 者 進 行 跑 步 的 運 動 測 試 直 到 衰 竭，並在運動開始前 1 小時以及運動中補充碳水化合物、碳 水化合物＋支鏈胺基酸以及安慰劑等三組。結果發現補充碳 水化合物以及補充碳水化合物＋支鏈胺基酸這兩組的衰竭時 間沒有顯著性，但顯著高於安慰劑組，顯示補充碳水化合物 或是碳水化合物＋支鏈胺基酸，對耐力運動來說都是有幫助 的 （ D a v i s , We l s h , D e Vo l v e , & A l d e r s o n , 1 9 9 9 ）。 動 物 實 驗 中 ， 讓 大 鼠 分 成 1 毫 升 的 0 . 9 % 氯 化 鈉 （ 安 慰 劑 ）、 支 鏈 胺 基 酸. ( 3 0 m g )、 葡 萄 糖 ( 1 0 0 m g ) 或 是 支 鏈 胺 基 酸 ＋ 葡 萄 糖 等 組 ，. 並進行跑步運動直到衰竭。結果顯示補充支鏈胺基酸的大鼠 運動到衰竭的時間顯著高於補充安慰劑組的大鼠，但和補充 碳水化合物的大鼠沒有顯著差異，並且補充碳水化合物＋支 鏈 胺 基 酸 對 於 運 動 表 現 說 也 不 會 有 加 成 的 效 果 （ Calders, M a t t h y s , D e r a v e , & P a n n i e r , 1 9 9 9 ）。. 然 而 ， Cheuvront 等 人 的 研 究 則 是 使 用 7 名 已 經 適 應 熱 環 境 （ 40℃ ） 的 受 試 者 ， 先 在 第 一 天 給 予 很 少 的 碳 水 化 合 物 並在早上及下午都進行長時間的運動，藉此減少肝醣的儲存 量 ， 並 在 第 二 天 給 予 BCAA＋ 碳 水 化 合 物 、 碳 水 化 合 物 以 及 安 慰 劑 ， 並 進 行 耐 力 運 動 測 試 。 發 現 在 熱 環 境 下 補 充 BCAA 對 於 運 動 表 現 來 說 並 沒 有 造 成 影 響 （ C h e u v r o n t 等 , 2 0 0 4 ）。 另外有研究使用 9 名受過訓練的受試者，分別補充碳水化合. 16.
(27) 物、BCAA 以 及 安 慰 劑，並 進 行 100 公 里 的 腳 踏 車 耐 力 運 動 ， 發 現 對 於 完 成 運 動 的 時 間 上 並 沒 有 任 何 的 影 響 （ Madsen, M a c l e a n , K i e n s , & C h r i s t e n s e n , 1 9 9 6 ）。. 從 文 獻 中 看 出，補 充 碳 水 化 合 物 以 及 BCAA 對 於 運 動 表 現的提升是差不多的，並且一起補充也並不會有加成的效 果 。 BCAA 是 否 會 提 升 運 動 表 現 仍 然 有 著 很 大 的 研 究 空 間 ， 特別是對於受過訓練的人以及肝醣儲存量滿載的個體，以及 沒受過訓練且可能有著比較高的脂質代謝率的肥胖受試者 （ M a d s e n , M a c l e a n , K i e n s , & C h r i s t e n s e n , 1 9 9 6 ）。 不 過 這 還 需 要 更 多 的 研 究 去 證 實 這 一 點 。 關 於 BCAA 的 相 關 研 究 整 理 列於表二。. 肆、低氧下補充支鏈胺基酸 在低氧環境下運動會造成最大攝氧量下降及血氧飽和下 降等現象，並會代謝更多的碳水化合物作為能量的來源。不 過補充碳水化合物會造成嚴重動脈血氧飽和度下降的現象， 並因為過度換氣而感覺到呼吸痛苦，因此不一定會提升運動 的 表 現 。 不 過 補 充 BCAA 由 於 對 於 代 謝 系 統 的 影 響 不 多 ， 或 許 就 不 會 造 成 這 樣 的 狀 況 出 現，同 時 仍 然 可 以 提 升 運 動 表 現。. Bigard 等 人 讓. 24 位 受 試 者 分 成 兩 組 ， 12 個 人 補 充. BCAA， 另 外 12 人 補 充 碳 水 化 合 物 ， 並 在 高 海 拔 地 區 （ 2500-4100 公 尺 ） 進 行 6-8 小 時 的 滑 雪 運 動 ， 發 現 補 充 碳 水 化 合 物 者 能 量 輸 出 顯 著 降 低 了 ， 補 充 BCAA 者 則 無 顯 著 改. 17.
(28) 變。結果顯示補充碳水化合物對於高海拔地區的長時間運動 表 現 上 並 沒 有 幫 助 ， 然 而 補 充 BCAA 對 於 運 動 表 現 上 則 有 明 顯 的 益 處（ B i g a r d 等 , 1 9 9 6 ） 。此 外，16 位 受 試 者 在 海 拔 3255 公 尺 高 的 地 區 進 行 21 天 的 健 走 旅 行 ， 並 在 這 21 天 期 間 補 充 BCAA 或 是 安 慰 劑 。 發 現 補 充 BCAA 能 夠 有 效 的 減 少 肌 肉 的 流 失 （ S c h e n a , G u e r r i n i , T r e g n a g h i , & K a y s e r , 1 9 9 2 ）。. 在 急 性 低 氧 環 境 下 補 充 BCAA 是 否 可 以 藉 由 減 緩 中 樞 疲 勞而增加運動表現，目前還有待證實。因此，本研究就是在 探 討 在 急 性 低 氧 下 補 充 BCAA 以 及 碳 水 化 合 物 是 否 對 於 急 性 低氧下的耐力運動表現會有所影響。. 18.
