专利名称：提高肌肉蛋白质合成的方法
技术领域：
本发明涉及改善肌肉蛋白质合成的方法和程序(program)。特别的是,本发明涉及在进行体育运动的个体中改善肌肉蛋白质合成。
背景技术：
体育运动改变了蛋白质活性，所述的活性涉及“开始”蛋白质合成(即信号传导分子)，其有助于引导哪些肌肉蛋白质将要合成以及何时合成。类似于分子响应，在单次运动后蛋白质合成的变化对运动任务具有很大的特异性，例如对于抗阻运动增加涉及强度的蛋白质合成(即肌纤维)，以及对于需氧运动增加涉及能量供应的蛋白质(即线粒体)(CoffeyVG 和 Hawley JA. The molecular bases of training adaptation(训练适应的分子基 础).JSports Sci 2007)。然而，除了纯粹的耐力/需氧运动和纯粹的抗阻运动之外，目前的本领域的水平表明，不知道在单次重复全速奔跑(sprint)运动后将合成何种蛋白质，类似于何组运动员參加了训练和比赛。对于超时的体育运动，信号传导分子活性和肌肉蛋白质合成的这些变化累加数周至数月(即随着训练)至生理学适应，从而使得运动员在特定的运动任务/事件中表现更好。关于何种营养和营养如何能支持和优化这些训练适应，只有非常少的信息。事实上，关于训练适应所提及的2007年广泛的综述“The molecular bases of trainingadaptation(训练适应的分子基础)”没有讨论营养在支持或提高对训练适应中的作用。此夕卜，某些运动任务具有抵抗性以及需氧组分(例如，団体运动中通常所见的全速奔跑型急停急起(stop-and-go))，因此完全不知道在分子信号传导以及不同肌肉蛋白质合成中出现何种变化。现有三种主要不同类型的运行训练方案，其包括1)抗阻运动，2)缺氧或重复全速奔跑类型运动和3)耐カ运动。这些运动训练方案的每ー种具有不同的训练响应特征。I)抗阻运动是当个体进行爆发式重量运动，存在长周期的休息，并且主要由磷酸肌酸和糖酵解能量系统驱动。该系统能够快速产生能量，但很快疲劳。主要的适应包括通过重复的重量提升训练增加肌肉横截面积引起肌肉质量的増加(肥大)。參见例如HaKkmen, K. , Neuromuscular and hormonal adaptations during strength and powertraining(强度和力量训练过程中神经肌肉和激素的适应)(A review. J Sports Med PhysFitness 29:9-26, 1989),或 Hakkinen K.等人，on Relationships between trainingvolume, physical performance capacity, and serum hormone concentrations duringprolonged training in elite weight lifters(杰出举重者在延长训练过程中训练量、身体表现能力和血清激素浓度之间的关系)。Int J Sports Med 8Suppl 1:6ト65，1987。2)重复的全速奔跑型训练本质是缺氧的，包括具有有限恢复期的高強度运动，并且包括具有肌肉糖原大量分解的几乎纯粹地碳水化合物代谢(糖酵解能量产生)。在缺氧能量产生的这些情况中，例如高強度速度训练或包括重复全速奔跑的运动，増加的肌肉负荷是通过増加燃烧IIa型纤维来完成的。最后，在非常高的工作负荷吋，IIb型糖酵解肌肉纤维活化以通过缺氧能量供应来维持高需求的能量供应。然而，在这些情况中，缺氧能量产生的高速超过了线粒体中需氧氧化的速度，并且这导致在这些类型的训练情况中发现极度水平的乳酸盐产生(Spriet LL, Howlett RA 和 Heigenhauser GJ. An enzymatic approachto lactate production in human skeletal muscle during exercise (在; 胡过程中人骨骼肌中乳酸盐产生的酶方法).Med Sci Sports Exerc 32:756-763,2000)。