補 充 支 鏈 胺 基 酸 與 瓜 胺 酸 對 阻 力 訓 練 的 影 響
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合併補充支鏈胺基酸與瓜胺酸對高強度 阻力訓練後發力率無顯著影響
詹 庭 傑
1、 張 振 崗
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國 立 臺 灣 體 育 運 動 大 學 運 動 健 康 科 學 學 系
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國 立 臺 灣 體 育 運 動 大 學 競 技 運 動 學 系 摘 要
目 的 ： 阻 力 運 動 會 誘 發 中 樞 疲 勞 ， 可 能 原 因 之 一 是 大 腦 血 清 素 濃 度 增 加 。 色 胺 酸 是 合 成 血 清 素 的 前 驅 物 ， 補 充 支 鏈 胺 基 酸 可 能 減 少 色 胺 酸 進 入 大 腦 ， 減 少 血 清 素 合 成 ， 進 而 減 緩 中 樞 疲 勞 ； 補 充 瓜 胺 酸 可 能 可 以 協 助 移 除 運 動 中 所 產 生 的 氨。本 研 究 探 討 合 併 補 充 支 鏈 胺 基 酸 和 瓜 胺 酸 對 下 肢 高 強 度 阻 力 訓 練 誘 發 之 疲 勞 的 影 響 ， 以 等 長 下 肢 中 段 拉(isometric mid-thigh pull)發 力 率 做 為 肌 肉 疲 勞 的 指 標，並 探 討 可 能 的 生 化 機 轉。方 法：以 10 名 有 阻 力 訓 練 經 驗 的 健 康 男 性 大 學 生 為 對 象 ， 採 隨 機 單 盲 交 叉 設 計 ， 每 位 受 試 者 皆 接 受 2 次 測 試 ， 以 85% 一 次 反 覆 最 大 重 量 (1 repetition maximum) 進 行 深 蹲 訓 練 ， 每 組 5 次 ， 共 5 組 ， 於 阻 力 訓 練 前 、 訓 練 後 立 即 、 訓 練 後 24 小 時 ， 分 別 進 行 等 長 下 肢 中 段 拉 測 試 。 AA 測 試 於 訓 練 前 補 充 支 鏈 胺 基 酸 0.1 g/kg 及 瓜 胺 酸 0.025 g/kg， PLA 測 試 則 補 充 安 慰 劑 。 結 果 ： PLA 測 試 訓 練 後 等 長 下 肢 中 段 拉 最 大 力 量 發 力 率 較 訓 練 前 有 降 低 的 趨 勢 (p=0.083)， 而 在 50, 90, 150, 200 毫 秒 之 發 力 率 及 最 大 力 量 在 二 次 測 試 間 均 無 顯 著 差 異 。 二 次 測 試 訓 練 前 後 血 漿 氨 濃 度 均 無 顯 著 差 異 ；PLA 測 試 血 漿 尿 素 濃 度 在 訓 練 後 顯 著 低 於 基 準 值 ，AA 測 試 血 漿 尿 素 濃 度 則 在 各 時 間 點 則 無 顯 著 差 異。結 論：在 本 研 究 的 阻 力 訓 練 期 間，氨 合 成 並 未 顯 著 增 加，
而 補 充 瓜 胺 酸 可 能 增 加 訓 練 期 間 的 尿 素 循 環，移 除 了 在 阻 力 訓 練 期 間 代 謝 支 鏈 胺 基 酸 所 產 生 的 氨 ， 使 得 AA 測 試 訓 練 後 的 血 漿 氨 濃 度 維 持 與 訓 練 前 相 同 ； 但 即 使 有 此 效 果 ， 補 充 支 鏈 胺 基 酸 與 瓜 胺 酸 仍 對 阻 力 訓 練 後 之 疲 勞 無 顯 著 影 響 。
關 鍵 詞 ： 中 樞 疲 勞 、 支 鏈 胺 基 酸 、 瓜 胺 酸 、 色 胺 酸 、 阻 力 訓 練 、 等 長 下 肢 中 段 拉
通 訊 作 者 ： 張 振 崗
E-mail： [email protected]
DOI： 10.3966/2226535X2020060902003
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壹、緒論
阻 力 運 動 造 成 的 疲 勞 可 分 為 兩 大 部 分 ： 周 邊 疲 勞 和 中 樞 疲 勞 ， 周 邊 疲 勞 主 要 來 自 肌 肉 和 周 邊 神 經 系 統 ， 中 樞 疲 勞 則 主 要 來 自 中 樞 神 經 系 統 ， 尤 其 是 大 腦。大 多 數 的 研 究 著 重 於 周 邊 疲 勞，但 隨 著 研 究 儀 器 和 方 法 的 進 步，
近 年 中 樞 疲 勞 的 相 關 研 究 也 逐 漸 增 加 。 神 經 訊 號 的 自 主 活 化(voluntary activation)下 降 是 常 用 的 中 樞 疲 勞 指 標，以 95% 1 repetition maximum (RM) 進 行 8 組，每 組 2 次 的 蹲 舉 和 硬 舉 ，會 造 成 最 大 等 長 收 縮 時 的 自 主 活 化 逐 漸 下 降(Barnes, Miller, Reeve, & Stewart, 2019)； 以 50% 強 度 進 行 膝 關 節 等 長 收 縮 至 衰 竭 ， 也 會 導 致 自 主 活 化 下 降 (Rio-Rodriguez, Iglesias-Soler,