(29) 第參章 研究方法與步驟 第一節、實驗設計 本研究採用交叉雙盲的實驗設計。實驗分成四個階段， 分 別 為 葡 萄 糖 組，BCAA 組，葡 萄 糖 ＋ BCAA 組 以 及 控 制 組 ， 在 測 試 之 前 3 0 分 鐘 補 充 飲 料 或 是 安 慰 劑。實 驗 以 最 大 攝 氧 量 的 5 0 % 進 行 9 0 分 鐘 的 腳 踏 車 運 動，並 緊 接 著 進 行 最 大 攝 氧 量 85%的 腳 踏 車 運 動 直 到 衰 竭 。 隨 機 排 列 所 有 測 試 的 順 序 ， 每 個 測 試 之 間 至 少 間 隔 四 天 或 一 星 期，以 防 止 產 生 訓 練 的 效 果。. 第二節、實驗對象 以 7 位健康男性為研究對象，受試者平時有從事規律運 動，但不是受過良好訓練的運動員，且沒有心血管疾病、糖 尿病、高血脂症等疾病，實驗期間沒有服用任何藥物及抽煙 喝酒等不良嗜好，受試者均填寫身體健康問卷調查表（附件 一 ）， 並 簽 署 研 究 自 願 同 意 書 （ 附 件 二 ）。 本 研 究 也 通 過 國 立 台灣體育大學（台中）人體試驗委員會的審核。. 第三節、實驗步驟 每位受試者都在急性低氧下隨機完成四次的腳踏車運動 測 試 ， 分 別 為 補 充 葡 萄 糖 、 補 充 B C A A、 補 充 葡 萄 糖 ＋ B C A A 以及補充安慰劑等四組。受試者在測試之前先填寫受試同意 書，並 詳 細 了 解 實 驗 的 細 節，以 及 實 驗 開 始 前 24 小 時 不 要 飲. 19.
(30) 用含酒精或刺激性的飲料及食物，也不要從事過多的身體活 動 。 所 有 受 試 者 在 第 一 次 測 試 之 前 紀 錄 前 24 小 時 的 飲 食 內 容 ， 且 在 每 階 段 測 試 前 24 小 時 都 要 求 受 試 者 食 用 相 同 的 食 物 。 測 試 前 提 醒 要 隔 夜 禁 食 至 少 10-12 小 時 ， 並 於 早 上 八 點 抵達實驗室。 受試者抵達實驗室後稍事休息 5 分鐘，埋入滯留針並採 集 血 液 。 接 下 來 喝 下 250ml 的 飲 料 ， 並 休 息 30 分 鐘 後 進 行 運 動 測 試，且 於 測 驗 開 始 前 10 分 鐘 進 入 低 氧 艙，以 確 保 血 氧 飽和已經適應了低氧的環境。在測試之前先接上移動式氣體 分 析 儀 、 心 跳 計 以 及 血 氧 飽 和 監 測 器 ， 再 進 行 50% VO2max 腳 踏 車 運 動 90 分 鐘。運 動 結 束 後 確 認 受 試 者 的 狀 況，並 且 休 息 1 分 鐘 後 緊 接 著 進 行 耐 力 的 運 動 測 試。測 驗 期 間 可 以 每 15 分 鐘 給 予 2ml/kg 的 開 水，以 確 保 不 是 在 脫 水 情 況 下 運 動。測 驗結束後依舊待在低氧艙中兩小時以採集血液樣本。. 第四節、飲料和安慰劑的補充 在 實 驗 中 ， 碳 水 化 合 物 是 以 75 克 的 葡 萄 糖 ， 溶 於 250ml 的柳橙調味劑後給受試者飲用。而. BCAA 則 是 將. 12 克 的. BCAA 溶 入 250ml 的 柳 橙 調 味 劑 中 。 安 慰 劑 則 是 直 接 飲 用 柳 橙調味劑。飲料補充是由雙盲的實驗控制，所有的飲料皆由 專人在實驗前調配完成，且有著相似的外表和味道，以確保 實驗者以及受試者不知道補充了什麼東西。. 20.
(31) 第五節、急性低氧的介入 低 氧 環 境 是 使 用 低 氧 艙 （ Colorado Altitude Training, Boulder, CO, USA） 的 方 式 ， 製 造 常 壓 低 氧 的 環 境 。 工 作 人 員 在 受 試 者 進 入 前 先 行 開 機，並 把 高 度 設 定 為 2 3 0 0 m（ 約 1 5 % 氧 氣 ）。 受 試 者 一 開 始 先 在 低 氧 艙 外 面 等 候 ， 並 飲 用 飲 料 或 安 慰 劑 ， 等 到 測 試 之 前 10 分 鐘 進 入 低 氧 艙 內 ， 坐 著 休 息 ， 並 且 連接好測試儀器，直到運動測試開始。每次運動測試時皆會 打 開 低 氧 艙 內 的 冷 氣 機 ， 並 把 溫 度 固 定 於 23℃ ， 並 記 錄 每 次 運動時的溫度以及濕度，以確保所有階段的運動測試的環境 皆為相同的。. 第六節、腳踏車耐力測試 在實驗前，受試者先於低氧艙內測試急性低氧環境下的 最大攝氧量。在測驗前十分鐘進入低氧艙，連接上氣體分析 儀 （ Cortex, Metamax 3B, Germany） 後 開 始 進 行 漸 增 的 腳 踏 車 運 動 。 運 動 強 度 由 7 5 W 開 始 ， 每 3 分 鐘 增 加 2 5 W， 並 把 轉 速 維 持 在 70rpm， 直 到 衰 竭 。 衰 竭 時 所 測 得 的 攝 氧 量 最 大 值 就定義為最大攝氧量，並將衰竭時候所騎乘腳踏車的瓦數乘 以 50%， 定 義 成 為 運 動 強 度 。 腳 踏 車 的 運 動 測 試 總 共 有 兩 項 ， 分 別 為 90 分 鐘 50% • • VO2max 的 測 試 以 及 緊 接 著 進 行 85%VO2max 直 到 衰 竭 的 耐 力 測 • 試 。 在 90 分 鐘 50% VO2max 的 測 試 結 束 之 後 ， 受 試 者 可 以 休 • 息 五 分 鐘 ， 並 接 著 進 行 85%VO2max 直 到 衰 竭 ， 將 衰 竭 定 義 為 超 過 5 秒 無 法 再 繼 續 維 持 70rpm 的 運 動 強 度 。 所 有 測 試 都 是. 21.
