素食人群补充肌酸对肌肉肌酸水平及冲刺表现的影响：一项随机双盲对照研究

本刊推荐：本研究探讨了7天肌酸一水合物（CM）补充对年轻素食者（VEG）肌肉肌酸（Cr）和总肌酸（TCr）水平及重复冲刺能力的影响。结果显示，CM补充显著增加了体质量（1.56±0.57 kg，p<0.01）和去脂体重（FFM，1.15±0.94 kg，p<0.05），并提高了肌肉Cr（18.8±13.1 mmol/kg，p<0.05）和TCr（30.8±21.2 mmol/kg，p<0.01），但磷酸肌酸（PCr）水平和冲刺表现（峰值与平均功率输出）未见显著变化。该研究为素食人群的营养补充策略提供了重要参考。

　　

引言

植物性饮食富含纤维和植物化学物质，与整体健康呈正相关，并代表一种可持续的饮食选择。因此，素食（VEG）消费者数量增加，包括运动员群体。然而，由于植物性饮食的宏量营养素组成不同，特别是较低的蛋白质含量，竞技运动员可能需要特别关注。尽管如此，研究表明素食者和杂食者的运动表现结果相似。值得注意的是，植物蛋白通常缺乏必需氨基酸，如亮氨酸、色氨酸和蛋氨酸。蛋氨酸是肌酸合成的前体，存在于肉类、鱼类和禽类中。因此，素食者通常具有较低的膳食和肌肉肌酸水平。

肌酸补充有效增加肌肉磷酸肌酸（PCr）储存，且在素食者中效果更明显。此外，肌酸补充改善重复短时高强度运动表现。然而，关于肌酸补充对素食者单次短时高强度运动表现影响的证据有限且不一致。评估肌酸补充对高强度运动表现潜在影响时，运动持续时间可能非常重要。≤10秒的冲刺可使PCr水平消耗超过静息水平的50%。在20至30秒的冲刺中，PCr消耗可分别达到73%和83%，但糖酵解和氧化磷酸化能量贡献的相对重要性显著增加。因此，评估素食人群进行10-15秒冲刺时肌酸补充的效果，可能提高检测潜在相关变化的敏感性。

重要的是，最近的纵向证据表明，当总蛋白质摄入量匹配并优化时（例如1.6 g·kg^?1·day^?1），高蛋白纯植物性饮食支持的肌肉质量和力量增益与杂食性饮食相当。因此，我们设计了一项研究，评估肌酸补充对严格素食或素食人群表现指标的影响。假设是肌酸补充增加肌肉总肌酸（TCr）含量以及15秒全力冲刺表现。

方法

研究设计

本研究经哥本哈根伦理委员会批准（H-19043974），并根据赫尔辛基宣言进行。调查在哥本哈根大学营养、运动与体育系进行。参与者被告知实验和潜在风险，并可随时退出。所有参与者在研究开始前提供书面知情同意。所有参与者完成两次整个运动方案的熟悉试验。接下来，完成基线测量，随后进行7天补充期。参与者被随机分配接受肌酸一水合物（CM）或麦芽糊精作为安慰剂（PLA）。补充后测试在补充期后24-48小时（31±7）进行，与基线测试相同。随机化由未参与研究设计或数据收集的研究人员进行。分配序列由计算机随机数生成器确定。参与者直到补充后1-2周才得知其补充组别。研究人员大约在最后一次性能测试后2天被告知。参与者被指示在7天补充期内保持常规体育活动和饮食摄入。体育活动通过长版国际体育活动问卷（IPAQ）进行跟踪。

参与者

15名参与者（6男9女）入选。所有参与者报告每周进行至少30至60分钟体育活动三次，并遵循素食/纯素食饮食。参与者经过口头筛查，排除可能影响肌酸代谢、吸收和/或损害进行任何运动测试能力的条件和/或药物。为确保准确的自我分类，所有参与者都提供了素食和纯素食饮食定义的全面解释。此外，收集了未加权的七天饮食日记以确认自我报告的饮食分类。纯素食饮食定义为完全植物性食物，排除所有动物食物及其制品。素食饮食定义为主要植物性食物，包括乳制品、鸡蛋和蜂蜜，但戒除肉类、禽类、海鲜和所有动物肉体。