最近研究关注对重复全速奔跑训练的适应，并且发现IIa型纤维随着线粒体以及某些肥大的増加而增加，以及乳酸盐转运蛋白2増加((Gibala MJ等 人，Short-term sprint interval versus traditional endurance training: similarinitial adaptations in human skeletal muscle and exercise performance (短期全速奔跑间隔与传统耐カ训练人骨骼肌中相似的最初适应和运动表现).JPhysioI575:901-911，2006)。3)耐カ训练的特征在于个体进行长时间(例如> 15分钟)的低強度训练。耐カ训练代表的能量系统包括需氧系统，当存在大量氧时，其主要使用脂肪和碳水化合物的需氧代谢，以在线粒体中产生所需的能量。主要的适应包括通过增加脂肪氧化来増加肌肉糖原储存和在次最大工作负荷时节省糖原，増加乳酸盐动力学和形态学变化，包括更大的I型纤维/肌肉面积，和增加毛细管和线粒体密度(Holloszy JO和Coyle EF. Adaptations ofskeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences L 骨豁月/L对耐カ运动的适应和它们的代谢结果).J Appl Physiol 56:831-838，1984 ;以及HolloszyJO, Rennie MJ, Hickson RC, Conlee RK 和 Hagberg JM. Physiological consequences ofthe biochemical adaptations to endurance exercise(耐カ运动的生物化学适应的生理学結果)· Ann N YAcad Sci 301:440-450,1977)。此外，还不知道在全速奔跑型运动后营养如何提高这些适应。需要理解在以重复全速奔跑为基础的运动(例如大多数団体运动，例如橄榄球/足球)后检测营养补充对分子信号传导和蛋白质合成的急性作用。目如对于全速奔跑型运动，在运动中和运动后的宫养推荐包括摄入足够的碳水化合物以补充肌肉糖原。需要測定其它营养物的重要性和摄入时限，以提高对全速奔跑型/急停急起运动的肌肉适应。本发明寻求解决上述问题。本发明还针对其它目的，并且特别是本描述的其它部分出现的其它问题的解决。本发明的目的和概述在第一个方面，本发明提供了在强体力活动后提高肌肉蛋白质合成的方法，该方法包括在例如大多数団体运动中通常存在的重复全速奔跑之前30分钟或更少、期间或30分钟内给人施用包含蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的组合物。令人惊讶地发现，对于重复全速奔跑运动，添加蛋白质或必需氨基酸具有提高肌纤维蛋白质合成的能力。肌纤维蛋白质是负责肌肥大(生长)的特定蛋白质。体育运动提供给机体刺激，其触发分子信号传导级联，这导致基因表达和运动刺激特异性蛋白质合成的变化。慢性训练产生的身体适应被认为是多次剧烈运动后这些蛋白质累积的直接結果。
在以重复全速奔跑为基础的运动后，营养物供应显示了对合成代谢信号传导和肌肉蛋白质合成明确的有益作用。推荐在靠近紧张训练期的临时周期内食用蛋白质和碳水化合物。已记录在阻抗和耐カ训练后补充营养物的优点，但对于重复全速奔跑没有相关记录。进ー步发现，事实上在靠近高強度全速奔跑训练缺乏营养物供应可能损害随后的训练适应，因为在恢复期内，与没有营养物供应的安慰剂条件相比，存在营养物供应的肌肉蛋白质合成提高约50%(參见报告的实例细节)。还发现当营养历经数周或数月可以对单个训练期的适应仅改善较少百分数吋，这对训练适应以及表现具有主要作用。在第二个方面，提高由重复全速奔跑训练产生的肌肉适应的程序，该程序包括给运动员提供营养和训练指导以改善肌肉蛋白质合成，该程序包括-提供包含蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的组合物；和 -提供食用指南，包括在运动前不超过30分钟或基于运动员训练方案的运动恢复后超过30分钟推荐组合物的食用量，和-提供训练方案指导。在进ー步的方面，本发明涉及营养套盒，该套盒包含含有蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的多种组合物以及推荐运动员在运动前的某时间周期内和在重复全速奔跑后恢复期的某时间周期内食用组合物的指南。本发明还涉及包含蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的组合物在改善肌肉蛋白质合成中的用途，其中该用途与重复全速奔跑运动相关。此外，如上面所述，重复全速奔跑型训练本质是缺氧的，并且包括肌肉糖原大量分解的几乎纯粹地碳水化合物代谢。因此，营养推荐是在该类型运动训练后的第一个数小时内食用姆kg体重至少I至I. 5g碳水化合物(总计 50至75g碳水化合物)。附图