(32) 使用低氧艙內的腳踏車測功器進行測試。在測試中採集氣體 的樣本，並記錄心跳率，血氧飽和率以及耐力測試中所使用 的瓦數。. 第七節、血液樣本的採集與分析 血液中總共要測量血糖、血乳酸、游離脂肪酸、甘油、 胰 島 素 、 色 胺 酸 、 血 清 素 、 氨 以 及 BCAA 的 濃 度 。 所 有 血 液 樣本的採集點分別為耐力運動測試測驗開始前，以及隨後的 • 每 30 分 鐘 ， 跟 85%VO2max 直 到 衰 竭 測 試 中 的 每 五 分 鐘 等 時 間 點 ， 在 前 臂 埋 設 滯 留 針 ， 並 採 集 10ml 左 右 的 血 液 樣 本 ， 裝 入 採 血 管 中。採 集 完 成 後 置 於 4℃ 的 離 心 機 中 以 500g 離 心 20 分 鐘 ， 以 採 集 血 漿 ， 並 分 析 血 漿 中 的 各 項 生 化 指 標 。. 一、血漿氨基酸濃度的測量 血 漿 中 氨 基 酸 濃 度 的 檢 測 ， 是 以 毛 細 管 電 泳（ c a p i l l a r y e l e c t r o p h o r e s i s , 簡 稱 C E ）的 方 式 分 析 。 血 漿 樣 本 在 檢 測 前 先 進 行 去 蛋 白 質 反 應 ， 在 100μ L 血 漿 中 加 入 100μ L 的 a c e t o n e （ Z u n i c , J e l i c - I v a n o v i c , C o l i c , & S p a s i c , 2 0 0 2 ）， 靜 置 30 分 鐘 ， 再 於 4℃ 以 10000rpm 離 心 10 分 鐘 ， 採 集 上 清 液 。 去 蛋 白 質 後 的 血 漿 取 100μ L 裝 入 eppendorf 中 ， 再 加 入 50 μ L 2 0 m M b o r a t e（ P H 1 0 . 0 ） 內 含 2 0 0 μ M N o r - l e u c i n e ， 同 時 加 入 100μ L 新 鮮 配 置 的 5.5mM fluorescein isothiocyanate （ F I T C ）/ a c e t o n e， 再 於 室 溫 下 避 光 後 隔 夜 進 行 衍 生 化 反 應 。 氨 基 酸 的 衍 生 化 反 應 後 ， 在 4℃ 以 10000rpm 離 心 10 分 鐘 ， 以 2 0 m M B o r a t e（ P H 1 0 . 0 ） 緩 衝 液 稀 釋 1 0 0 倍 ， 再 使 用. 22.
(33) P/ACE MDQCE (Backman, Fullerton, CA, USA)進 行 分 析 。 CE 的 管 柱 長 110cm， 內 徑 50μ M， 以 5 秒 的 時 間 注 入 樣 本 ， 壓 力 值 為 0 . 5 p s i。 導 電 用 的 緩 衝 溶 液 為 s o d i u m b o r a t e（ p H 9 . 2 ） 120mM ， 內 含 45mM α -cyclode xtrin（ Arlt, Brandt, & ke hr, 2001） 。 分 離 的 電 壓 為 2 5 k V， 溫 度 為 2 5 ℃ ， 時 間 共 1 2 0 分 鐘 ， 以. ( Laser Induced Fluorescence Detector， 簡 稱 LIF )偵 測 法. 進 行 檢 測 ， excitation 波 長 為 488 nm， emmission 波 長 為 525 n m。 這 種 方 法 所 檢 測 的 結 果 可 用 來 分 析 血 漿 中 的 白 胺 酸 、 異 白胺酸以及擷胺酸。 由已知濃度胺基酸標準品檢測各胺基酸面積，分別對照 Nor-Leu 之 標 準 曲 線 面 積 與 濃 度 的 換 算 公 式 ， 測 量 血 漿 中 的 白胺酸、異白胺酸以及擷胺酸的濃度。. 二、血漿中色胺酸濃度的測試 血 漿 中 的 色 胺 酸 濃 度 ， 是 以 Bridge-It L-tryptophan fluorescence 商 業 試 劑 進 行 操 作 以 及 反 應 （ Mediomics, St. L o u i s , M O , U S A ）， 再 以 m i c r o p l a t e f l u o r e s c e n c e r e a d e r 檢 測 （ P l a t e C h a m e l e o n , H i d e x , T u r k u , F i n l a n d ）， e x m i s s i o n 波 長 為 485 nm， emmission 波 長 為 665 nm。. 三、血漿中血清素的檢測 血漿中的血清素濃度，以酵素免疫分析法 （ E n z y m e - l i n k e d i m m u n o a s s a y, 簡 稱 E L I S A ） 進 行 操 作 以 及 使 用 商 業 試 劑 （ IBL, Hamburg, Germany） 檢 測 ， 吸 光 值 波 長 405 nm， 於 一 週 內 進 行 操 作 並 檢 測 其 濃 度 。. 23.
(34) 四、血漿中其餘生化指標的檢測 血漿中乳酸的濃度，以商業試劑進行操作以及反應 （ R a n d o x , C o . A n t r i m , U n i t e d K i n g d o m ）， 再 以 全 自 動 生 化 分 析 儀 （ Hitachi 7020, Ibaraki, Japan） 來 檢 測 ， 吸 光 值 波 長 550nm， 化 學 反 應 原 理 如 下 ： Lactate Oxigase L-Lactate + O2. Pyruvate + H2O2 Peroxidas. Chromogen+ + 2 H2O. H2O2 + H donor +. 血 漿 中 氨 的 濃 度 ， 以 商 業 試 劑 進 行 操 作 以 及 反 應（ K a n t o C h e m i c a l C O . , K a n a g a w a , J a p a n ）， 再 以 全 自 動 生 化 分 析 儀 （ H i t a c h i 7 0 2 0 , I b a r a k i , J a p a n ）來 檢 測 ， 吸 光 值 波 長 4 5 0 n m ， 化學反應原理如下：. N H 3 + D e a m i d o - N A D + + AT P. NADs. NAD+ + AMP. glucose dehydrogenase NAD. +. NADH + δ - glucolactone. + Glucose. 黃遞酶 W S T- 8 + N A D H. NAD+ + Formazan. 血 漿 中 血 糖 的 濃 度 ， 以 商 業 試 劑 （ Quick Auto Neo G l u - H K ） 進 行 操 作 以 及 反 應 （ S h i n o , T o k y o , J a p a n ）， 並 以 全 自 動 生 化 分 析 儀 （ Hitachi 7020, Ibaraki, Japan） 檢 測 ，. 24.