& Fernandez Del Olmo, 2016)， 表 示 這 些 阻 力 運 動 會 誘 發 中 樞 疲 勞 。 另 一 個 以 有 阻 力 訓 練 經 驗 的 運 動 員 為 對 象 的 研 究 指 出，慣 用 手 進 行 二 頭 肌 彎 舉 直 到 衰 竭 後 ， 再 以 非 慣 用 手 進 行 二 頭 肌 彎 舉 直 到 衰 竭 ， 發 現 非 慣 用 手 運 動 持 續 時 間 較 事 先 沒 有 進 行 慣 用 手 運 動 時 為 少，顯 示 之 前 的 慣 用 手 運 動 可 能 誘 發 中 樞 疲 勞 ， 而 影 響 了 後 續 非 慣 用 手 的 運 動 表 現(Triscott et al., 2008)。
造 成 中 樞 疲 勞 有 許 多 可 能 的 因 素 ， 其 中 之 一 是 大 腦 血 清 素 濃 度 增 加 (Blomstrand, 2001)。 色 胺 酸 是 大 腦 合 成 血 清 素 的 前 驅 物 ， 血 液 中 的 游 離 色 胺 酸 (free tryptophan) 可 經 由 L-系 統 轉 運 蛋 白 (L-system transporter)通 過 血 腦 障 壁 ， 進 入 大 腦(Pardridge, 1998)。將 色 胺 酸 注 射 入 大 鼠 大 腦，在 運 動 期 間 會 增 加 下 視 丘 視 前 區(hypothalamic preoptic area)血 清 素 濃 度 ， 且 此 濃 度 與 耐 力 運 動 持 續 至 衰 竭 時 間 呈 反 比(Soares, Coimbra, & Marubayashi, 2007)，顯 示 色 胺 酸 在 大 腦 中 透 過 合 成 血 清 素，誘 發 中 樞 疲 勞。支 鏈 胺 基 酸 (branched-chain amino acids, BCAA) 是 白 胺 酸 (leucine) 、 異 白 胺 酸 (isoleucine) 、 纈 胺 酸 (valine) 的 統 稱 ， 可 與 色 胺 酸 競 爭 L- 系 統 轉 運 蛋 白 (Fernstrom, 2005)，可 能 可 以 減 少 色 胺 酸 進 入 大 腦，減 少 大 腦 血 清 素 合 成，
進 而 減 緩 中 樞 疲 勞。動 物 實 驗 顯 示，補 充 BCAA 可 以 減 少 大 腦 色 胺 酸 及 血 清 素 濃 度 ， 並 延 長 耐 力 運 動 至 衰 竭 的 時 間(Calders, Pannier, Matthys, &
Lacroix, 1997; Yamamoto & Newsholme, 2000)。 在 人 體 實 驗 方 面 ， 少 數 研 究 顯 示 補 充 BCAA 可 以 降 低 耐 力 運 動 期 間 的 疲 勞 感 覺 (Blomstrand, Hassmen, Ek, Ekblom, & Newsholme, 1997) ， 並 改 善 認 知 功 能 (Hassmen, Blomstrand, Ekblom, & Newsholme, 1994)， 但 大 多 數 研 究 顯 示 對 運 動 表 現 沒 有 顯 著 影 響(Cheuvront et al., 2004; Greer, White, Arguello, & Haymes,
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2011; Nelson et al., 2012)。
補 充 BCAA 對 人 體 運 動 表 現 沒 有 顯 著 影 響 的 原 因 可 能 來 自 於 運 動 期 間 增 加 的 BCAA 代 謝 (Katz, Broberg, Sahlin, & Wahren, 1986)， 造 成 血 氨 濃 度 增 加 (Davis, Welsh, De Volve, & Alderson, 1999)， 氨 可 進 入 大 腦 並 誘 發 中 樞 疲 勞(Nybo, Dalsgaard, Steensberg, Moller, & Secher, 2005; Wilkinson, Smeeton, & Watt, 2010)， 而 抵 銷 BCAA 的 效 果 。 為 了 避 免 氨 過 度 堆 積 ， 近 年 有 研 究 採 用 合 併 補 充 BCAA、精 胺 酸 (arginine)、瓜 胺 酸 (citrulline)，精 胺 酸 是 尿 素 循 環 中 間 產 物 ， 補 充 精 胺 酸 可 能 可 以 提 高 尿 素 循 環 ， 進 而 減 少 氨 堆 積(Tsuei et al., 2003)；精 胺 酸 同 時 為 一 氧 化 氮 (nitric oxide)前 驅 物，可 促 進 一 氧 化 氮 合 成 ， 刺 激 血 管 擴 張 及 增 加 血 流 量 ， 協 助 移 除 氨 和 乳 酸 等 代 謝 產 物(Schaefer et al., 2002)。但 人 體 對 精 胺 酸 吸 收 率 較 低，反 而 以 補 充 瓜 胺 酸 的 方 式 ， 可 更 有 效 提 升 血 液 中 精 胺 酸 濃 度 ， 並 促 進 一 氧 化 氮 合 成 (Schwedhelm et al., 2008; Moinard & Cynober, 2007)， 瓜 胺 酸 同 時 也 是 尿 素 循 環 的 中 間 產 物 ， 可 能 可 以 協 助 移 除 運 動 中 所 產 生 的 氨(Sureda et al., 2010)。 以 各 種 項 目 運 動 員 為 對 象 的 研 究 顯 示 ， 合 併 補 充 BCAA、 精 胺 酸 、 瓜 胺 酸 可 以 提 升 連 續 二 天 間 歇 性 高 強 度 運 動(Chang et al., 2015)、連 續 二 天 耐 力 運 動(Cheng et al., 2016)、 8 x 50 公 尺 間 歇 游 泳 等 體 能 表 現 (Hsueh, Wu, Tsai, Wu, & Chang, 2018)，並 減 緩 疲 勞 所 造 成 的 網 球 技 術 表 現 的 衰 退 (Yang, Wu, Chen, & Chang, 2017)， 及 跆 拳 道 踢 擊 的 前 動 作 反 應 時 間 (pre-motor reaction time)的 衰 退 (Chen, Wu, Chen, Chou, & Chang, 2016)， 顯 示 這 種 補 充 的 方 式 可 能 可 以 透 過 降 低 血 漿 游 離 色 胺 酸/BCAA 比 率 ，減 緩 中 樞 疲 勞，