补充方案

根据组别分配，由未参与性能测试的研究人员向每位参与者提供预测量量的CM（MyProtein，UK）或PLA（麦芽糊精，MyProtein，UK）粉末（0.3 g/kg/天）。该方案类似于杂食者中使用的加载阶段，假定可促进素食者/纯素食者的最大摄取。CM和安慰剂粉末在外观和质地上相同。基线测量后，每位参与者收到一个包含28个独立小袋的包裹。所有参与者被指示每天食用四包（早餐、午餐、晚餐和睡前），约500毫升水和碳水化合物来源以促进肌肉摄取。7天补充后，他们退回空包裹作为依从性的替代测量。所有受试者报告消耗了28/28包裹，除CM组和PLA组各一人（27/28和27/28）外。

身体成分

体重和身高分别用精确到0.1 kg和0.1 cm的秤测量。受试者在相同大致时间（±2小时）穿着T恤/短上衣、短裤/紧身裤和袜子进行前后称重。体重和身高测量两次以确保准确性，如果两次测量不同，记录最高值。使用双能X射线（DXA）吸收测定法（Lunar iDXA，GE Healthcare，Madison，WI，USA）分析参与者的身体成分，以确定去脂体重和体脂肪质量。基线和随访扫描在一天中的相同时间（±2小时）进行，膀胱排空。软件从瘦组织质量和骨矿物质含量确定去脂体重，假设恒定水合水平（约73%）。指示参与者在测试前约2小时饮用约500毫升水，以帮助标准化液体摄入，并在DXA扫描前排空膀胱和肠道（如果需要）。

肌肉活检

经皮针活检在局部麻醉下从股外侧肌获取，使用1%利多卡因，通过60毫升注射器应用抽吸，采用Bergstr?m技术。目标活检时间在参与者补充后运动性能测试后24小时。前后活检立即浸入-80°C液氮中。

部分肌肉（10至15毫克湿重；ww）冷冻干燥约48小时，粉碎并称重（2毫克）。每个样品重复分析。粉末样品使用3N高氯酸（PCA）提取，用2N碳酸氢钾（KHCO₃）中和，并使用酶法分析与荧光检测测定PCr和Cr浓度。TCr含量确定为Cr和CrP的总和。

重复冲刺能力和毛细血管采样

参与者开始进行标准的自行车fitting程序，包括座椅高度和鞋码，随后进行4分钟热身，约80转/分钟，阻力为女性1公斤，男性1.5公斤，使用自行车测功计（Monark 894 E Peak Bike，Weight Ergometer，Vansbro，Sweden）。热身后立即在3分钟恢复期内收集第一个毛细血管样本，使用95微升管（Clinitubes，Radiometer，Denmark），并在专用血气分析仪（ABL800 Flex，Radiometer，Denmark）上分析乳酸、pH和HCO₃^?。接下来，参与者进行四次15秒全力冲刺，间隔3分钟恢复期。冲刺在参与者的最大踏频下进行，飞轮阻力相对于基线体重（0.075公斤/体重）。每次冲刺前，在向飞轮施加阻力之前，允许参与者从静止状态加速3秒，提供飞轮启动。在整个每次冲刺中向所有参与者提供等效的口头鼓励。每次冲刺后立即从左手的五个手指之一收集毛细血管样本。补充后测试遵循与补充前相同的程序。峰值功率输出定义为Monark无氧测试软件（Vansbro，Sweden）在任何15秒冲刺期间记录的最大功率输出。总体峰值功率输出是每个15秒冲刺的峰值功率值的平均值。平均功率输出是每个15秒冲刺期间维持的平均功率。总体平均功率输出是每个15秒冲刺维持的平均功率输出的平均值。

统计分析

基于功率计算，需要14名参与者的样本量以达到0.8的统计效能，α为0.05。计算的样本量基于Solis和Gualano的一项研究，该研究展示了素食成人肌酸加载（0.3 g/kg/体重，持续7天）后肌肉PCr的变化。该研究被选用于功率分析，因为它采用了本研究中应用的精确加载方案和持续时间。Cr、PCr和性能结果的变异系数（CV%）计算为PLA组治疗期间前后绝对差异的标准偏差除以总平均值，并将商除以√2。在IBM SPSS v. 28.0.0统计软件包中进行混合模型分析，其中“时间”（前、后）、“治疗”（CM、PLA）和时间×治疗作为固定因子，受试者ID识别重复测量并定义随机因子。如果观察到显著主效应，则使用Holm-Sidak调整进行事后分析以进行多重比较。除非另有说明，结果为平均值±标准差。显著性设定为p < 0.05。

结果

身体成分

基线时组间年龄、体重和身高相似。观察到体重和去脂体重的时间×治疗效应（p < 0.05），但组间差异不可检测。补充方案显著增加了CM组的体重（1.56±0.57 kg，p < 0.01）和去脂体重（1.15±0.94 kg，p < 0.05）。PLA组未观察到变化。