(35) exmission 波 長 為 340nm， emmission 波 長 為 450nm. Glucose +. G-6-P +NADP+. G-6-PD. G-6-P + ADP. 6-Phosphoglucoin acid + NADPH + H+. 血漿中游離脂肪酸的濃度，以商業試劑進行操作以及反 應（ Wa k o N E F A , G e r m a n y ）， 並 以 全 自 動 生 化 分 析 儀（ H i t a c h i 7020, Ibaraki, Japan） 檢 測 。. 血漿中甘油的濃度，以商業試劑進行操作以及反應 （ R a n d o x , C o . A n t r i m , U n i t e d K i n g d o m ）， 並 以 全 自 動 生 化 分 析儀檢測。. 血漿中胰島素的濃度，以商業試劑進行操作以及反應 （ Roche Diagnostics, Basel, Switzerland） 並 與 streptavidin 微 粒 子 與 anti-insulin AB-biotin、 anti-insulin AB-Ru(bpy)32+ 反 應 來 產 生 化 學 冷 光 ， 並 以 化 學 冷 光 分 析 儀 （ Elecsys 2010, Roche Diagnostics, Basel, Switzerland） 進 行 檢 測 。. 第八節、統計方法 所 有 的 資 料 皆 以 平 均 數 ± 標 準 誤 呈 現。攝 取 飲 料 或 安 慰 劑 後 ， 運 動 表 現 的 數 據 以 o n e w a y 重 複 量 數 A N O VA 來 分 析 其. 25.
(36) 差 異 。 各 時 間 點 所 測 得 的 各 項 生 理 以 及 生 化 指 標 ， 使 用 two w a y A N O VA（ r e p e a t m e a s u r e , 重 複 量 數 ） 來 分 析 各 時 間 點 中 飲 料 或 安 慰 劑 的 補 充 之 間 的 差 異 ， 並 使 用 Bonferroni 法 進 行 事 後 比 較。以 S P S S f o r W i n d o w s 1 0 . 0（ S P S S I n c . , C h i c a g o , I L , USA） 進 行 分 析 ， 並 將 顯 著 性 定 義 為 p 值 小 於 0.05。. 26.
(37) 第肆章 結果 一、受試者基本資料 受試者的基本資料如表三。. 二、運動表現 受 試 者 的 運 動 表 現 如 圖 一 。 BCAA 組 運 動 到 衰 竭 的 時 間 為 353.4±84.3 秒；BCAA+GLU 組 為 340.9±90 秒；GLU 組 為 407 ±77.3 秒 ； 安 慰 劑 組 為 291.6±42.9 秒 。 結 果 顯 示 各 組 間 並 沒 有顯著的差異。. 三、血液生化指標 （一）胰島素濃度變化 各組間的胰島素濃度變化如圖二。結果顯示補充 B C A A + G L U 這 組 的 胰 島 素 濃 度 顯 著 高 於 B C A A 組（ p = 0 . 0 0 8 ） 以 及 安 慰 劑 組 （ p = 0 . 0 0 4 ）。 在 各 個 時 間 點 中 ， 補 充 飲 料 之 後 的 第 30 分 鐘 ， BCAA+GLU 組 的 胰 島 素 濃 度 顯 著 高 於 BCAA 組 （ p = 0 . 0 1 3 ） 以 及 安 慰 劑 組 （ p = 0 . 0 0 8 ）。 而 B C A A 組 顯 著 高 於 安 慰 劑 組 （ p = 0 . 0 0 3 ）。 在 運 動 開 始 時 ， B C A A + G L U 組 的 胰 島 素 濃 度 顯 著 高 於 BCAA 組 （ p=0.007） 以 及 安 慰 劑 組 （ p = 0 . 0 0 5 ）。 而 G L U 組 則 是 顯 著 高 於 B C A A 組 （ p = 0 . 0 2 8 ） 以 及 安 慰 劑 組 （ p = 0 . 0 2 1 ）。 在 運 動 開 始 後 第 3 0 分 鐘 ， BCAA+GLU 組 的 胰 島 素 濃 度 顯 著 高 於 BCAA 組 （ p<0.001） 以 及 安 慰 劑 組（ p < 0 . 0 0 3 ）。 而 G L U 組 則 是 顯 著 高 於 B C A A 組 （ p = 0 . 0 4 2 ） 以 及 安 慰 劑 組 （ p = 0 . 0 2 5 ）。 在 運 動 開 始 後 第 6 0 分 鐘 ， BCAA+GLU 組 的 胰 島 素 濃 度 顯 著 高 於 BCAA 組. 27.
(38) （ p = 0 . 0 2 1 ） 以 及 安 慰 劑 組 （ p = 0 . 0 0 2 ）。 其 餘 各 時 間 點 間 則 沒 有顯著的差異。. （二）血糖濃度變化 各 組 間 的 血 糖 濃 度 變 化 如 圖 三。結 果 顯 示 G L U 組 的 血 糖 顯 著 高 於 B C A A 組 （ p = 0 . 0 2 1 ）。. （ 三 ） N E FA 濃 度 變 化 各 組 間 血 液 中 的 脂 肪 酸 濃 度 如 圖 四 。 運 動 中 BCAA 組 的 游 離 脂 肪 酸 顯 著 高 於 G L U 組 （ p = 0 . 0 1 2 ）。. （四）甘油濃度變化 各 組 間 血 液 中 的 甘 油 濃 度 如 圖 五 。 結 果 顯 示 運 動 中 GLU 組 的 甘 油 顯 著 低 於 B C A A 組 （ p = 0 . 0 2 1 ）。. （五）氨的濃度變化 各 組 間 血 液 中 的 NH3 濃 度 如 圖 六 。 結 果 顯 示 各 組 間 血 漿 中 氨 的 量 並 沒 有 顯 著 的 差 異 (p>0.05)。. 四、脂肪和碳水化合物氧化率 （一）脂肪氧化率 在運動中的脂肪氧化率變化以及氧化率的曲線下面積如 圖七和圖八。結果顯示在運動的過程中各組間並沒有顯著的 差異。. 28.
