氨基酸补充剂，以及其在运动情况下，对免疫功能的影响

ISSNAsia ISSNGPNi 2022-12-10

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本文节选自JISSN论文：《Amino acid supplementation and impact on immune function in the context of exercise》

摘要

适度和长期的运动可能有助于积极的代谢、分子和形态适应，并改善健康。虽然运动训练可以刺激活性氧(ROS)的产生，但由于增强了抗氧化反应，它们在细胞内的总体浓度可能不会达到有害水平。但运动训练不足(或单次高强度或过度运动)可能导致氧化应激、肌肉疲劳和肌肉损伤。此外，在恢复期，也可能造成免疫功能受损、过度炎症和代偿性免疫抑制。营养补充，有时被称为免疫营养，因为被用于减少免疫抑制和过度炎症。本文讨论了L-谷氨酰胺、L-精氨酸、支链氨基酸和乳清蛋白等关键免疫营养物质的作用及其可能的作用靶点。

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虽然对于一般人来说，经常练习和中等强度的运动对于降低慢性炎症疾病的风险至关重要，但从事高强度、长时间或高强度体育运动的运动员更容易受到高强度运动的不良影响。这些影响包括高比例的蛋白质分解代谢、促炎症、伴随肌肉损伤、疼痛、慢性氧化应激和免疫抑制。

营养补充品的使用，尤其是氨基酸的供应，逐年增加。但文献中很少有文章从代谢和分子的角度讨论营养补充和免疫后果。

免疫营养的进化

促使运动员服用营养补充剂的主要考虑因素包括：1)提高他们的表现；2)增强免疫功能；3)尽量缩短运动恢复期。

最近的大多数研究清楚地证明了营养对创伤和外科病人以及年老体弱的人的重要性。因此，包括增强免疫功能的特定营养素的策略经常用于临床营养治疗(例如，对于烧伤、败血症、癌症、艾滋病患者)和使用肠内或TPN路径的术后康复。由于运动员在高强度运动期间和之后，上呼吸道感染(URTI)、过度训练综合征、慢性炎症反应和氧化应激的风险增加，因此免疫营养方法可能会被考虑用于运动科学领域的未来建议。

▲ 双相免疫炎症反应与剧烈运动可能的免疫营养作用

运动引起的免疫系统变化：综述

细胞因子的变化

经常进行中等强度的运动训练已被证明能有效和积极地影响由不同病理情况引起的生理失衡。运动已被指定为不同免疫功能障碍模式下的辅助治疗策略。

在运动过程中增加抗炎细胞因子的产生可能会限制由运动引起的肌肉损伤引起的促炎反应，也可能会限制与疾病发展相关的促炎细胞因子的产生。相反，在剧烈运动中，抗炎细胞因子的产生可能通过改变促抗炎细胞因子与抗炎细胞因子的平衡来促进抗炎反应，从而增加感染的易感性。

因此，适度的运动可以减少促炎细胞因子的产生，同时增加抗炎细胞因子的产生和作用，这可能会引起很强的抗炎细胞因子反应。

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肌肉损伤，氧化应激和炎症

骨骼肌损伤通常发生在剧烈运动后，随后会出现局部炎症反应，其“剂量依赖”于运动的强度和持续时间。适度的局部炎症对于肌肉、骨骼和结缔组织的适应是必不可少的。

运动过程中产生的自由基对信号转导、细胞损伤的诱导以及炎症反应的启动起着至关重要的作用。虽然训练通过抗氧化系统的适应导致活性氧的减少，但不适当的运动训练可能导致氧化还原状态的改变、氧化应激、肌肉疲劳和肌肉损伤。此外，在某些类型的运动中(尤其是那些涉及到偏心收缩的运动)，会释放大量的亚铁离子，这些离子可能会加剧化学反应引起的氧化应激，最终导致肌肉疲劳和损伤。

由于氧化应激和过度炎症与肌肉功能的丧失有关，人们使用营养和抗氧化剂等手段来改善肌肉和免疫细胞的氧化还原状态。

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氧化还原状态：免疫营养的目标？

细胞内最重要的非酶抗氧化剂是谷胱甘肽及其氧化形式GSSG(氧化谷胱甘肽)。γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶GCS是关键的调节酶，由氧化和亚硝化应激、炎症、热应激等多种应激类型激活。因此，我们有理由推测，补充氨基酸和蛋白质可能提供细胞内谷胱甘肽前体，这是改善谷胱甘肽合成和氧化还原保护的基本策略，也可以更好地控制炎症状态和肌肉恢复。

运动诱导的ROS对人体健康无害，因此内源性抗氧化剂可能足以防止运动诱导的氧化损伤，但这可能不适用于优秀运动员。

除了GSH代谢外，iHSP72的水平也可能参与控制运动引起的肌肉炎症和适应。其表达已被证明是由氧化应激、热应激、缺氧、病毒感染、重金属污染、缺血、运动代谢应激等多种应激源引起的。有趣的是，特定的氨基酸补充已经被证明可以在许多细胞中诱导HSP70和GSH。

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谷氨酰胺的免疫介导作用

对运动员补充l-谷氨酰胺(0.1 g/kg体重)似乎有一个有益的效果，通过减少运动引起的血浆l-谷氨酰胺水平的下降，淋巴细胞数量的减少，最终降低患URTI的风险。然而，补充l-谷氨酰胺的有效性引起了许多质疑和争议，因为随后的研究使用固定(20-30 g/天)或可变(0.3 - 0.5 g/kg体重)剂量，甚至与其他大量营养素(如碳水化合物)联合使用，都没有报告类似的结果。可能由于这些原因，2011年的最后一次共识声明没有建议在运动和锻炼时服用l -谷氨酰胺补充剂。