简述当阅读本发明下列详述的实施方案时，当结合附图时，本发明的进ー步的特征、优点和目的对于技术人员是显而易见的。图I显示重复全速奔跑运动产生的肌纤维蛋白质合成速率。图2显示在运动前30分钟预先摄入安慰剂或营养物饮料后休息和随后重复全速单车运动循环下血浆必需氨基酸(EAA，A组)、支链氨基酸(BCAA，B组)和总氨基酸(C组)浓度。图3.在运动前30分钟预先摄入安慰剂或营养物饮料后休息和随后最大努力重复全速单车运动循环下p70S6Ktto389 (A组)磷酸化。实施方案详述根据本发明，营养供应提高了重复全速奔跑运动后合成代谢信号传导和肌纤维蛋白质合成。通常推荐參加全速奔跑型运动的运动员食用足够的碳水化合物，以提高糖原再合成和能量恢复。我们的数据首次证实在靠近单次全速奔跑型运动时蛋白质摄入的重要性，为了最大化肌纤维蛋白质合成，其在单独碳水化合物摄入时不会出现。事实上，我们发现与仅等热量碳水化合物试验相比，蛋白质+亮氨酸摄入后肌纤维蛋白质合成提高48%。另夕卜，在运动后蛋白质摄入还提高涉及“开始”蛋白质合成的蛋白质，这证明活化蛋白质合成的信号和随后的肌肉蛋白质合成响应之间明确的联系(例如P70S6激酶提高 300%，并且4E-BP1提高 100%)。已经显示p70S6激酶的活化对于训练引起的肌肉蛋白质合成的急性増加和肌肉生长的慢性増加是很重要的。因此，长时间随着全速奔跑型运动连续定时摄入蛋白质将导致随着训练引起更大的肌肉生长和肌肉力量；对于參与该类型运动/活动的运动员，这是非常有利的适应。为了最大化肌肉蛋白质合成和提高对全速奔跑型运动(例如団体运动急停急起)的适应，推荐运动员在靠近运动前30-60分钟和/或0-120分钟，优选在0-30分钟内食用包含添加亮氨酸(至多5g)的20-35、优选20-30g蛋白质的产品。这些营养指南将应用于所有急停急起的个体和団体运动，其特征在于高强度全速奔跑期间隔低強度恢复期(例如足球、网球、冰球、篮球等)。优选组合物包含碳水化合物和蛋白质或必需氨基酸，碳水化合物与蛋白质比例范围为1:1至3: I、优选比例为2:1。有利于最大化运动后糖原再合成,对于碳水化合物摄入,推荐是I至I. 5g CHO/ kg ο优选的组合物包含总蛋白质剂量为10至50g蛋白质、优选20至30g。在本发明的用途中，这是优选的量。在一个实施方案中，蛋白质或氨基酸占最终产品中固体重量的约20%至约40%。在另ー个实施方案中，蛋白质或氨基酸占产品重量的约30%。此外，可以制备每单个剂量含有一致和可计数量(例如每个剂量约2g至约4g)的蛋白质的组合物。优选地，组合物包含蛋白质或必需氨基酸的含量为约2g至约2. 5g。组合物可以是固体产品、凝胶、液体或即用混合粉末形式。基于蛋白质的产品还可以在一个或多个产品中包含个别量的脂肪，以给运动员提供任何适合量的能量。例如，每个产品可以提供量至多9g/300卡的脂肪。在另ー个实例中，产品可以提供llg/360卡。每个产品还可以提供量至多4g/300卡或更多的饱和脂肪。在一个实施方案中，来自脂肪的能量百分数(例如卡路里形式)可以为至多约25%。在一个实施方案中，基于蛋白质的产品包含的脂肪量范围为占基于蛋白质的产品的约10%至约40%。优选地，基于蛋白质的产品包含的脂肪量为占基于蛋白质的产品的约30%。可以使用任何适合的个别蛋白质、氨基酸或蛋白质混合物。例如，基于蛋白质的产品可以包含蛋白质混合物，所述的蛋白质混合物包含大豆蛋白质分离物、乳清蛋白质分离物和酪蛋白酸I丐。蛋白质混合物的实例是Tri-source 蛋白质混合物。本公开的营养产品中存在的蛋白质和/或脂肪具有优点，因为在比赛过程中它能给运动员提供更完全的营养。