肌酸（CREATINE）作为一种能量物质，在短时间、大强度运动中起着重要作用，它和磷酸肌酸一起组成磷酸原系统，在APT供能不足时，提供~P，供ADP重新合成ATP，由于ATP不能直接由体外补充（ATP不能透过细胞膜），所以补充能量物质的方法要么是补充葡萄糖或其他能源物质（最终产生ATP），如脂肪、蛋白质、碳水化合物等，但这些物质要转变为ATP，需要特殊的氧化或无氧酵解过程，时间长，对短时间、大强度的运动项目意义不大。肌酸是一种小分子物质，可通过细胞膜进入细胞，因此体外补充肌酸理论上可以提供更多的能量物质，提高短时间、大强度的供能能力。过多的肌酸进入细胞还可增加细胞的渗透压，促使水分进入细胞，这叫细胞增容（cell volumizing），它和水肿不同，后者发生在细胞外。细胞增容后，给细胞内的物质代谢提供了足够的液体环境和溶剂，有利于蛋白质的合成。这可能是肌酸促进肌肉增长的原因之一。
一 、内源性肌酸的合成与代谢
体内肌酸由精氨酸（Arginine）、甘氨酸(Glycine)和蛋氨酸(Methionine)合成。合成部位在肝脏、胰腺和肾脏。首先肾脏中的精氨酸和甘氨酸在精氨酸-甘氨酸眯基转移酶（AGAT）的作用下，合成胍乙酸（guanidine），胍乙酸再通过血液到肝脏，在肝脏S-腺苷蛋氨酸-胍乙酸N-甲基转移酶（GAMT）的作用下，甲基化为肌酸。反应过程为：
AGAT
精氨酸+甘氨酸————>鸟氨酸+胍乙酸
GAMT
S-腺苷蛋氨酸+胍乙酸————>肌酸+S-腺苷同型半胱氨酸
其中精氨酸-甘氨酸眯基转移酶（AGAT）是体内合成肌酸的限速酶，AGAT功能的抑制会影响到肌酸的合成。除肝脏外，胰腺也可合成少量肌酸。人体每天由体内合成的肌酸约为2克。
肌肉不能直接合成肌酸，肝脏合成的肌酸通过血液循环到达肌肉组织，通过特殊的肌酸转运蛋白（载体）进入细胞，和葡萄糖的吸收过程相似。目前肌酸转运蛋白的基因CreaT1和CreaT2已经证实,且其染色体定位和DNA测序也已经完成，其中CreaT2主要存在于睾丸组织中，而CreaT1则存在于神经、心脏、和骨骼肌等组织中。CreaT转运蛋白的活性受多种因素的调节，包括底物浓度、跨膜钠离子梯度、细胞位置和各种激素[18]。一个体重为70公斤的人体内肌酸的总量约为120克，其中95%分布于肌肉组织，其他部位如肾脏、大脑、精液中也含有少量。人体血液中肌酸的正常浓度约为 50~100umol/l，骨骼肌中肌酸的正常浓度范围为60~160mmol/kg•干肌重量，平均为125mmol/kg•干肌重量。约有10%的个体肌肉肌酸水平高于125mmol/kg•干肌重量，这可能是个别人补充肌酸效果不好的原因，因为这些人体内肌酸水平本来就很高，再补充也不会提高很多了。
肌酸在进入肌肉细胞后主要（60%）与胞浆中的高能磷酸根（~P）结合，生成磷酸肌酸（CP），反应在肌酸激酶（CK）的作用下完成，可逆，耗能，生成的磷酸肌酸储存高能磷酸根，用于ATP不足时逆向生成ATP：
CK
肌酸+ATP————>磷酸肌酸+ADP
老年人骨骼肌中磷酸肌酸的含量较年轻人低，而骨骼肌总肌酸池不变，这可能与老年人相对缺乏活动，有关[13]，也可能是老年人体内CK活性较低引起的。骨骼肌收缩蛋白不能直接利用CP分解释放能量，所以，CP不是骨骼肌的最终能量物质。近年来的研究发现肌酸和磷酸肌酸还可组成肌酸——磷酸肌酸能量穿梭系统，将线粒体内有氧代谢产生的部分能量转移到细胞质内，将能量从产能部位转移到能量利用部位。肌酸在肌肉内通过非酶促脱水反应，转化为肌酐（CREATININE），是自然衰解过程，无法控制，通过肾脏由尿液排出体外。正常70公斤的男性个体每日肌酐的生成量比较恒定，约有2克肌酸转化为肌酐，与每日内源性肌酸生成量大致相当。肾功能正常情况下，测定尿肌酐水平可反映体内瘦体重（肌肉）情况。