(39) （二）碳水化合物氧化率 在運動中的碳水化合物氧化率變化以及氧化率的曲線下 面積如圖九和圖十。結果顯示在運動的過程中各組間並沒有 顯著的差異。. 五、心跳和血氧飽和度 （一）心跳 在運動中的碳水化合物氧化率變化以及氧化率的曲線下 面積如圖十一。結果顯示在運動的過程中各組間並沒有顯著 的差異。. （二）血氧飽合度 在運動中的血氧飽和度如圖十二。結果顯示在運動的過 程中各組間並沒有顯著的差異。. 29.
(40) 第伍章 討論 本研究顯示，在急性低氧環境下補充碳水化合物及支鏈 胺基酸，對於長時間中等強度的耐力運動之後的高強度運動 表現，並沒有顯著的影響。在急性低氧環境下運動，會消耗 更多的碳水化合物，並可能會使得肝醣的消耗量增加 （ R o b e r t s 等 , 1 9 9 6 ）， 並 在 長 時 間 運 動 後 期 因 為 肝 醣 含 量 不 足 的 關 係 ， 使 得 運 動 表 現 變 差 （ B r o o k s 等 , 1 9 9 1 ）。 在 本 研 究中攝取支鏈胺基酸以及碳水化合物，期待能藉由延緩肝醣 衰竭以及中樞神經疲勞等因素，來增加運動表現。不過結果 顯示和安慰劑相比，補充碳水化合物及支鏈胺基酸並不會影 響急性低氧環境下的運動表現。. 補 充 BCAA 以 及 碳 水 化 合 物 後 ， 即 使 和 安 慰 劑 組 相 比 ， 也沒有增加運動表現，這樣的結果和一些相關的研究結果 （ Blomstrand, Andersson, Hassmen, Ekblom, & Newsholme, 1995; Cheuvront 等 , 2004; Madsen, Maclean, Kiens, & C h r i s t e n s e n , 1 9 9 6 ; Wa t s o n , p . , S h i r r e f f s , S . M . , & M a u g h a n , 2004） 相 似 。 在 混 合 補 充 BCAA 加 上 碳 水 化 合 物 之 後 ， 發 現 血漿中的胰島素濃度較其他組增加了，且在運動後期顯著抑 制了由運動所引起的游離脂肪酸增加。. 然 而 在 Jentjens,. (2001)的 研 究 中 ， 讓 受 試 者 在 肝 醣 耗 盡 的 情 況 下 補 充 碳 水 化 合 物 加 上 蛋 白 質 以 及 Leucine 等 胺 基 酸 ， 發 現 胰 島 素 濃 度 和 只補充碳水化合物相比顯著的增加了，但是對於肝醣的合成 並 沒 有 影 響。除 此 之 外，在 C a r t e r , J e u k e n d r u p , M a n n , & J o n e s (2004)年 的 研 究 中 ， 讓 受 試 者 在 運 動 中 以 每 分 鐘 1 克 左 右 的. 30.
(41) 速率注射葡萄糖，發現儘管看到葡萄糖進入組織的能力有增 加的現象，不過對於運動表現同樣沒有影響。. 在補充碳水化合物之後，發現對於運動表現上沒有任何 的影響。在運動過後大約一小時左右，碳水化合物氧化率的 曲 線 下 面 積 就 已 經 超 過 本 研 究 所 補 充 的 碳 水 化 合 物 劑 量 75 克了，這有可能因為補充劑量不足的關係，使得對於運動表 現 沒 有 影 響 。 然 而 在 Jentjens (2003)的 研 究 中 ， 讓 受 試 者 分 別 補 充 不 同 量 的 碳 水 化 合 物 ， 最 高 到 200 克 ， 發 現 即 使 補 充 這麼大量的碳水化合物，對於運動表現一樣沒有任何影響。 而 低 氧 環 境 下 ， Fulco 等 人 (2005)讓 受 試 者 在 海 拔 4300 公 尺 的 高 度 下 運 動，並 在 運 動 開 始 後 的 每 1 5 分 鐘 補 充 碳 水 化 合 物 溶液，發現對於運動表現也是沒有顯著的影響，在他之後的 研 究 (Fulco 等 , 2007)中 也 得 到 了 同 樣 的 結 果 。. 造成這種現象的其中一種可能的原因為運動後期的肝醣 儲存量並沒有被耗盡，即使是在沒有補充任何飲料的安慰劑 組中。在其他的研究中顯示，在運動後期肝醣的量並沒有被 耗盡的話，在此時補充碳水化合物也不會增加運動表現 （ C a r t e r , J e u k e n d r u p , M a n n , & J o n e s , 2 0 0 4 ）， 即 使 是 在 低 氧 環 境 下 （ F u l c o 等 , 2 0 0 7 ）。 在 本 研 究 中 有 兩 個 觀 點 或 許 可 說 明這個現象。. 第一個是在運動後期血糖的濃度依舊維持和禁食時的水 準差不多。先前的研究中指出，補充碳水化合物對於中等強 度的穩定運動來說可以增加衰竭的時間，藉由防止血糖過. 31.