对于蛋白质来源，任何适合的膳食蛋白质可以是例如动物蛋白质(例如乳蛋白质、肉蛋白质和卵蛋白质)；蔬菜蛋白质(例如大 蛋白质、小麦蛋白质、米蛋白质和豌豆蛋白质)；游离氨基酸的混合物；或其组合。特别优选乳蛋白质(例如酪蛋白和乳清乳蛋白质)和大 蛋白质。蛋白质可以是完整的或者水解的或者完整和水解蛋白质的混合物。例如可能需要提供部分水解的蛋白质(水解度在2至20%之间)，因为认为运动员存在出现牛乳过敏的风险。通常，至少部分水解的蛋白质更容易并且更快被机体代谢。对于氨基酸这是特别正确的。在一个实施方案中，基于蛋白质的产品包含单个/必需氨基酸，例如亮氨酸、缬氨酸和/或异亮氨酸。在本发明的优选实施方案中，必需氨基酸包括添加的亮氨酸。在本发明的上下文中，亮氨酸是必需氨基酸(EAA)，作为支链氨基酸(BCAA)家族的部分。摄入必需EAA刺激骨骼肌蛋白质的合成，支链氨基酸亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸表明在该响应中发挥重要作用。在BCAA中，研究了亮氨酸在很多不同组织(包括肌肉)中的合成代谢性质。建立了细胞培养和大鼠模型，亮氨酸増加特定蛋白质的形成和活化，所述的特定蛋白质涉及“开始”蛋白质合成。有利的是，在本发明产品中使用剂量为5至25g EAA混合物的必需氨基酸总剂量(其模拟大量蛋白质中的EAA)、优选IOg EAA。可能有利的是使用总剂量至多25g的亮氨 酸。脂肪源在提供改善的ロ感中具有优势。任何脂肪源是适合的。例如，可以使用动物或植物脂肪。为了增加营养值，n3-不饱和和n6-不饱和脂肪酸可以构成脂肪源。脂肪源还可以包括长链脂肪酸和/或中链脂肪酸。例如，可以使用乳脂、低芥酸菜子油、杏仁黄油、花生酱、玉米油和/或高油酸葵花子油。本发明的重复全速奔跑运动是运动的一部分，或者在该运动的连续训练中，或者在比赛本身中。实施例I :为了研究定时营养(蛋白质+亮氨酸摄入)对重复全速奔跑型运动后信号传导分子活性和肌肉蛋白质合成的作用，进行如下的临床试验。本研究使用随机、交叉、双盲设计引入膳食和运动处理。个体在两个分开的场合进行相同的重复全速奔跑运动方案，接受不同的营养物干预(蛋白质和安慰剂)，毎次测试期间被两周恢复期隔开。个体在开始运动方案前30分钟食用500mL包含24g乳清蛋白质、4. 8g亮氨酸、50g麦芽糊精(营养物)的饮料或者非热量的安慰剂饮料。数个主要団体运动表现的时间-运动分析表明每隔 50-100秒出现最大全速奔跑活动，全速奔跑持续时间不超过6秒。因此，努力安排尽可能模拟“特定比赛”的实验室运动，个体在电子制动的踏车测カ计上进行10X6秒超大全速奔跑，每隔60秒开始，负荷等同于O. 075kp/kg体重(BM)。在完成运动批次后，个体以仰卧位舒适休息3小吋。肌肉活组织检查取自股外侧肌(大腿)，通过标准的蛋白质印迹法测量涉及“开始”蛋白质合成(即调节mRNA翻译)的蛋白质活化(通过评价磷酸化的变化)。还通过预处理的持续注入稳定的同位素氨基酸(即[环-13C6]苯丙氨酸)来測量肌肉(即肌纤维)蛋白质合成。结果图I显示在运动前30分钟预先摄入500mL安慰剂或营养物饮料后10X6秒最大努力重复全速单车运动循环下恢复期(15-240分钟)肌纤维(A组)蛋白质部分合成速率(FSR)。数值是平均值土 SD。图2显示在运动前30分钟预先摄入500mL安慰剂或营养物饮料后休息和10X6秒最大努力重复全速单车运动循环后血浆必需氨基酸(EAA，A组)、支链氨基酸(BCAA，B组)和总氨基酸(C组)浓度。数值是平均值土SD ;显著性差异(P〈0.05)对(a)休息，(b)0分钟，(c)30分钟，(d)60分钟，(e)90分钟，和(*)相同时间点处的处理之间。 图3显示在运动前30分钟预先摄入500mL安慰剂或营养物饮料后休息和10X6秒最大努力重复全速单车运动循环后p70S6Ktto389 (A组)磷酸化。数值是平均值土SD (n=7)；显著性差异(P<0. 05)对(a)休息，(c) 240分钟，和⑷相同时间点处的处理之间。血中氨基酸(參见图2)对于血浆必需(EAA)、支链(BCAA)和总氨基酸浓度存在时间X处理的相互作用(图2)。运动后立即进行营养供应Γ85%)，仅血浆EAA浓度显著高于休息，这种作用还在60-90分钟恢复后明显Γ50-60%) (ρ〈0. 