肌酸概述

肌酸:一种天然的能量来源

肌酸是从人体中发现的一种天然物质。它对生命健康至关重要,成年人体内平均有80 - 130克的肌酸。

C肌酸在人体的数万亿个细胞的能量传输中起着至关重要的作用——这些细胞组成了骨骼肌、心脏、大脑和其他器官。除了作为能量载体,可以肯定的是,肌酸还有科学家们还未能完全解释清楚的其他益处。许多研究人员认为肌酸对维持包括大脑在内的器官的功能,和人体总体的健康很重要

科学家们对肌酸研究了近200年。 他们用C4H9N3O2的分子式表示肌酸,将其归为“含氮的有机酸”。在生物学术语中,肌酸是一个小而相当简单的分子。

大多数人每天都需要吃新鲜的肉和鱼,通过这样获取一半的日常肌酸需要量,而这几乎是他们唯一摄入肌酸的饮食来源。其余部分则在体内合成。

任何饮食不均衡的人,尤其是素食者和纯素食者,体内肌酸都可能比正常的水平低。

肌酸作为一种膳食补充剂可以提高身体活动能力,这已经经过了科学证实。 作为膳食补充剂,肌酸已经获得世界卫生管理机构和体育机构的批准。 众所周知,它可以很容易地被身体吸收,并且如果生产措施得当且按照推荐剂量服用则对身体没有不良影响。

肌酸赋予肌肉力量

身体内储备的大约90%的肌酸在骨骼肌内,也就是我们常识内的肌肉类型。所有的活细胞都需要能量,尤其是肌肉细胞在工作时会消耗大量的能量。肌酸将为提供这种能量提供帮助。

肌肉细胞可以通过几种不同的方式获得能量。 在长时间的运动中,例如长跑时,身体首先通过消耗所储存的糖原(一种碳水化合物)和燃烧脂肪来产生能量。因为这些过程依赖于空气中的氧气,所以被称为“有氧运动”。

然而,在短跑等短期强烈运动中,肌肉需要立即获得大量的能量。 在这种“无氧”运动开始的时候,肌肉必须依靠能立即使用的储存能量。 这些能量储存以化学物质ATP(三磷酸腺苷)和磷酸肌酸(PCr)的形式存在。

ATP和 PCr共同工作来确保所需的能量立等可用,在通过代谢葡萄糖(糖酵解)、糖原(糖原分解)和脂肪(脂质分解和脂肪酸氧化)产生更多能量前弥合能量缺口。

ATP,ADP和肌酸

ATP (三磷酸腺苷)是所有生物过程的能量货币 –并且ATP是由肌酸支持的。

一个ATP分子是由三个名为磷酰基的化学基团附着在一个核心框架上组成。在失去其中一个磷酸基后,ATP将转化为二磷酸腺苷 (ADP)并释放能量将其提供给细胞。

身体最终将利用摄入食物产生的能量将ADP转化为ATP,但这需要一定的时间,而且肌肉细胞只能储存足够几秒钟的高强度工作的ATP。如果要进行更持久的锻炼,人们则需要更快的方法来重新产生ATP,这就是肌酸起作用的时候。

当肌肉处于休息状态时,大约三分之二的肌酸会以一种能量充沛的形式存在,即人们熟知的磷酸肌酸(PCr).每一个PCr分子都是一个肌酸分子加上一个额外的磷酸基团。 在从事高强度工作的肌肉用完ATP前,一种叫做肌酸激酶(CK)的酶会从PCr分子中剥离出磷酸基团,把它转移到ADP分子上,以此将ADP转换成ATP。由于CK是自然界存在的最快速的酶,这种ATP再生过程非常高效,可以在几秒的时间内将ATP保持在较高的水平。只有大约80%的PCr储备被消耗后,ATP水平才开始下降。

这将使肌肉在无氧状态下持续工作,直到 PCr的供应被消耗殆尽。一旦肌肉再次得到休息,从PCr中提取的用于制造ATP的磷酸基团会被重新添加到肌酸中,将其再次转化为PCr。一旦PCr储备恢复到以前的水平,它就准备好为下一次运动提供ATP。

食品中的肌酸

随着时间的推移,肌酸本身会慢慢分解(详见代谢部分)。为了平衡这种自然损耗,一个普通成年人需要以每天摄入2 - 3克肌酸的速度来替换体内的肌酸。

就像人类的肌肉一样,肉和鱼中都含有肌酸。 任何膳食均衡的人通常都能从这些食物中直接获得大约一半需求量的肌酸,其余的都可以在身体内合成(参见合成部分)。

下表显示了在各种生食中肌酸的平均含量:
不同生食中的肌酐含量 (g/kg)      
肉     3 - 7
鱼     3 - 7
奶     0.1
蔬菜、谷物和豆类食品     0

烹饪会破坏鱼和肉中的一些肌酸。

饮食不均衡的人体内的肌酸水平可能较低。对于素食者和纯素食者来说尤其如此,他们几乎不能或者完全不能直接从饮食中获得肌酸。因此,任何在他们的饮食中不能得到足够的肌酸的人都可以从膳食补充剂中获得额外的肌酸。这尤其适用于那些觉得自己没有摄入足够的肉或鱼的人,或者需要额外的肌酸来锻炼肌肉的人,并作为训练计划的一部分可以确保自己更快更完全地从锻炼中恢复。

身体是如何产生肌酸的?