並 提 升 體 能 和 技 術 表 現 。
許 多 研 究 和 體 能 測 試 都 著 重 於 最 大 肌 力，肌 肉 產 生 最 大 力 量 所 需 的 時 間 約 需 300 毫 秒，但 是 許 多 運 動 的 動 作 時 間 卻 少 於 這 個 時 間，例 如 衝 刺 跑、
跳 高 、 跳 遠 時 腳 與 地 面 接 觸 的 時 間 ， 投 擲 標 槍 、 鉛 球 、 棒 球 時 手 部 施 力 時 間 等，僅 約 80-200 毫 秒，因 此，在 這 段 時 間 內 的 發 力 率 (rate of development, RFD)， 與 許 多 爆 發 力 型 運 動 表 現 有 密 切 的 關 係 (Taber, Bellon, Abbott, &
Bingham, 2016)。等 長 下 肢 中 段 拉 (isometric mid-thigh pull, IMTP)測 驗 與 常 見 運 動 中 之 許 多 動 作 有 相 似 之 關 節 角 度 ， 此 測 試 所 得 之 發 力 率 與 衝 刺 (Brady, Harrison, Flanagan, Haff, & Comyns, 2019)、 抓 舉 、 挺 舉 (Haff et al., 2005; Beckham et al., 2013)、 投 擲 (Stone et al., 2003)等 運 動 表 現 皆 呈 現 高 度 相 關 。 針 對 舉 重 選 手 進 行 為 期 20 周 之 訓 練 狀 態 監 控 ， 發 現 當 訓 練 量 增
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加 時 ，IMTP 發 力 率 下 降 的 幅 度 大 於 最 大 等 長 肌 力 ， 顯 示 發 力 率 可 能 更 適 合 做 為 檢 測 疲 勞 的 指 標(Hornsby et al., 2017)。
阻 力 訓 練 可 能 會 提 升 BCAA 代 謝 速 率，造 成 血 液 BCAA 濃 度 下 降，導 致 血 漿 游 離 色 胺 酸/BCAA 比 率 上 升，進 而 使 更 多 的 色 胺 酸 進 入 大 腦 中，合 成 更 多 血 清 素 ， 而 誘 發 中 樞 疲 勞(Shimomura et al., 2009)，影 響 後 續 訓 練 的 強 度 。IMTP 所 測 得 的 發 力 率 ， 與 許 多 種 動 作 形 式 的 表 現 相 關 ， 可 以 做 為 肌 肉 疲 勞 的 指 標。因 此，本 研 究 探 討 合 併 補 充 BCAA 和 瓜 胺 酸 對 下 肢 高 強 度 阻 力 訓 練 誘 發 之 肌 肉 疲 勞 的 影 響，以 IMTP 的 發 力 率 做 肌 肉 疲 勞 的 指 標，
並 探 討 此 補 充 品 對 阻 力 訓 練 期 間 氨 代 謝 的 影 響 。
貳、研究方法
一 、 受 試 者
本 研 究 受 試 者 為 10 名 健 康 男 性 大 學 生 ， 從 事 規 律 阻 力 訓 練 6 個 月 以 上 ， 無 已 知 心 血 管 疾 病 或 其 他 慢 性 疾 病 ， 實 驗 期 間 未 服 用 藥 物 、 抽 菸 、 喝 酒 及 補 充 高 蛋 白 營 養 品 等。本 實 驗 通 過 中 國 醫 藥 大 學 暨 附 設 醫 院 研 究 倫 理 委 員 會 審 核 (CRREC-106-032)，於 實 驗 前 充 分 告 知 受 試 者 實 驗 目 的、流 程 及 風 險 ， 並 由 受 試 者 簽 署 研 究 同 意 書 。
二 、 實 驗 設 計
本 研 究 採 隨 機 單 盲 交 叉 設 計 ， 每 位 受 試 者 皆 接 受 2 次 測 試，每 次 測 試 連 續 2 日，兩 次 測 試 間 隔 7 日 排 空 期。每 位 受 試 者 在 兩 次 測 試 期 間 皆 攝 取 相 同 份 量 的 食 物 ， 運 動 測 試 前 3 天 ， 禁 止 進 行 運 動 訓 練 或 激 烈 身 體 活 動 ， 以 避 免 肌 肉 損 傷 或 影 響 體 能 狀 況 。 實 驗 流 程 如 圖 1， 受 試 者 於 受 測 日 早 晨 空 腹 至 實 驗 室 ， 由 合 格 醫 檢 師 自 手 肘 靜 脈 採 集 血 液 樣 本 ， 採 血 點 包 含 早 餐 前 、 阻 力 訓 練 前 、 阻 力 訓 練 後 ； 受 測 隔 日 早 晨 空 腹 至 實 驗 室 ， 先 進 行 訓 練 後 24 小 時 之 IMTP 測 試 ， 再 自 手 肘 靜 脈 採 集 阻 力 訓 練 後 24 小 時 之 血 液 樣 本 。
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圖 1 實 驗 流 程
三 、 阻 力 訓 練