(42) 低、維持碳水化合物氧化率，並減少肝醣的利用以及衰退率 （ C o y l e , C o g g a n , H e m m e r t , & I v y , 1 9 8 6 ）。 而 有 另 外 的 研 究 顯 示 ， 在 進 行 約 170 分 鐘 70%最 大 攝 氧 量 的 運 動 後 ， 沒 有 補 充 碳 水 化 合 物 的 話 ， 肌 肉 中 的 肝 醣 會 減 少 60%， 而 且 血 漿 中 的 血 糖 也 會 比 安 靜 時 的 濃 度 來 得 低 （ Coggan & Coyle, 1987; C o y l e , 1 9 9 2 ）。 然 而 在 本 研 究 之 中 ， 安 慰 劑 組 的 運 動 過 程 以 及 衰 竭 時 血 糖 的 濃 度 皆 維 持 在 80 mg/dl 左 右 ， 和 禁 食 後 的 量 差 不 多，並 沒 有 衰 退 的 現 象。這 可 能 代 表 著 急 性 低 氧 的 影 響 ， 使得組織不會大量的利用血糖，使血糖進入組織中，使得血 糖並沒有衰退的現象。. 另一個可說明肌肝醣可能還沒耗竭的原因是血液中氨的 量。當 肝 醣 衰 竭 時，會 增 加 代 謝 體 內 的 胺 基 酸 作 為 能 量 來 源 ， 其 中 也 包 括 B C A A。 然 而 代 謝 胺 基 酸 後 會 釋 放 出 過 多 的 N H 3， 這 可 能 對 於 運 動 表 現 來 說 是 有 害 的 （ Wa g e n m a k e r s , 1 9 9 2 ）。 在 本 研 究 中 ， 儘 管 血 漿 中 的 BCAA 在 運 動 開 始 後 即 穩 定 的 減 少 ， 各 組 的 個 時 間 點 間 NH3 的 濃 度 都 很 接 近 ， 甚 至 於 在 衰 竭 時 的 濃 度 各 組 間 也 沒 有 顯 著 的 差 異，且 U R E A 和 B U N 也 呈 現 了 相 同 的 結 果 ， 因 此 BCAA 的 減 少 可 能 並 不 是 由 於 被 氧 化 的 關 係。這 可 能 代 表 著 在 急 性 低 氧 環 境 下 進 行 9 0 分 鐘 5 0 % 最 大 攝 氧 量 的 運 動 並 沒 有 耗 盡 肌 肉 中 的 肝 醣 ， 因 此 NH3 在 此 時 或 許對於運動表現並無任何的影響。. 研究中顯示，在運動前補充碳水化合物後，會由於胰島 素增加的關係，抑制因運動所提升的游離脂肪酸濃度，並抑 制 血 漿 中 t r p 的 增 加，並 可 能 藉 此 延 緩 中 樞 神 經 疲 勞 的 產 生 。. 32.
(43) 而 本 研 究 中， N E F A 的 濃 度 只 在 補 充 g l u c o s e 組 和 B C A A 組 中 有 顯 著 的 降 低，且 甘 油 濃 度 也 只 在 運 動 的 的 9 0 分 鐘 有 顯 著 差 異，這可能使得延緩中樞神經疲勞的時間出現得太晚，或是 效果比較不明顯，因此並無法增加運動表現。造成這樣的現 象 可 能 是 因 為 低 氧 環 境 的 刺 激 ， 使 得 運 動 強 度 增 加 （ Brooks 等 , 1 9 9 1 ）， 並 增 加 碳 水 化 合 物 氧 化 率 ， 相 對 來 說 就 已 經 先 抑 制了脂肪酸濃度的增加，使得抑制游離脂肪酸濃度的效果比 較不明顯。. 還 有 一 種 可 能 造 成 補 充 BCAA 對 於 運 動 表 現 沒 有 影 響 的 是 BCAA 補 充 量 。 在 Mittleman（ 1998） 研 究 中 顯 示 ， 補 充 BCAA 之 後 血 漿 中 的 BCAA 含 量 增 加 到 休 息 時 候 的 2.5 倍 ， 且 顯 著 的 增 加 了 運 動 表 現 。 而 Davis（ 1999） 的 研 究 中 ， 讓 受 試 者 服 用 7g 的 BCAA 混 合 CHO， 發 現 對 於 運 動 表 現 同 樣 有 提 升 的 效 果 。 然 而 ， Va n H a l l ( 1 9 9 5 ) 的 研 究 讓 受 試 者 補 充 低 量 （ 6 g ） 和 高 量 （ 1 8 g ） 的 B C A A 以 及 T R P （ 3 g ）， 卻 發 現 對 於 運 動 表 現 卻 沒 有 任 何 影 響 。 而 本 研 究 中 ， 補 充 12g 的 BCAA 之 後 ， 血 漿 中 的 BCAA 大 約 上 升 了 2.5-3 倍 ， 這 顯 示 這樣的補充量應該是足夠的，只是對運動表現無顯著幫助。. 本研究顯示，在急性低氧環境下的運動前一小時補充 GLU、 BCAA 以 及 GLU+BCAA， 對 於 長 時 間 運 動 之 後 的 高 強 度運動來說並不會有顯著的影響。而造成這樣結果可能原因 包 括 肌 肝 醣 尚 未 耗 竭， N E FA 被 抑 制 的 效 果 不 明 顯 ， 以 及 T R P 所導致的中樞神經疲勞所出現的影響時間不足有關係。. 33.
(44) 表格 1、補充碳水化合物對耐力運動表現的影響. 受試者. 實驗設計. 7 位有經驗的 進行 30 公里的路 長跑選手. 主要結果. 參考文獻. 運動中補充 CHO 組 Tsintzas, et al., 1993. 跑，每 5 公里補充含 完成 30 公里路跑的 有 5%CHO 或安慰劑 時間顯著少於補充 的飲料 150ml. 安慰劑組. 七名受過訓. 1. 在開始前 20 分鐘. 和補充安慰劑相. 練的耐力運. 補充 2.0 g/kg 的碳水. 比，補充碳水化合物. 動選手. 化合物或安慰劑，以 的測試中衰竭的時 及開始運動後的每. 間延長了，且增加了. 20 分鐘補充 0.4 g/kg. 外援性碳水化合物. 的碳水化合物或安. 的氧化率. Coyle, 1986. 慰劑。 2. 進行 70%的腳踏 車運動直到衰竭。 八名受過訓. 1. 在運動前補充含. 發現不僅平均能量. 練的腳踏車. 8%碳水化合物的飲. 輸出是碳水化合物. 選手. 料 4.5ml kg-1。. 組比較高，騎乘腳踏. 2. 照自己的選擇來. 車的距離也是碳水. 實施不同的速度的. 化合物組顯著大於. 腳踏車運動一小時. 安慰劑組. 十名受過訓. 1. 在運動開始後 20. 補充碳水化合物後. 練的腳踏車. 分鐘給予碳水化合. 血糖比安慰劑組高. 選手. 物溶液的補充，或是 出了 20%~40%，運 補充安慰劑。. 動到衰竭的時間也. 2. 進行 70%~79%的. 比補充安慰劑組來. 34. El-Sayed, et al., 1997. Coyle, 1983.