05 ;图2Α)。而且，运动后和贯穿30-90分钟恢复期立即进行营养供应，EAA浓度的増加高于安慰剂(Ρ〈0.05)。同样，运动后立即进行营养物处理，血浆BCAA浓度高于休息并且在恢复期内保持提高90分钟，而安慰剂处理没有出现Γ60-120%, Ρ〈0. 05 ;图2Β)。在相同时间点处，在营养摄入下增加的运动后BCAA浓度也高于安慰剂(Ρ〈0· 05)。图3 :对于p70S6K thr389磷酸化存在显著的时间X处理的相互作用(Ρ〈0· 05 ；图4Α)。停止运动后15分钟在营养摄入下P70S6K的磷酸化显著高于休息Γ300%，Ρ〈0. 01)，但安慰剂没有Γ95%)，这导致显著的处理作用(Ρ〈0.05)。尽管p70S6K thr389磷酸化在240分钟恢复后出现适度増加，但是这些变化与休息没有显著差异(40-70% ;图4A)。图I :在15-240分钟恢复期，与安慰剂相比，在运动前营养摄入下重复全速奔跑运动引起的肌纤维蛋白质合成速率更大Γ48%, O. 083±0. 023和O. 056±0. 031% .tT1，Ρ〈0. 05 ；图I)。
权利要求
1.提高强体力活动后肌肉蛋白质合成的方法，该方法包括在重复全速奔跑前30分钟或更少、期间或30分钟内给人施用包含蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的组合物。
2.权利要求I的方法，其中组合物包含碳水化合物和蛋白质或必需氨基酸，碳水化合物与蛋白质的比例范围为1:1至3:1，优选比例为2:1。
3.权利要求I或2的方法，其中必需氨基酸包括添加的亮氨酸。
4.上述权利要求中任意一项的方法，其中组合物包含总蛋白质剂量为10至50g蛋白质，优选20g。
5.上述权利要求中任意一项的方法，其中提高的蛋白质合成是肌纤维蛋白质合成。
6.上述权利要求中任意一项的方法，其中组合物包含总必需氨基酸剂量为5至25gEAA，优选 10 至 20g EAA。
7.上述权利要求中任意一项的方法，其中重复全速奔跑是运动的一部分，或者在该运动的连续训练中，或者在比赛本身中。
8.提高由重复全速奔跑训练产生的肌肉适应的程序，该程序包括给运动员提供营养和训练指导以改善肌肉蛋白质合成，该程序包括 -提供包含蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的组合物；和 -提供食用指南，包括在运动前不超过30分钟或基于运动员训练方案的运动恢复后超过30分钟推荐组合物的食用量，和 -提供训练方案指导。
9.权利要求8的程序，其中该程序包括以每周I至3次达I至6周给从事重复全速奔跑运动的推荐。
10.营养套盒，该营养套盒包含含有蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的多种组合物以及推荐运动员在运动前的某时间周期内和在重复全速奔跑后恢复期的某时间周期内食用组合物的指南。
11.权利要求10的营养套盒，其中包含蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的多种组合物、食用指南和训练方案指南是一起在包装中。
12.包含蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的组合物在改善肌肉蛋白质合成中的用途，其中该用途与重复全速奔跑运动相关。
13.权利要求12的用途，其中摄入的蛋白质相应于摄入总计10至50g的蛋白质。
全文摘要
本发明涉及提高强体力活动后肌肉蛋白质合成的方法，该方法包括在重复进行全速奔跑前30分钟或更少、期间或30分钟内给人施用包含蛋白质或必需氨基酸和碳水化合物的组合物。另外，本发明涉及提高由重复全速奔跑训练产生的肌肉适应的程序。
文档编号A23L1/30GK102665445SQ201080053149
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月29日 优先权日2009年11月29日
发明者D·R·莫尔, E·扎尔塔斯, J·A·霍利, L·M·布尔克, T·斯泰林沃尔夫 申请人:雀巢产品技术援助有限公司