二、运动对肌酸代谢的影响
关于运动训练对骨骼肌肌酸水平的影响的研究，结果不尽相同。Karisson等人发现训练组的骨骼肌PCr含量高于未训练组[25]。也有报道短跑运动员骨骼肌的肌酸含量明显高于耐力运动员[24]。也有研究报道并没发现大强度或大阻力训练后，人体骨骼肌的Cr和PCr含量有所增加[26-28]。研究表明运动可提高肌肉CK活性，以生成更多的CP，供合成ATP。
三、外源性肌酸的补充与代谢
肌酸虽然可体内合成，但体内肌酸水平受外源性肌酸的影响而变化。外源性肌酸包括食物摄入和肌酸制剂的补充。肌酸含量高的食物有红瘦肉（red lean meat）、鲑鱼（salmon）、鲱鱼、金枪鱼（tuna）等。1磅（约454克）红瘦肉或鲑鱼可含肌酸2克。蔬菜中肌酸的含量较低，因此素食者体内的肌酸水平相对较低。通过饮食每天可补充约1-2克的肌酸，对于一般人群可一定程度补充体内的肌酸池，但如果食物中肌酸含量较低，或对运动人体等肌酸消耗较大的群体则不能满足需要，因此需要补充肌酸制剂来提高机体供能能力。
2.1外源性肌酸补充的形式和方法
肌酸制剂，目前一般仍是以健身市场较为流行的一水肌酸（CREATINE MONOHYDRATE，CM）为主。肌酸在机体的最大储备能力为0.3克/公斤体重。目前推荐的一水肌酸的服用方法主要有两种，一种是冲击法：20克/天（或0.3克/kg•体重•天），持续5-7天，然后3-5克/天（或0.03克/kg•体重•天），持续1周-6个月[9]。另一种方法就是没有冲击期，即一直用维持量3-5克（或0.03克/kg•体重）/天，持续4周[16]。还有一种方法叫循环服用法(cycle)，冲击期5-7天，维持期6周，然后完全停止服用肌酸2-3周，重复。
2.2外源性肌酸补充对体内肌酸浓度的影响
短时间补充肌酸（15-30克/天，5-7天）可使总肌酸池增加15-30%，磷酸肌酸增加10-40%[3]。研究报道人体补充低于1克的肌酸对血浆肌酸浓度仅产生轻微增高，而补充5克CM可使平均体重为76-87公斤的受试者血浆肌酸浓度在1小时后自50-100umol/l升高到795±104umol/l。为维持较高的血浆浓度（1000umol/l），一般需反复多次（4-6次/天）补充[10]。骨骼肌从血液中摄取肌酸有一个饱和过程，当达到或接近骨骼肌肌酸的最大浓度（160mmol/kg•干肌重量）后，肌肉就不再从血液中摄取肌酸了，过多的肌酸将通过肾脏从尿液中排出。研究发现补充肌酸（5克/次；4~6次/天）的第一天，肌酸的吸收率最高，在开始补充肌酸的前3天，随尿排出的肌酸分别占补充量的40%、61%和68%，一周后，几乎每天补充的所有肌酸均随尿液排出[ 10]。但有研究表明每天补充肌酸0.3克/kg•体重，6天后将补充量降为0.03克/kg•体重，连续4周，仍能保持骨骼肌较高的肌酸含量[14]。
体外补充肌酸可加速体内肌酸的代谢，表现为血清肌酐水平升高，骨骼肌CK活性升高，但很短暂，因为肾脏可调节肌酐排泄率，促进肌酐的排泄。
四、肌酸补充对运动能力的影响
