运动科学系列｜运动中的脂肪代谢

运动科学系列｜运动中的脂肪代谢

在运动过程中，脂肪扮演着重要的能量供应角色。本文将详细介绍脂肪的储存形式、代谢过程以及影响其利用的因素，帮助读者更好地理解脂肪在运动中的作用。

游离脂肪酸是产生ATP的直接燃料来源；
甘油三酯是脂肪的主要储存形式；
脂肪组织显然包含的脂肪最多，但也有相当数量的脂肪储存在肌肉中；
脂肪是运动强度较低时的主要燃料，但在更高强度的运动时也有参与（交叉概念*）；
耐力训练会增加所有方面的脂肪代谢，包括动员和利用。

本节我们将了解脂肪在运动能量代谢中的重要作用。一般而言，脂肪可分为4类：脂肪酸、甘油三酯、磷脂、类固醇。脂肪提供肌肉细胞能量来源的主要形态为脂肪酸，磷脂和类固醇在运动中不被当作骨骼肌的能量来源。
接下来我们重点讨论可以被肌肉作为燃料的部分：游离脂肪酸、甘油三酯。

游离脂肪酸

Free Fatty Acid，FFA

首先，游离脂肪酸（Free Fatty Acid，FFA）是一种能量密集分子，可以在运动中作为肌肉的直接燃料来源。为了利用脂肪产生ATP，脂肪必须转换为游离脂肪酸，或者已经以游离脂肪酸的形式存在肌肉中。

游离脂肪酸基本结构

游离脂肪酸是富含能量的分子，含有一系列的碳和氢，很容易在肌肉线粒体中被氧化，产生ATP。

甘油三酯

Triglycerides

第二，甘油三酯（也叫三酸甘油酯或三酰基甘油）是游离脂肪酸的主要储存形式。与人体以糖原的形式储存葡萄糖类似，游离脂肪酸也以甘油三脂的形式储存。

甘油三酯由三分子的脂肪酸和一分子的甘油所组成，当运动的肌肉需要产生ATP时，这些脂肪酸可以被转移。

甘油三酯主要在脂肪细胞中储存，也可储存在其他形态的细胞如骨骼肌等。显然，脂肪组织含有最多的甘油三酯。比如一个体重154磅（约70公斤）的人，他也有大量的能量以甘油三酸脂的形式储存在脂肪组织中。储存在肌肉中的甘油三酯，被称为肌内甘油三酯，是第二大储存部位，但是与脂肪中的含量相比就相形见绌了。

从所有脂肪中可用的总能量，包括血液中的游离脂肪酸，血液、肌肉和脂肪组织中的甘油三酯，有超过10万千卡热量来用于产生ATP。

让我们将其与我们储存的碳水化合物所提供的总能量进行比较。对于一个体重154磅（约70公斤）的人来说，体内储存的碳水化合物大约只有2000千卡热量。

这再次向我们强调了两点：首先，体内储存的碳水化合物是非常有限的，这对于长距离、长时间的运动非常重要，因为其大量消耗会让人出现疲劳以及糟糕的运动表现。

第二，由于体内储存了大量的脂肪，我们永远不用担心脂肪会被我们耗尽。一种主要的耐力训练适应，是增加使用脂肪作为燃料的能力，从而节省我们体内宝贵的碳水化合物储备。

为了使肌肉利用储存在脂肪组织中的脂肪，必须先将游离的脂肪酸从甘油三酯中移出并动员起来。然后，游离脂肪酸通过血液运输到工作中的肌群。

游离脂肪酸一旦进入肌肉，就会进入线粒体，在那里通过β-氧化途径被完全氧化，产生大量的ATP。

影响运动中脂肪使用的主要因素

与碳水化合物代谢一样，影响运动中脂肪使用程度的主要因素包括：运动强度和运动时间、运动类型、营养状况、受训练程度等。

运动时间

上图显示了在长时间（非最大）运动中能量消耗的百分比。

在可以持续四个小时的运动中，最初，工作肌肉的大约50%的燃料来自碳水化合物（血糖+肌肉肝糖），而其余的50%来自脂肪（肌肉三酸甘油脂+血浆游离脂肪酸）。

然而我们可以注意到，随着个体运动阶段的深入（运动时间的持续加长），肌糖、血糖、甚至肌内三酸甘油脂开始逐渐耗竭。为了弥补这些不断减少的燃料来源，身体更多地依赖于脂肪组织中储存的脂肪。脂肪组织甘油三酯分解的增加是显而易见的（由于动员的游离脂肪酸进入血流，从而提高其在血浆中的水平）。

在长时间非最大运动中，脂肪代谢会随着时间而缓慢增加。

运动强度

在分级运动测试中，工作负荷（即运动强度），每两到三分钟增加一次（如通过增加跑台的速度与坡度，或增加功率自行车的阻力等）直到个体力竭，达到最大摄氧量。

在分级运动测试的早期是在低强度下进行的。在强度为最大摄氧量的25%时，大约90%的能量由脂肪提供。而当运动到了高强度，在强度为最大摄氧量的85%时，碳水化合物成为了身体的主要燃料来源。就像之前所说的交叉概念--当运动强度超过“交叉点”时，对脂肪代谢的需求就会逐渐转化为对碳水化合物代谢的需求（见下图👇）。

在分级运动测试中早期的低强度下，脂肪是肌肉的主要能量来源。随着运动强度的增加，对碳水化合物的依赖也越来越大。到达某程度时--“交叉点”，碳水化合物成为肌肉的首选燃料。

与脂肪代谢相关的训练适应性

与脂肪代谢相关的训练适应性，主要局限于耐力训练，而不是力量训练。主要适应性是：

第一，在任何给定的运动强度下，调动和利用脂肪的能力增强。

第二，减少对碳水化合物的利用，从而节约碳水化合物（储备）。

这些训练适应性的现实意义是显而易见的。受过训练的个体可以更大程度地使用脂肪，从而节约宝贵的碳水化合物。这将会使运动表现得到提高。

上图👆显示了在次极量的稳态运动中，脂肪代谢的经典训练效果。可以看到，在任何给定的时间点，经过训练的个体都有氧化更多脂肪的能力。这是脂肪动员和利用改善的结果。

上图👆展示了这种适应性的例证：在两个小时的中等强度运动中，以前久坐不动的个体，经过几个月的耐力训练后，脂肪的利用增加，并且碳水化合物的使用减少。

脂肪利用率的增加也可以在分级运动测试中观察到。当交叉点向右移动时，这表明在个体接受训练后，脂肪作为首选燃料的时间更长了。

总结

游离脂肪酸是产生ATP的直接燃料来源。
甘油三酯是脂肪的主要储存形式。
脂肪组织显然包含的脂肪最多，但也有相当数量的脂肪储存在肌肉中。
脂肪是运动强度较低时的主要燃料，但在更高强度的运动时也有参与（交叉概念）。
耐力训练会增加所有方面的脂肪代谢，包括动员和利用。