實 驗 前 約 7 天 先 進 行 深 蹲 1 RM 測 試 ， 測 試 前 先 進 行 標 準 熱 身 流 程 ， 內 容 依 序 為 ： 於 固 定 式 腳 踏 車 運 動 以 50 W 持 續 2 分 鐘 ， 弓 箭 步 蹲 向 前 、 弓 箭 步 蹲 向 後 、 橫 向 移 動 弓 箭 步 蹲 、 踢 腿 摸 趾 及 股 四 頭 伸 展 各 6 次 、 自 體 體 重 深 蹲 5 次 、 自 體 體 重 快 速 深 蹲 5 次 (Beckham et al., 2018)； 接 著 依 序 以 20 kg 負 荷 進 行 深 蹲 3 次 ， 預 估 50% 1 RM 深 蹲 2 次 ， 預 估 70% 1 RM、
預 估 85% 1 RM、 預 估 95% 1 RM 各 深 蹲 1 次 ， 若 無 法 完 成 ， 則 以 該 次 之 重 量 為 1 RM； 若 可 以 完 成 ， 則 再 以 預 估 100% 1 RM 深 蹲 1 次 ， 若 仍 順 利 完 成 ， 則 以 2 公 斤 或 5 公 斤 為 單 位 增 加 重 量 ， 進 行 下 一 次 深 蹲 ， 直 到 無 法 完 成 ， 以 該 次 之 重 量 為 1 RM。
測 試 當 天 ， 先 進 行 標 準 熱 身 流 程 ， 接 著 以 85% 1RM 進 行 深 蹲 訓 練 ， 每 組 5 次 ， 共 5 組 ， 組 間 休 息 時 間 為 2.5 分 鐘 ， 訓 練 過 程 中 配 戴 訓 練 用 腰 帶 ， 確 保 受 試 者 軀 幹 穩 定 及 安 全 。 若 受 試 者 無 法 舉 起 所 規 定 之 重 量 ， 則 略 減 少 槓 鈴 重 量 後 再 進 行 訓 練 ， 直 到 完 成 25 次 深 蹲 。 訓 練 結 束 後 立 即 以 20 點 量 表 詢 問 自 覺 運 動 負 荷 (ratings of perceived exertion, RPE) (Borg, 1982)。
四 、 IMTP
於 阻 力 訓 練 前 、 訓 練 後 立 即 、 訓 練 後 24 小 時 ， 分 別 進 行 IMTP 測 試 。 阻 力 訓 練 前 和 訓 練 後 24 小 時 ， 進 行 IMTP 測 驗 前 使 用 阻 力 訓 練 後 立 即 進 行 之 IMTP 測 試 ， 則 不 再 進 行 熱 身 。
IMTP 測 試 前 ， 由 同 一 研 究 人 員 使 用 量 角 器 ， 將 受 試 者 調 整 姿 勢 為 髖
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關 節 角 度 145° ± 5°， 膝 關 節 角 度 130° ± 5°， 雙 腳 站 立 於 測 力 板 (Kistler, Winterthur, Switzerland)( 圖 2) ， 此 姿 勢 可 達 到 最 大 的 力 量 及 發 力 率 (Beckham et al., 2018)，槓 鈴 加 重 至 300 kg，讓 受 試 者 無 法 移 動 槓 鈴，使 用 助 握 帶 及 白 貼(Johnson and Johnson, USA) 將 手 部 固 定 於 槓 ， 將 握 力 對 測 驗 影 響 降 至 最 低 。 測 試 時 受 試 者 以 最 快 速 度 及 最 大 努 力 嘗 試 將 槓 鈴 上 拉 ， 持 續 約 5 秒 鐘 ， 每 次 測 試 皆 進 行 2 次 IMTP， 中 間 休 息 2 分 鐘 。 發 力 率 數 據 採 用 2 次 測 試 之 最 高 值 。
測 力 板 以 1000 Hz 採 集 力 量 輸 出 資 料 ， 將 垂 直 方 向 (z 軸 )資 料 獨 立 取 出 ， 計 算 50 毫 秒、90 毫 秒、150 毫 秒 及 200 毫 秒 發 力 率，計 算 公 式 如 下：
發 力 率 (N·) = 力 量 (N) / 時 間 (s)
圖 2 等 長 大 腿 中 段 拉 標 準 姿 勢
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55 五 、 飲 食 控 制
測 試 前 2 日 與 測 試 期 間 進 行 皆 由 本 研 究 提 供 飲 食 (表 1)， 以 確 保 肌 肉 肝 醣 和 體 內 各 種 胺 基 酸 含 量 等 因 素 的 穩 定 ， 並 口 頭 告 知 受 試 者 ， 避 免 攝 入 額 外 食 物 與 補 充 品 。 飲 食 皆 購 買 於 實 驗 室 附 近 之 便 利 商 店 。
測 驗 當 天 提 供 標 準 化 早 餐 ， 包 含 白 吐 司 (楓 康 超 市 ， 台 中 ) 1.2 g/kg，
草 莓 果 醬 (聯 合 利 華 股 份 有 限 公 司 ， 台 北 ) 0.1 g/kg， 乳 瑪 琳 人 造 奶 油 (遠 東 油 脂 股 份 有 限 公 司 ， 桃 園) 0.1 g/kg 及 豆 漿 (統 一 企 業 股 份 有 限 公 司，台 南) 5 ml/kg， 總 熱 量 16.2 kcal/kg， 包 含 1.55 g/kg 碳 水 化 合 物 ， 0.29 g/kg 蛋 白 質 ，0.98 g/kg 脂 肪 。
六 、 營 養 補 充 品
於 吃 完 早 餐 60 分 鐘 後，AA 測 試 補 充 BCAA 0.1 g/kg (白 胺 酸：異 白 胺 酸 ： 纈 胺 酸=2:1:1; Optimum Nutrition, Inc. Aurora, IL, USA)及 瓜 胺 酸 0.025 g/kg (Doctor’s Best, Inc. Irvine, CA, USA)； PLA 測 試 則 補 充 錠 劑 ， 主 要 成 分 為 麥 芽 糊 精(忠 永 生 技 公 司，台 灣 )。補 充 品 皆 加 入 250 ml 葡 萄 汁 (BIOES，