(45) 腳踏車運動直到衰. 的久. 竭。 七名受過訓. 1. 在運動前 30 分鐘. 補充碳水化合物可. 練的腳踏車. 補充 2 g/kg 的碳水化 以顯著的降低完成. 選手. 合物. 耐力運動測試的時. 2. 完成 7kJ/kg 的耐. 間以及增加耐力運. 力運動測試大約 120. 動表現. Febbraio, et al., 2000. 分鐘 十名男性的. 1. 運動開始時以及. 補充碳水化合物可. 受試者. 開始後每一小時補. 以維持血糖濃度，防 1984. 充 43 克的蔗糖或是. 止肝醣耗竭，並提升. 安慰劑. 活動結束前的運動. Hargreaves, et al.,. 2. 進行腳踏車運動 4 表現 小時 十名受過訓. 1. 運動前5分鐘補充. 補充 CHO 的能量輸 Neufer, et al., 1987. 練的男性受. 45克的液態CHO、固 出比較高，且有著比. 試者. 態CHO以及安慰劑 • 2. 進行77% VO2max. 較好的運動表現. 的腳踏車運動45分 鐘 八名受過訓. 1. 運動中補充碳水. 補充碳水化合物有. 練的男性受. 化合物溶液或是安. 著比較好的能量輸. 試者. 慰劑. 出，以及運動表現. 2. 進行 7 個 12 分鐘 • 的 70% VO2max 腳踏 車運動，並在最後 12. 35. Mitchell, et al., 1988.
(46) 分鐘自由控制速度 八名受過訓. 1. 補充 4.5g/kg-1 的. 補充碳水化合物組. 練的男性受. 碳水化合物或是安. 的平均能量輸出顯. 試者. 慰劑. 著高於安慰劑組，且. 2. 盡最大的能力進. 運動距離也比較長. El-Sayed, et al., 1996. 行腳踏車運動 1 小時 19 位受過耐. 1. 補充 14 ml/kg 的. 補充碳水化合物組. Jeukendrup, et al.,. 力訓練的受. 7.6%碳水化合物電. 完成固定做功量的. 1997. 試者. 解質或安慰劑. 時間比較短. 2. 以最大的能力完 成固定的做功量（約 1 小時）. 36.
(47) 表格 2、補充支鏈胺基酸對耐力運動表現的影響. 受試者. 實驗設計. 主要結果. 參考文獻. 25 位受過訓. 被限制 19 天的每日. 補充支鏈胺基酸相. Mourier, 1997. 練的角力選. 能量攝取後，分成低. 較於其他組有顯著. 手. 卡的控制組 (n =. 降低了脂肪組織的. 6)、低卡補充高量蛋. 量，並有助於提升. 白質 (n = 7)、低卡補 運動表現 充支鏈胺基酸 (n = 6)、低卡補充低量蛋 白質 ( n = 6)以及控 制組（n=6） 22 位受軍隊. 補充 BCAA 後進行軍 藉由提升腦部的. 訓練的受試. 隊訓練約 1.5 小時. 者. 5-hydroxytryptamin. Blomstrand, Celsing, & Newsholme., 1988. e (5-HT)來延緩中 樞神經疲勞，提高 長時間運動下的運 動表現. 6 位女性以. 1. 每 30min 補充. 補充 BCAA 組明顯. Mittleman, Ricci, &. 及 7 為男性. BCAA 或安慰劑. 提升了血漿中的. Bailey., 1998. 受試者. 2. 在熱環境下（34.4 BCAA 濃度，且衰 • ℃）進行 40% VO2max 竭的時間也顯著增 直到衰竭. 8 位受試者. 加了. 1. 運動前 1 小時以及 補充碳水化合物或 運動中補充碳水化合. 是碳水化合物＋. 物、碳水化合物＋. BCAA 在衰竭時間. 37. Davis, et al., 1999.
(48) BCAA 或是安慰劑. 上皆顯著高於補充. 2. 分別進行走、快走 安慰劑，但兩者沒 以及慢跑直到衰竭. 有顯著差異. 56 隻成年的. 1. 在運動前補充. 補充 BCAA 組跑步. 老鼠. BCAA、碳水化合物. 到衰竭的時間明顯. 以及碳水化合物＋. 增加了，但和碳水. BCAA 或安慰劑. 化合物組沒差異. Calders, et al., 1999. 2. 跑步直到衰竭 30 隻成年的. 1. 運動前 5 分鐘以及 補充 BCAA 的老鼠. 老鼠. 運動後每 30 分鐘補. 衰竭的時間顯著增. 充 BCAA 或安慰劑. 加了. Calders, et al., 1997. 2. 跑步直到衰竭 9 位受過訓. 1. 分別補充碳水化. 補充碳水化合物、. 練的男性受. 合物、碳水化合物. 碳水化合物+BCAA. 試者. +BCAA 或是安慰劑. 在完成 100 腳踏車. Madsen, et al., 1996. 2. 進行完成 100 公里 運動的時間上並沒 的腳踏車運動. 有顯著的差別. 5 位受過訓. 1. 在運動中補充. 對於運動表現上沒. Blomstrand, et al.,. 練的男性受. BCAA+CHO、CHO. 有影響. 1995. 試者. 以及安慰劑 2. 在肝醣儲存量不 足的情況下進行 75% VO2max 的腳踏車運 動. 38.