体外补充肌酸可提高血液和骨骼肌中的肌酸浓度，理论上可提高机体运动能力和供能能力，对力量性和速度性运动项目，尤其是短时间、大强度以磷酸源系统功能为主的项目如短跑、举重跳远等有帮助，对混合性供能项目如各种球类也有帮助，但对耐力项目影响不大[1]。Jowko E等人研究发现肌酸组、肌酸/HMB组对力量训练个体肌肉力量分别比安慰剂组增加37.5、39.1和51.9公斤[11]。Nissen SL等筛选了1967-2001年间符合入选条件（研究周期至少在3周，每周力量训练至少2次）的同行评审(peer reviewed)研究，发现其中250多种饮食补剂中只有6种有超过2篇满足条件的研究支持。其中肌酸有18篇满足条件的研究支持，平均质量得分（average quality score）为36.4%，这些研究大都发表于1967-2001年间的与运动有关的杂志上。平均研究周期为7.5周。结论是补充肌酸和安慰剂相比还可使平均肌肉力量净增加1.09%/周（安慰剂处理，p<0.001），净力量增加的效果因子为0.36（p<0.001）[12]。从肌肉运动的形式上来看，补充肌酸对等张收缩力量有较大影响，而不管运动项目、性别和年龄。对等动收缩的影响则比较模糊，而对等长收缩的作用证据支持较少[9]。
五、肌酸补充对身体成分的影响
大多数研究认为，短期的肌酸补充（每天20-25克，7天）可使体重增加0.7-1.6公斤[3]。Jowko E等人研究发现，经3周力量训练（3小时/周）后，经生物电子阻抗分析（BIA），肌酸组和肌酸/HMB结合分别比安慰剂组瘦体重增加0.92和1.54公斤[11]。Nissen SL等报道肌酸补充可使瘦体重平均净增加0.36%/周（安慰剂处理，p<0.001），瘦体重净增加的效果因子（ES，effective size）为0.26[12]。肌酸为小分子，有渗透活性，从细胞外或循环中进入细胞时同时带入水分，因此细胞内高肌酸水平会使体液重新分布。这叫细胞增容（cell volumizing）。它和水肿不同，后者发生在细胞外。细胞增容的结果是使细胞体积增加，使肌肉外型看起来比较饱满、肿胀，同时体重增加，这是短期效应。长期看来，细胞内充足的水环境也为细胞内的物质代谢，如蛋白合成提供足够的溶剂和环境，有利于蛋白质的合成。这可能是补充肌酸能增加肌肉力量的原因之一。最近有人研究发现补充肌酸后瘦体重增加的机制可能是由包含胰岛素样生长因子（IGF）和4E-BP1（真核细胞始动因子-4e结合蛋白1）的信使旁路介导的。补充肌酸5天后（20克/天），骨骼肌安静状态下比对照组表达更多的IGF-1 mRNA（+30%，P<0.05）和IGF-2 mRNA(+40%，P=0.054)，补充肌酸结合运动后24小时后4E-BP1明显高于安慰剂组[23]。
六、影响肌酸补充效果的物质
5.1胰岛素
胰岛素可促进肌肉自血液中吸收肌酸，因此各种刺激机体胰岛素分泌的物质均用来与肌酸一起服用，如葡萄糖、a-硫辛酸、4-羟基异亮氨酸、唯它高（VITARGO）、铬等。
研究表明，在每天补充20克肌酸的同时，补充葡萄糖（380克/天），共5天，其肌肉中肌酸的含量比单纯补充肌酸高10%[29,30]。另一项研究表明，每次5克肌酸，30分钟后补充93克简单碳水化合物，每天4次，5天后肌肉总肌酸水平增加比单纯服用肌酸组多60%。同时尿液中肌酸的排泄量相应减少[22]。
5.2研究表明在含碳水化合物的肌酸中添加一定的蛋白质可使补充效果增加一倍。这些对那些对一水肌酸反应不好，或者锻炼后需要进食高碳水化合物的人群特别有效。
5.3另外研究表明，当肌酸与酒精同时使用时，酒精可抑制肌酸激酶一级反应常数K，使肌肉中磷酸肌酸生成速率下降，为肌肉提供的ATP减少，肌肉在运动中容易疲劳，因此应避免同时服用酒精[4]。