宏 常 有 限 公 司 ， 高 雄)後 飲 用 。
七 、 血 液 採 集 與 分 析
每 次 測 試 共 4 次 抽 血 ， 分 別 為 食 用 早 餐 前 (基 準 值 )、 阻 力 訓 練 前 、 阻 力 訓 練 後 立 即 與 阻 力 訓 練 24 小 時 後。由 合 格 醫 檢 師 自 肘 靜 脈 採 集 10 ml 血 液 ， 分 裝 至 含 EDTA 與 全 血 採 血 管 中 。 全 血 以 自 動 血 球 分 析 儀 (Sysmex KX-21N, Kobe, Japan) 檢 測 血 紅 素 濃 度 及 血 容 比 ， 以 校 正 運 動 期 間 之 血 漿 改 變 量(Costill & Fink, 1974)。 EDTA 採 血 管 於 4°C 以 2000 rpm 離 心 20 分 鐘 ， 將 血 漿 與 血 球 分 離 ， 取 出 血 漿 分 裝 後 存 放 至-80°C 冰 箱 中 ， 之 後 採 用 商 業 試 劑 組(Randox, Antrium, UK)， 以 自 動 分 析 儀 (Hitachi 7020, Tokyo, Japan)分 析 血 漿 氨 、 尿 素 、 尿 酸 、 肌 酸 激 酶 、 乳 酸 、 葡 萄 糖 濃 度 。
八 、 肌 肉 痠 痛 程 度
自 覺 肌 肉 痠 痛 程 度 採 用 6 點 量 表 ， 改 編 自 High, Howley, and Franks (1989)， 從 (1)完 全 無 痠 痛 、 活 動 輕 鬆 ， 到 (6)極 度 痠 痛 、 幾 乎 無 法 活 動 。 於
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阻 力 訓 練 前 及 訓 練 後 24 小 時 ， 進 行 IMTP 測 試 之 前 詢 問 。
九 、 統 計 分 析
各 項 變 數 以 二 因 子(組 別 、 時 間 )重 複 量 數 變 異 數 分 析 ， 若 組 別 或 時 間 效 應 達 顯 著 水 準 ， 則 以 Bonferroni 法 進 行 事 後 比 較 ， 統 計 顯 著 水 準 定 為 p<0.05， 所 有 數 值 以 平 均 值 ± 標 準 差 表 示 ， 以 SPSS 23.0 進 行 分 析 。
表 1 每 次 測 試 前 二 天 之 控 制 飲 食 內 容
醣 類(%) 蛋 白 質 (%) 脂 肪 (%) 熱 量 (kcal) 品 名
早 餐 72 15 13 380 黑 胡 椒 雞 排 握 便 當
午 餐 63 28 9 507 水 煮 嫩 雞 胸 便 當
67 13 20 395 奮 起 湖 握 便 當
晚 餐 63 28 9 507 水 煮 嫩 雞 胸 便 當
72 15 13 380 黑 胡 椒 雞 排 握 便 當
總 計 67 20 13 2169
參、結果
一 、 受 試 者 基 本 資 料
本 研 究 10 名 受 試 者，年 齡 為 21.5±0.8 歲，身 高 171.2±6.7 公 分，體 重 71.0±8.3 公 斤 ， BMI 24.2±2.5， 蹲 舉 1RM 109.0±11.7 (最 小 值 100， 最 大 值 130) kg。
二 、 IMTP 發 力 率
AA 測 試 與 PLA 測 試 阻 力 訓 練 前 後 之 50 毫 秒 、 90 毫 秒 、 150 毫 秒 及 200 毫 秒 發 力 率 、 最 大 力 量 、 最 大 力 量 發 力 率 如 表 2。 最 大 力 量 發 力 率 有 顯 著 時 間 效 應 (p=0.006)，事 後 比 較 發 現 PLA 測 試 訓 練 後 最 大 力 量 發 力 率 較 訓 練 前 有 降 低 的 趨 勢(p=0.083)， AA 測 試 各 時 間 點 則 無 顯 著 差 異 ； 其 餘 各 時 間 點 之 發 力 率 及 最 大 力 量 均 無 顯 著 差 異 。
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57 三 、 血 液 分 析
AA 測 試 與 PLA 測 試 阻 力 訓 練 前 後 之 各 項 血 漿 生 化 濃 度 如 表 3， PLA 測 試 血 漿 氨 濃 度 在 訓 練 前 、 訓 練 後 及 訓 練 後 24 小 時 均 顯 著 低 於 基 準 值 ， 但 若 與 訓 練 前 比 較 ， 訓 練 後 血 漿 氨 濃 度 與 訓 練 前 並 無 顯 著 差 異 ；AA 測 試 各 時 間 點 血 漿 氨 濃 度 則 無 顯 著 差 異。PLA 測 試 血 漿 尿 素 濃 度 在 訓 練 後 顯 著 低 於 基 準 值 及 訓 練 後 24 小 時，AA 測 試 血 漿 尿 素 濃 度 在 各 時 間 點 無 顯 著 差 異 。 血 漿 尿 酸 濃 度 在 二 個 測 試 的 訓 練 後 均 較 基 準 值 顯 著 下 降 ，AA 測 試 在 訓 練 後 更 顯 著 低 於 訓 練 前 及 訓 練 後 24 小 時 。