人体依靠氨基酸、精氨酸和甲硫氨酸合成肌酸,这些氨基酸反过来又是来源于食物的。

肌酸合成的第一步发生在肾脏和胰腺。两种叫做精氨酸和甘氨酸的氨基酸被称为AGAT的酶结合在一起,产生醋酸胍(GA)。然后,GA被肝脏吸收,在另一种酶GAMT催化作用下,和另一种叫做甲硫氨酸的氨基酸的帮助下转化成肌酸。 然后肌酸从肝脏转移出来,被靶器官吸收,靶器官包括骨骼肌、心脏和大脑。 这部分过程需要特定的肌酸转运蛋白(CrT)将肌酸转移到细胞中。

一个典型的70-kg的人在他二三十岁的时候每天可以合成大约1克肌酸;这个数字随着年龄的增长而下降。 对女性来说,这个数字比男性要低一些。

在体内合成肌酸所需的三种关键氨基酸中,甘氨酸通常是充足的。 然而,精氨酸,尤其是甲硫氨酸的供应较短缺。 合成1g的肌酸需要将近40%的平均每日甲硫氨酸膳食摄入量。因此,饮食中甲硫氨酸含量低的人的肌酸水平可能较低。

生物利用度和肌酸平衡

一般成年人的身体通常含有80 - 130克的肌酸和磷酸肌酸,这些主要储存在肌肉中。 当这种肌酸被用于在细胞内以PCr形式来缓冲和运输能量时,几乎所有的肌酸都通过持续转化为磷酸肌酸,然后再循环生成肌酸。

然而,每天大约有2 - 3克的肌酸通过将肌酸分解为一种叫做肌酐的物质的形式从身体储备中流失。这种损失可以通过摄入膳食中的肌酸(非素食者大约1 - 2克/天)以及身体自身合成肌酸(大约1g/天)进行补充。

肌酸具有很高的生物利用度:当一水肌酸作为一种膳食补充剂服用时,测量结果可证实,95%以上可以进入血液,该数值根据剂量的不同而有一定差异。在肌酸到达胃后的一到两个小时内,血液中肌酸的水平通常会达到峰值。

膳食中肌酸含量较低的人,其体内肌酸水平总体较低。 另一方面,服用肌酸作为补充的人们肌酸水平通常较高。补充肌酸最终会使组织中肌酸的水平达到最大值,但不可能超过最大值。因此,长时间服用高剂量的肌酸是没有意义的。

体内储存的肌酸的实际含量反映了肌酸的自然分解速率和肌酸在体内合成并从膳食中吸收的速率之间的平衡状态。 然而,由于肌酸的储备量远超每天的摄入量和损失的平均水平,所以肌酸摄入量的改变对储备量的改变影响很小(变化极其缓慢)。当将肌酸作为一种膳食补充剂时,建议摄入剂量为每日3 - 5克时。体内肌酐水平需要三到四周的时间才能达到最大限度。

新陈代谢、肌酸和肌酐

一些肌酸会随着肌酸分解成一种叫做肌酐的物质而逐渐产生损耗。 肌酐会从细胞转移到血液中,然后从肾脏排泄到尿液中。 据科学家们估计,成人的肌酸储备平均每天会减少大约1%-2%。 这种损耗由膳食中摄入的肌酸以及在体内合成的肌酸补充。

如果一个人摄入的肌酸比身体需要的量多,那么大部分多出的肌酸会被排到尿液中去。然而,身体中肌酸水平的升高也意味着肌酸分解为肌酐的速率增加。 因此,更多的肌酸会分解成肌酐,血液和尿液中肌酐的浓度可能会有所上升。 出于同样的原因,与肌肉量较低的人相比,拥有大量肌肉的人可能会表现出更高的肌酐水平。 这并不是令人担忧的原因,因为高肌酐水平仍处于正常范围内,而肌酐在任何情况下均未被证明是有害的。

由于医生会测量血液肌酐水平作为检测肾脏疾病的常规测试,任何接受肾功能测试的人都应该告诉医生他们是否在服用肌酸补充剂。 仅仅是服用肌酸补充剂造成的肌酐水平的升高通常都不是问题。