(49) 9 名男性受. 1.補充 12g 的 BCAA. 對於衰竭的時間以. 試者. 或是安慰劑. 及心跳率皆沒有顯. 2.在熱環境（30℃）. 著的改變. Watson, et al., 2004. 中且肝醣被耗盡的情 況下進行 50% • VO2peak 運動直到衰 竭 10 名受過訓. 1. 分別補充補充 3 克 補充 BCAA 對運動. 練的男性受. 的色胺酸、6 克的. 表現沒有有影響，. 試者. BCAA 以及 18 克的. 而且補充色胺酸甚. BCAA. 至也沒看出對運動. 2. 進行 70%-75%最. 表現有任何影響. 大輸出功率的腳踏車 運動直到衰竭. 39. Hell, et al., 1995.
(50) 表格 3、受試者基本資料. 基本資料. 平均數（±SEM）. 人數. 7. 身高（公尺）. 1.6843 ± 0.0186. 體重（公斤）. 69.86 ± 2.82. 年齡（歲）. 25.6 ± 0.6. 最大攝氧量（ml/min/kg）. 38.3 ± 1.8. 40.
(51) 圖表. 41. 1、 運 動 到 衰 竭 的 時 間.
(52) 圖表. 2、 胰 島 素 的 濃 度 變 化 。. BCAA+GLU 組 >BCAA 組 (p=0.008)和 安 慰 劑 組 (p=0.004)﹡ 表 示 BCAA+GLU 組 >BCAA 組 ； #表 示 BCAA+GLU 組 >安 慰 劑 組 ； ※ 表 示 GLU 組 >BCAA 組 ； &表 示 GLU 組 >安 慰 劑 組. 42.
(53) 圖表. 3、 血 糖 的 濃 度 變 化 。. B C A A + G L U 組 > B C A A 組 ( p = 0 . 0 2 )。 * 表 示 B C A A + G L U 組 > B C A A 組 ； # 表 示 B C A A + G L U 組 > 安 慰 劑 組 ； ※ 表 示 GLU 組 >BCAA 組 ； &表 示 GLU 組 >安 慰 劑 組 ； §表 示 BCAA 組 >安 慰 劑 組. 43.
(54) 圖表. 4、 游 離 脂 肪 酸 的 濃 度 變 化 。 BCAA 組 >GLU 組 (p=0.012). *表 示 BCAA 組 >BCAA+GLU 組 ； #表 示 安 慰 劑 組 > BCAA+GLU 組 ； ※ 表 示 BCAA 組 >GLU 組 ； &表 示 安 慰 劑 組 >GLU 組. 44.
(55) 圖表. 5、 甘 油 的 濃 度 變 化 。. BCAA 組 >GLU 組 (p=0.019)*表 示 BCAA 組 >BCAA+GLU 組 ； #表 示 安 慰 劑 組 > BCAA+GLU 組 ；. ※ 表 示 BCAA 組 >GLU 組 ； &表 示 安 慰 劑 組 >GLU 組. 45.
(56) 圖表. 6、 氨 的 濃 度 變 化. ※ 表 示 BCAA 組 >GLU 組. 46.
(57) 圖表. 7、 運 動 期 間 脂 肪 氧 化 率 變 化 。 ﹡ 表 示 BCAA 組 >BCAA+GLU 組. 47.
(58) 圖表. 8、 運 動 期 間 脂 肪 氧 化 率 的 曲 線 下 面 積. 48.
(59) 圖表. 9、 運 動 期 間 碳 水 化 合 物 氧 化 率 變 化 ﹡ 表 示 BCAA+GLU 組 > BCAA 組. 49.
(60) 圖表. 10、 運 動 期 間 碳 水 化 合 物 氧 化 率 曲 線 下 面 積. 50.
(61) 圖表. 11、 血 漿 中 支 鏈 胺 基 酸 濃 度 。. BCAA 組 顯 著 大 於 GLU(p=0.003)及 安 慰 劑 組 (p=0.004)； BCAA+GLU 組 顯 著 大 於 GLU(p=0.014)及 安 慰 劑 組 (p=0.04)。 ¥ 表 示 BCAA+GLU 組 >GLU 組 ； #表 示 BCAA+GLU 組 >安 慰 劑 組 ※ 表 示 BCAA 組 >GLU 組 ； §表 示 BCAA 組 >安 慰 劑 組. 51.
(62) 圖表. 52. 12、 運 動 期 間 的 心 跳 率 變 化.
(63) 圖表. 13、 運 動 期 間 的 血 氧 飽 合 度 變 化. 53.
(64) 第陸章、參考文獻 陳香吟（2005）。中樞疲勞機制中支鏈胺基酸的角色。運動生理暨體能學報，2， 45-53。 Ahlborg, B. G., Bergstro¨m, J., Brohult, J., Ekelund, L. G., Hultman, E., & Maschio, G. (1967). Human muscle glycogen content and capacity for prolonged exercise at different diets. Forsvarsmedicin, 3, 85-99. Angus, D. J., Greaves, M. H., Dancey, J., & Febbraio, M. A. (2000). Effect of carbohydrate or carbohydrate plus medium-chain triglyceride ingestion on cycling time trial performance. Journal of Applied Physiology, 88, 113-119. Arkinstall, M. J., Bruce, C. R., Nikolopoulos, V., Garnham, A. P., & Hawley, J. A. (2001). Effect of carbohydrate ingestion on metabolism during running and cycling. Journal of Applied Physiology, 91(5), 2125-2134. Bailey, S. P., Davis, J. M., & Ahlborn, E. N. (1993). Neuroendocrine and substrate responses to altered brain 5-HT activity during prolonged exercise to fatigue. Journal of Applied Physiology, 74(6), 3006-3012. Bigard, A. X., Satabin, P., Lavier, P., Canon, F., Taillandier, D., & Guezennec, C. Y. (1993). Effects of protein supplementation during prolonged exercise at moderate altitude on performance and plasma amino acid pattern. European Journal of Applied Physiology, 66(1), 5-10. Blomstrand, E., Hassmén, P., Ekblom, B., & Newsholme, E. A. (1991). Administration of branched-chain amino acids during sustained exercise — effects on performance and on plasma concentration of some amino acids. European Journal of Applied Physiology, 63(2), 83-88.. 54.
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