AA 測 試 運 動 後 血 漿 肌 酸 激 酶 濃 度 較 基 準 值 顯 著 上 升，但 PLA 測 試 運 動 後 僅 略 為 增 加(p=0.086)， 二 個 測 試 訓 練 後 24 小 時 血 漿 肌 酸 激 酶 濃 度 平 均 值 均 高 於 基 準 值 ， 但 由 於 個 體 差 異 較 大 ， 與 基 準 值 並 無 顯 著 差 異 。 血 漿 乳 酸 濃 度 在 訓 練 後 顯 著 上 升 ， 二 個 測 試 間 無 顯 著 差 異 。 血 漿 葡 萄 糖 濃 度 在 二 個 測 試 的 訓 練 後 亦 較 基 準 值 顯 著 下 降 ， 但 仍 然 在 正 常 濃 度 範 圍 。
四 、 自 覺 運 動 強 度 及 肌 肉 痠 痛 程 度
二 次 測 試 RPE 在 訓 練 後 及 訓 練 後 24 小 時 均 顯 著 高 於 訓 練 前 ， 但 二 次 測 試 間 無 顯 著 差 異(PL 測 試 訓 練 前 1.7 ± 0.7， 訓 練 後 7.0 ± 2.3； AA 測 試 訓 練 前 2.0 ± 0.8， 訓 練 後 7.2 ± 0.8； 時 間 效 應 p<0.001)。 二 次 測 試 測 試 阻 力 訓 練 後 24 小 時 ， 肌 肉 痠 痛 程 度 皆 顯 著 高 於 訓 練 前 (PL 測 試 訓 練 前 0.4 ± 0.7， 訓 練 後 1.7 ± 1.3； AA 測 試 訓 練 前 0.2 ± 0.4， 訓 練 後 1.8 ± 1.1； 時 間 效 應 p=0.001)， 二 次 測 試 間 亦 無 顯 著 差 異 。
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肆、討論
本 研 究 結 果 指 出 ， 補 充 支 鏈 胺 基 酸 及 瓜 胺 酸 ， 對 進 行 高 強 度 阻 力 訓 練 後 之 各 時 間 點 發 力 率 無 顯 著 影 響，對 訓 練 後 之 RPE 及 肌 肉 痠 痛 程 度 亦 無 顯 著 影 響 ， 顯 示 對 阻 力 訓 練 誘 發 之 中 樞 疲 勞 並 無 顯 著 效 益 。
部 分 研 究 曾 獲 得 與 本 研 究 類 似 的 結 果，以 70% 1 RM 進 行 10 組，每 組 8 次 的 蹲 舉 ， 補 充 0.22 g/kg 支 鏈 胺 基 酸 後 對 後 續 1-72 小 時 之 垂 直 跳 與 股 四 頭 肌 最 大 自 主 等 長 收 縮 表 現 之 恢 復 無 顯 著 影 響(VanDusseldorp et al., 2018)。 但 也 有 研 究 指 出 ， 補 充 BCAA 0.087 g/kg 可 加 速 阻 力 訓 練 後 24 至 48 小 時 的 等 長 收 縮 和 反 動 作 跳 高 度 的 恢 復 (Waldron et al., 2017)； 補 充 20 g BCAA 也 可 減 緩 全 身 性 高 強 度 阻 力 訓 練 後 24 小 時 上 肢 及 下 肢 爆 發 力 的 衰 退 程 度(Gee & Deniel, 2016)。
雖 然 很 多 研 究 顯 示 補 充 BCAA 可 以 降 低 運 動 後 延 遲 性 肌 肉 痠 痛 (Fedewa, Spencer, Williams, Becker, & Fuqua, 2019)， 但 本 研 究 在 24 小 時 候 的 肌 肉 酸 痛 程 度 在 二 次 測 試 間 並 無 顯 著 差 異。可 能 是 因 為 本 研 究 並 未 誘 發 過 於 嚴 重 的 肌 肉 損 傷，訓 練 後 24 小 時 的 平 均 自 覺 肌 肉 痠 痛 程 度 僅 為 1.7- 1.8。
之 前 研 究 顯 示 ， 補 充 16 g BCAA 及 12 g 瓜 胺 酸 -天 門 冬 氨 酸 ， 以 60%VO2max 強 度 進 行 耐 力 運 動 90 分 鐘，然 後 逐 漸 增 加 強 度 至 衰 竭，運 動 後 血 氨 恢 復 較 快 ， 同 時 在 運 動 期 間 也 有 較 佳 的 認 知 表 現 (Mikulski, Dabrowski, Hilgier, Ziemba, & Krzeminski, 2015)， 顯 示 耐 力 運 動 前 補 充 BCAA 及 尿 素 循 環 中 間 產 物 可 能 可 以 加 速 移 除 血 氨 ， 同 時 減 緩 中 樞 疲 勞 。 但 本 研 究 採 用 高 強 度 阻 力 運 動，PLA 測 試 血 漿 氨 濃 度 在 訓 練 後 與 訓 練 前 比 較 ， 並 無 顯 著 改 變 ， 顯 示 在 這 種 運 動 方 式 期 間 ， 氨 合 成 並 未 顯 著 增 加 ， 而 PLA 測 試 血 漿 尿 素 濃 度 在 訓 練 後 顯 著 降 低 ， 可 能 是 尿 素 循 環 減 慢 。 在 AA 測 試 中 ， 血 漿 尿 素 濃 度 在 阻 力 訓 練 後 仍 然 維 持 不 變 ， 顯 示 與 PLA 測 試 相 比 ， 訓 練 期 間 的 尿 素 循 環 可 能 因 為 補 充 瓜 胺 酸 而 增 加 ， 移 除 了 一 部 分 在 阻 力 訓 練 期 間 代 謝 BCAA 所 產 生 的 氨，使 得 AA 測 試 訓 練 後 的 血 漿 氨 濃 度 也 維 持 與 訓 練 前 相 同。即 使 有 此 效 果，補 充 BCAA 與 瓜 胺 酸 仍 對 訓 練 後 之 發 力 率 無 顯 著 影 響 。
本 研 究 團 隊 過 去 曾 進 行 數 個 合 併 補 充 BCAA、精 胺 酸 與 瓜 胺 酸 的 研 究，
最 初 使 用 的 劑 量 為 BCAA 0.17 g/kg、 精 胺 酸 0.05 g/kg、 瓜 胺 酸 0.05 g/kg，
可 以 顯 著 降 低 中 樞 疲 勞(Chen, Wu, Chen, Chou, & Chang, 2016)， 並 提 高 耐