为了安全起见,患有肾病或有患肾病风险的人(例如糖尿病或高血压患者)应该在服用肌酸补充剂之前咨询医生。

肌酸在运动中的作用

对于爱运动的人来说,肌酸是一种天然的膳食补充剂,可以通过协助传输以磷酸肌酸形式存在的能量而发挥作用。 补充肌酸,肌肉可以获得更多的磷酸肌酸储备。 这转而提高了训练和比赛的成绩,并且有助于从训练和比赛中恢复。

在健身房中,肌酸十分受欢迎,这是因为肌酸让运动员能够接受更高强度的训练,这样就能更快地增加肌肉量。 如果不进行训练,肌酸本身并不会产生肌肉。 这与禁用物质(如类固醇)的作用截然不同。

自上世纪90年代以来,许多运动员和科学家已经开始将肌酸作为增强运动耐力、肌肉力量和去脂体重的最有效营养补充品。对于阻力训练,补充肌酸可以持续增加运动强度和重复次数。

在训练中,这些益处可以转化为任何需要强烈肌肉力量的运动。 体育运动员在许多领域 –包括竞技自行车,短跑,游泳和足球– 都多年服用肌酸,效果很好。

肌酸在身体的自然形态是一水肌酸,被证实是有效,安全和合法的。 例如,欧洲食品安全管理局(EFSA)也承认,肌酸可以在短期、高强度、反复的运动中帮助提高体能。 这是欧盟关于营养和健康声明第13.1条的规定。 也有证据表明肌酸有助于人们从剧烈运动中恢复。

肌酸的广泛作用

作为肌肉中的能量缓冲剂和能量载体,肌酸的重要性还不止体现在这些方面。 在过去的二十年里,研究人员发现肌酸在肌肉和其他类型的组织和细胞中都发挥着重要的作用。

例如,人们认为肌酸可以防止细胞中的ADP水平过高,并控制ADP与ATP的比值。 这对于线粒体内产生氧化能很重要,细胞内的“发电厂”,确实很可能是肌酸在细胞能量代谢中最重要的功能之一。肌酸也负责将能量从线粒体转移到细胞内液,这一过程异常复杂,需要依靠于多种不同形式的肌酸激酶来完成。

肌酸被认为是一种抗氧化剂,可以减少氧自由基对细胞的损害。 此外,肌酸有助于缓冲细胞pH值(酸度)。在剧烈运动中,细胞内的液体偏酸时,这一点尤其重要。它也在平衡各种各样的有氧和无氧能量来源,包括在糖酵解过程中均发挥作用。

作为一种基础研究的结果,许多有名望的研究人员倾向于认为,肌酸对维持总体健康——对肌肉、骨骼、大脑和其他神经系统——尤其是对老年人至关重要。

肌酸对健康当然是必不可少的,正如事实所证明的那样,身体没有能力制造或使用肌酸的孩子会患有严重的精神和身体残疾。

现已证明,肌酸对许多肌肉疾病有临床疗效。 虽然这种疗效本身不是治疗性的,但作为一种辅助治疗它可以延迟疾病,例如肌肉萎缩症,的发生和进展。 肌酸现在正在长期临床试验中作为治疗帕金森和阿尔茨海默氏病,多发性硬化症(MS),ALS和其他疾病的药物进行测试。

一水肌酸,肌酸盐类及混合物

作为补充剂使用的肌酸有几种化学形式。 基本的肌酸分子总是相似的,但是连接在它上面的化学基团会变化。

肌酸在人体中的天然“标准”形式是一水肌酸。这种形式的肌酸被广泛地应用于补充剂中,至今仍是研究人员最广泛研究的一种。

一水肌酸粉末是一种在储存过程中稳定、有效、安全、易被身体吸收的物质。它是一种通常被世界各地的监管当局认可的肌酸形式。 例如,欧洲食品安全管理局(European Food Safety Authority)对肌酸的意见中,具体指的就是一水肌酸。

So far, peer-reviewed research has not revealed any other form of creatine that is more effective than creatine monohydrate.

一水肌酸难溶于水或其他饮料,所以有些人喜欢服用溶解度更高的肌酸,如肌酸的柠檬酸形式。

相比而言,这些其他可溶性的肌酸产品中肌酸的含量比一水化合物的含量要低。例如,一水肌酸为88%的纯肌酸,而其他形式的肌酸可能含有少到40%的纯肌酸。

“碱性肌酸”是另一种声称自身在胃酸中比一水肌酸更稳定的肌酸。但是最近对碱性肌酸的研究表明,它并不比肌酸一水合物更有效。

肌酸的其它形式

除了一水肌酸和在溶解性方面有改善的相关形式,也还有其他形式的肌酸补充剂。 但是对这些形式进行的研究比一水肌酸少得多,而且在许多国家都没有获得法律许可。这些形式的肌酸通常也比一水肌酸贵。