5.4研究表明，同安慰组相比，肌酸组的肌肉恢复时间缩短了5%，咖啡因组延长了10%，而肌酸+咖啡因组无明显差异，表明补充肌酸同时，喝咖啡不利于肌酸的作用。但其确切机制有待进一步研究[4]。
5.5近年来有研究表明肌酸和羟甲基丁酸盐（HMB）——一种亮氨酸的体内代谢物一同服用，对增加肌肉力量和瘦体重有协同作用，两者尽管作用机制不同。其他如谷氨酰胺、牛黄酸等也和肌酸有协同作用。
七、补充肌酸的副作用
6.1首先，目前市售的肌酸制剂一般为化学合成法生产出来，其纯度要求非常高，达99.9%。因为含有杂质会对身体造成危害，因此首先要选择纯度高的肌酸产品。
6.2从目前来看，有报道服用肌酸引起抽筋、脱水、腹泻、眩晕、热相关疾病、血容量减少、电解质紊乱等副作用，同时多补充水可缓解部分现象发生。
6.3过多的肌酸以及肌酸代谢产物均由肾脏排泄，一定程度上会加重肾脏负担。有报道10周2.0克/公斤体重（常规冲击量为1.5克/公斤体重）的肌酸补充引起大鼠肾脏血流量（RPF）和肾小球滤过率（GFR）显著下降[21]。但对正常健康年轻人，常规剂量肌酸补充不会对健康造成危害。但肾功能不良的人应慎服肌酸。
6.4研究报道补充肌酸抑制动物内源性肌酸的合成。李斌等研究分别用相当于人体1/2（0.75克/kg•体重）、1（1.5克/kg•体重；冲击量）、2（3.0克/kg•体重；大剂量）、4（6.0克/kg•体重；超大剂量）倍冲击量的肌酸给大鼠灌胃，4周后发现各组大鼠肾脏肌酸合成的限速酶——AGAT活性均显著降低，补充肌酸的剂量越大，大鼠肾脏AGAT活性降低就越明显。补充超大剂量肌酸的大鼠，其肾脏AGAT活性仅为正常大鼠的30%，因此超大剂量补充肌酸极有可能显著降低内源性肌酸的生物合成[5]。进一步研究显示，大剂量（3.0克/kg•体重）补充肌酸可在短期内（12小时）抑制大鼠肾脏和胰脏的AGAT活性，使胍乙酸生成量明显减少。补充肌酸0.5~1天内，AGAT活性下降幅度最大，补充时间越长，AGAT活性抑制越明显，胍乙酸生成越少[6]。对于运动训练结合肌酸补充的研究也表明，补充相当于人体冲击量（1.5克/kg•体重）和超大剂量（6.0克/kg•体重）肌酸15天后同样运动大鼠肾脏AGAT活性和肝脏胍乙酸含量明显下降（P<0.01）[7]。即使对于目前常规推荐的冲击量服用方法（0.3克/公斤体•天）7天后及以后的维持量（0.03克/公斤体重•天）1个月、2个月后安静大鼠肾脏AGAT活性均显著下降（P<0.01）。其可能是安静个体对肌酸的需要量较少，至于常规冲击法（冲击期+维持期）是否抑制运动个体的内源性肌酸的合成，还有待进一步的研究证实[31]。这些都说明补充肌酸要适时适量，不可大剂量长时间服用，更不应超大剂量服用肌酸，即使对常规推荐冲击法也要慎重使用。但至于在人体是否有同样的抑制现象尚有待进一步的科学研究证实，但安静个体不宜服用外源性肌酸，至少不要使用冲击法！体外补充肌酸对内源性肌酸生物合成的抑制作用表现为反馈性抑制，其变化是否会在停止补充肌酸后消失？目前人体试验尚有待进一步证实，但动物实验表明停止补充肌酸后，AGAT活性可恢复到正常状态。研究发现大剂量（3.0克/kg•体重）补充肌酸一周后，大鼠下降的肾脏AGAT活性可在停止补充肌酸后8天内恢复正常；补充肌酸引起的肾脏和肝脏胍乙酸含量下降也分别于停止补充后4天和8天内恢复正常。表明大剂量、短时间补充肌酸对内源性肌酸合成的抑制作用可在除去抑制因素后较短时间内得到逆转[8]。周期性循环服肌酸，给机体的内源性肌酸的合成酶系统足够的时间来恢复，理论上可减轻这种副作用，得到较好的效果。 |