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力(Cheng, Wang, Chen, Hsu, Hsueh, & Chang, 2016)及 高 強 度 間 歇 (Chang, Chang Chien, Chang, Huang, Lang, & Lin, 2015)運 動 表 現 。 之 後 將 劑 量 降 低 為 BCAA 0.085 g/kg、 精 胺 酸 0.05 g/kg、 瓜 胺 酸 0.05 g/kg， 也 可 顯 著 增 加 高 強 度 間 歇 游 泳 之 運 動 表 現(Hsueh, Wu, Tsai, Wu, & Chang, 2018)。 有 鑑 於 阻 力 運 動 可 能 增 加 BCAA 氧 化 ， 因 此 將 BCAA 劑 量 酌 增 至 0.1 g/kg。 由 於 口 服 精 胺 酸 吸 收 率 不 佳 ， 反 而 是 口 服 瓜 胺 酸 有 較 高 的 吸 收 率 ， 且 在 體 內 轉 換 為 精 胺 酸 ， 反 而 比 直 接 口 服 精 胺 酸 更 可 提 高 血 液 精 胺 酸 濃 度 (Schwedhelm et al, 2008)， 因 此 本 研 究 僅 補 充 瓜 胺 酸 ， 並 嘗 試 較 低 之 劑 量 0.025 g/kg， 本 研 究 結 果 也 顯 示 此 較 低 劑 量 的 瓜 胺 酸 可 能 也 可 降 低 運 動 期 間 增 加 的 氨 。 過 去 的 研 究 顯 示 ， 口 服 BCAA 約 60 分 鐘 後 達 到 血 液 濃 度 最 高 值(Marchesini, Bianchi, Vilstru, Checchia, Patrono, & Zoli, 1987)， 因 此 本 研 究 在 口 服 BCAA 及 瓜 胺 酸 60 分 鐘 後 開 始 進 行 運 動 訓 練 。
IMTP 是 監 控 運 動 員 爆 發 力 的 常 用 測 試 ， 所 測 得 之 最 大 功 率 輸 出 與 最 大 發 力 率 之 組 內 相 關 係 數(intraclass correlation coefficient) 達 0.97 及 0.96， 顯 示 良 好 的 再 現 性 (Kawamori et al., 2006)。 而 IMTP 的 250 毫 秒 發 力 率 與 舉 重 選 手 抓 舉 及 挺 舉 成 績 呈 顯 著 正 相 關(r 值 分 別 為 0.781 與 0.722) (Beckham et al., 2013)； IMTP 發 力 率 也 與 短 跑 選 手 衝 刺 時 間 具 有 高 度 負 相 關 ， 而 且 在 0 至 5 公 尺 區 間 此 趨 勢 更 加 明 顯 (Brady et al., 2019)， 顯 示 良 好 的 效 度 。
本 研 究 的 高 強 度 阻 力 訓 練 後 ， 二 個 測 試 的 血 漿 葡 萄 糖 濃 度 都 顯 著 降 低 ， 但 仍 然 處 在 正 常 的 範 圍 ； 血 漿 乳 酸 濃 度 達 到 約 6.8 mmol/L， 與 之 前 研 究 類 似(Marston et al., 2017)。 本 研 究 使 用 的 阻 力 訓 練 並 未 造 成 嚴 重 的 肌 肉 損 傷，AA 測 試 血 漿 肌 酸 激 酶 活 性 在 訓 練 後 較 訓 練 前 顯 著 上 升 8.5% ，PLA 測 試 訓 練 後 較 訓 練 前 上 升 7.2% ， 但 未 達 顯 著 差 異 ； 訓 練 後 24 小 時 部 分 受 試 者 上 升 更 多 ， 造 成 較 大 的 組 內 差 異 ， 使 得 雖 然 平 均 值 高 於 訓 練 前 ， 但 並 無 顯 著 差 異 。
本 研 究 此 次 訓 練 強 度 偏 高 ， 但 訓 練 總 量 偏 低 ， 可 能 是 造 成 中 樞 疲 勞 並 不 顯 著 的 原 因 ， 進 而 使 此 補 充 模 式 無 顯 著 效 果 。 未 來 可 針 對 全 身 性 的 阻 力 訓 練 ， 並 增 加 訓 練 量 ， 探 討 中 樞 疲 勞 的 角 色 ， 以 及 補 充 BCAA 與 瓜 胺 酸 的 效 果 。
致 謝
本 研 究 感 謝 科 技 部 補 助 經 費(計 畫 編 號 MOST 106-2410-H-028-005)。
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補 充 支 鏈 胺 基 酸 與 瓜 胺 酸 對 阻 力 訓 練 的 影 響
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No Effect of Branched-Chain Amino Acids and Citrulline Supplementation on Rate of Force Development after High-Intensity Resistance
Training
Ting-Chieh Chan1, Chen-Kang Chang2
1Department of Exercise Health Science, National Taiwan University of Sport
2Department of Sport Performance, National Taiwan University of Sport
Abstract