临床和运动营养数据之间的差异导致了这样一种观点，即l-谷氨酰胺在体内的储存可能无法通过运动得到充分的利用。此外，当l-谷氨酰胺通过口服或肠内途径以自由形式提供时，氨基酸被肠道高度代谢，这可能解释了其他组织和循环细胞(如免疫细胞)的低作用。一种可能的替代方法是外源性的l-谷氨酰胺与另一种氨基酸(如l-丙氨酸)的化学连接，通常为二肽，如l-丙氨酰- l-谷氨酰胺。

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体内研究表明，l-谷氨酰胺补充剂(不含l-丙氨酸和含二肽的谷氨酰胺)能够增加l-谷氨酰胺在肝脏和肌肉中的浓度，从而增加组织中谷胱甘肽的浓度，减轻长时间运动训练引起的氧化应激。

越来越多的证据支持l-谷氨酰胺的免疫调节作用，这导致了人们对其补充的兴趣增加。需要对运动员进行更多的研究以确定最佳的补充策略，包括使用含或不含游离氨基酸的二肽。

精氨酸-没有途径

补充l-精氨酸和l-瓜氨酸可能增加NO代谢物的水平。虽然补充l-精氨酸的效果在许多情况下如糖尿病和心血管疾病中显示出积极的效果，但是这种反应并没有直接与运动和训练相关的表现的改善相关。补充l-精氨酸的许多积极方面与久坐的人的血液循环改善(由于NO水平增加)有关。

精氨酸是一种以氨基酸为基础的强效促胰岛素、生长激素、胰高血糖素和肾上腺素的分泌剂。由于这种氨基酸在细胞质和核蛋白合成中起着关键作用，因此它被认为是肌肉生长和免疫保护的诱导因子。众所周知，补充l-精氨酸会增加血液中GH和IGF-1的水平，但会降低IGFBP-3蛋白的水平。然而，大多数人类研究未能表明l-精氨酸可以改善运动和训练的表现。

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与训练状态无关，l-精氨酸不能改善肌肉的表现和恢复。总之，很明显，l-精氨酸的补充改善了内皮功能障碍相关条件下的运动能力和血流，从而减少了基础NO的产生。然而，在循环NO水平正常的健康个体中，补充l -精氨酸几乎没有影响。

BCAA的多个方面

在分解代谢无缺陷的情况下，比如参加高强度耐力或阻力训练的优秀运动员，支链氨基酸的使用效果仍不清楚。当大量的蛋白质被消耗，特别是运动员，大量的膳食BCAA将可用于代谢和免疫需求(高质量的蛋白质来源大约18-26%的BCAA)。支链氨基酸对运动和运动免疫功能的影响可能独立于l -谷氨酰胺的合成和刺激而发生。

在动物研究中，慢性补充BCAA可以促进肝糖原和肌糖原的合成，即使是在详尽的运动测试之后。亮氨酸通过mTOR刺激、hVpS34和钙相关蛋白改善蛋白质合成，不是在运动期间，而是在运动之后。这种效应可以限制NF-κB的过度激活，衰减控制炎症，它的影响，包括延迟性肌肉酸痛。

▲ l -谷氨酰胺、l -精氨酸和BCAA的免疫、抗氧化和炎症靶点

事实上，支链氨基酸和支链氨基酸以及其他含硫氨基酸，如牛磺酸，可以减轻离心运动对DOMS和肌肉的损伤。总之，在取得进展的同时，还需要更多的研究来确定脂质与BCAA之间的相互作用，以及BCAA在代谢功能障碍中的作用。

乳清蛋白作为氨基酸来源

乳清蛋白补充剂也被认为是氨基酸的混合物，因为它们含有高达26%的BCAA、l -精氨酸、l -赖氨酸、l -谷氨酰胺等。因此，乳清蛋白在免疫系统中的作用可能代表了特定氨基酸本身的作用。此外，乳清蛋白被迅速消化和吸收，导致餐后肌肉蛋白合成。

Reidy Walker表明，与单纯的乳清蛋白相比，乳清和大豆蛋白的混合物可以延长摄入后血液氨基酸水平的升高，这与其他研究结果一致，即发现了较高的氮保留度，与乳清混合物结合缓慢消化的蛋白质(如酪蛋白)氧化更少。刺激运动后肌肉蛋白的合成和氨基酸浓度的维持，也可能有助于免疫功能，但还需要更多的研究。

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结论

临床应用于运动训练的免疫营养是一个新兴的健康领域，特别是在蛋白质和氨基酸的供应方面，因为它们是各种免疫相关蛋白(包括细胞因子和抗体)的最佳合成和浓缩所必需的。氨基酸会进入并影响免疫细胞中关键代谢途径的调节和细胞氧化应激反应。在抗炎分子水平，新的发现如HSP水平的提高，NO的合成，GSH/GSSG的调节，这些都是优化免疫功能和从高强度训练中恢复所必需的。

注意

本文节选自论文《Amino acid supplementation and impact on immune function in the context of exercise》，省略了部分内容。

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ISSN 立场

蛋白质 Protein | 咖啡因 Caffeine | 苦茶碱 Theacrine

肌酸 Creatine | β-丙氨酸 Beta-Alanine | HMB

谷氨酰胺 Glutamine | ZMA | 精氨酸 Arginine

超马训练和比赛的营养 | CLA

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