几乎没有科学证据可以支持这样一种观点,即新型的肌酸在某些方面能比一水肌酸更好地发挥作用。它们中的一些并不像一水肌酸那样有效。事实上,由于核心肌酸分子被修改,这些形式的肌酸会以不同的,有时甚至是未知的方式运作。

其中一个例子是肌酸乙酯(CEE),它是由共价化学键形成的肌酸分子,而不是由可溶解肌酸盐类的离子键形成的。 而一水肌酸是众所周知的易被人体吸收的形式。有很好的科学证据表明,在胃和肠道中,CEE很快就会转化为无用的肌酐。

一水肌酸的稳定性

当作为一种干粉保存时,肌酸可以在很多年内保持稳定。 但是,当把一水肌酸和液态物质混合时,一水肌酸将缓慢地分解为肌酐,尽管肌酐无害,但是它在生理上是无效的物质。

在温和的酸,如橙汁中,一水肌酸在8小时后的降解率不到5%,所以只要在配制的同一天内饮用,就可以将一水肌酸加入到饮料里。在牛奶或酸奶饮料等碱性液体中,一水肌酸可以在冰箱里储存几个星期而不发生严重的降解。

也有一些传闻称,一水肌酸很快就会被胃酸破坏。这是不正确的:研究证实,当把一水肌酸作为一种补充剂服用时,95%以上的一水肌酸在通过胃时没有受损,并且这部分会被吸收到血液中。从这里开始,它将以完整的一水肌酸的形式到达目标器官——肌肉、心脏、大脑和其他器官中。

肌酸的潜在副作用和安全性

一水肌酸作为膳食补充剂是安全的。与获得许可的药物相比,膳食补充剂面临更严格的安全条例,欧洲食品安全管理局对肌酸的认可反映了一种压倒性的科学立场,即在按照推荐剂量服用时,化学纯的一水肌酸是安全的。

补充肌酸唯一有记录的副作用是体重稍微有增加。 首先,这是由于肌肉中滞留的水分增多,以及之后肌肉质量增加——当然,这通常会受到运动员的欢迎。

另有一些传闻称肌酸会损害肾脏,但这并不存在可靠的科学证据。正如在新陈代谢章节中解释过的那样,肌酐水平的增加并不一定是肾衰竭的迹象,这可能只表示身体正在处理多余的肌酸。

互联网上有一些称一些人在使用肌酸时可能会有胃不舒服或胃痉挛现象的传闻。在对照性科学研究中,实验对象按照推荐剂量服用化学纯的肌酸并摄入足够的液体时,科研人员未能重现这些假定存在的副作用。

大部分关于肌酸的科学研究都是指一水肌酸。 对其他形式的肌酸研究较少。

与任何膳食补充剂一样,让肌酸不受污染物的影响是很重要的。请仅服用来自信誉良好的生产商生产的肌酸。

需要服用多少肌酸

虽然肌酸对生命至关重要,但研究人员尚且不能确切地说出身体需要多少肌酸才能保持健康。每个人可能都有自己的要求,例如,一个需要遵照严格的训练计划并很少吃肉的人可能比只进行适度活动并吃大量肉类的人需要摄入更多的肌酸。

现已知道,把一水肌酸作为膳食补充剂可以提高体内的肌酸水平。 我们可以肯定地说,在适量的情况下补充肌酸已经被证明对人体是有益的。

    欧洲食品安全管理局表示,每天服用3克一水肌酸是安全的。
    在美国,专家小组得出的结论表示,每天最多5克的摄入量不会对消费者构成风险。

AlzChem AG 建议每天服用3 - 5克纯一水肌酸。

然而,高剂量方案没有必要。研究表明,在每天服用3-5克的肌酸3到4周之后,身体的肌酸水平与高剂量摄入阶段的水平相同。

如何摄入肌酸

一水肌酸可以与饮料混合服用,比如果汁、牛奶、茶或纯水,或以其他如粉末、能量棒、胶囊或糖片的形式服用。 为了保证良好的水合作用,服用肌酸时应该饮用大量的液体。 在饮用之前,您不需要让这些粉末完全溶解;由于肌酸会很快就溶解在胃里,松散的悬浮液也是没有问题的。

咖啡因似乎会降低肌酸的效果,所以您应该避免在摄入咖啡因的同时服用肌酸。这两种物质都能被快速代谢,因此服用肌酸和咖啡因之间的时间间隔在一小时或两小时之间较好。

有一些证据表明,和碳水化合物和/或蛋白质一同服用肌酸会产生协同效应,增加了肌肉内可用的肌酸含量。

大多数运动员更喜欢在训练前不到一个小时内服用肌酸,或者在锻炼后立即服用。 如果您并非使用肌酸作为训练辅助品,在一天的什么时候服用都可以。