Purpose: Resistance exercise can induce central fatigue. One of the mechanisms of central fatigue is the increase in cerebral serotonin.
Tryptophan is the precursor for serotonin synthesis. Supplementation of branched-chain amino acids may reduce the cerebral uptake of free tryptophan, which may prevent central fatigue. Citrulline may remove the ammonia synthesized during exercise. The aim of this study was to investigate the effect of supplementation of branched-chain amino acids and citrulline on fatigue induced by high-intensity resistance training in the lower limbs. The rate of force development in isometric mid-thigh pull (IMTP) was used as the indicator for muscular fatigue. The potential biochemical mechanisms of the supplementation were also examined. Design and Methods: The subjects were 10 healthy male college students with experience in strength training. The study used the single-blind cross-over design with each subject participating in 2 trials. The resistance training contained 5 sets of 5 repetitions of squat at the intensity of 85% 1 RM. IMTP was performed before, immediately after, and 24 hr after the resistance training. In the AA trial, the subjects consumed 0.1 g/kg branched-chain amino acids and 0.025 g/kg citrulline before the training. In the PLA trial, the subjects consumed placebo. Results: The rate
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of force development at the maximal force in IMTP showed a tread of decrease after the training in the PLA trial (p=0.083). There was no significant difference in the rate of force development at 50, 90, 150, and 200 ms in the AA and PLA trials. Plasma ammonia concentrations were similar before and after the training in both trials. Plasma urea concentration was significantly decreased after the training in the PLA trial, while they remained unchanged in the AA trial. Conclusions: The resistance training did not result in excess ammonia production. However, supplementation of citrulline may increase urea cycle during the training, which could remove the excess ammonia production from oxidation of branched-chain amino acids. Despite this potential effect, the supplementation of branched-chain amino acids did not affect the fatigue induced by resistance training.
Keywords: central fatigue, branched-chain amino acids, citrulline, tryptophan, resistance exercise, isometric mid-thigh pull