肌肉肌酸含量

所有重复测量的Cr和PCr的CV%为1.1%。检测到肌肉Cr水平的显著时间×治疗交互作用（p < 0.05）。CM组Cr水平增加了18.8±13.1 mmol/kg（p < 0.05），而PLA组未检测到变化（-4.6±13.1 mmol/kg）。虽然基线时组间肌肉Cr水平相似，但补充后CM组水平高出25.8±19.1 mmol/kg（p < 0.01）。肌肉内PCr水平无主效应。

TCr水平显示显著的时间×治疗效应（p < 0.05），CM组增加了30.8±21.2 mmol/kg（p < 0.01），而PLA组未改变（2.9±11.6 mmol/kg）。与Cr水平一样，基线时组间TCr水平相似，但补充后CM组TCr水平高出37.1±25.8 mmol/kg（p < 0.001）。

重复冲刺能力和毛细血管血液

PLA中所有四次30秒冲刺的平均功率输出的CV%为2.2%。对于个体冲刺间隔或所有间隔的组合平均值，峰值功率或平均功率输出无主效应（时间×治疗×冲刺）。CM组从第一次到第四次冲刺功率显著降低（前后分别为77±110瓦和78±110瓦，均p < 0.05），而PLA组仅在补充后从第一次到第四次冲刺峰值功率降低（80±82瓦，p < 0.01）。毛细血管乳酸、pH或HCO₃^?的时间×治疗×冲刺交互作用不显著。

讨论

本研究的目的是调查素食人群中肌酸补充是否会导致骨骼肌TCr增加以及相关的短期运动表现改善。主要发现是，7天肌酸一水合物（CM）补充成功增加了TCr和肌酸水平，而剧烈运动表现保持不变。

素食者肌酸补充后的肌肉肌酸含量和身体成分

肌酸补充增加肌肉TCr和PCr。在当前研究中，我们无法在素食者中证实这些关于PCr变化的发现，而TCr在7天CM加载后增加。PCr缺乏显著增加可能与活检程序的PCr水解副作用有关。通过活检分析检查肌酸摄取的人体肌肉研究中，一个普遍观察是TCr水平往往比磷酸肌酸PCr上升更多，而非侵入性研究未发现相同差异。然而，应注意的是，比当前更大的样本量可能会产生不同的结果。

杂食性和素食性个体之间肌肉肌酸水平的比较分析揭示了显著差异。坚持杂食性饮食的个体，定期食用富含肌酸的动物源性食物，表现出比素食者更高的肌肉肌酸水平。虽然内源性合成有助于总体肌酸水平，但素食者中外源性肌酸可用性的减少是观察到的差异的关键决定因素。素食者的基线肌肉肌酸水平平均约为100 mmol/kg干肌，而杂食者约为120 mmol/kg。较低的基线肌酸含量可能解释了为什么素食者在补充肌酸一水合物后经历更大的绝对肌肉肌酸增加。多个研究小组报告了素食者补充后比杂食者或对照组更大的腓肠肌PCr增加、股外侧肌TCr增加、红细胞肌酸含量和血浆肌酸浓度增加。令人惊讶的是，本研究中CM平均基线TCr水平为114±17 mmol/kg，类似于先前报道的杂食者，并且补充后，素食者TCr含量接近杂食者中确定的明显肌肉阈值（约160 mmol/kg）。这引发了当前研究中是否坚持严格纯素食或素食饮食的问题。然而，没有迹象表明参与者未遵守其报告的饮食，该饮食通过自我报告的饮食日记进行监控。另一种解释可能是，本研究中的参与者擅长选择提供更高质量植物性蛋白质的食物来源，但这仍然是推测性的。此外，先前一项为期21天的乳蛋素食饮食干预显示肌肉肌酸含量存在大的个体间差异。尽管如此，肌肉组织分析清楚地证明了补充方案的预期效果，即肌肉肌酸含量增加。

同时，体重和去脂体重增加，支持肌肉活检分析。但应注意，水潴留是肌酸补充的一个有据可查的副作用，在解释身体成分或体重变化时可能引入偏差。这种液体潴留可能混淆使用DXA或生物电阻抗分析的研究，这些方法不能总是区分水和真正的肌肉肥大。因此，我们在去脂体重中看到的差异可归因于水潴留。

素食者肌酸补充后的短期冲刺表现

在本研究中，评估运动表现指标：峰值功率、平均功率和毛细血管血液代谢物浓度时，组间无显著差异，尽管肌肉TCr水平升高。在杂食者和素食者中，肌酸加载对运动表现缺乏影响先前已被观察到。具体而言，Watt等人在素食组和杂食组中使用了两次30秒Wingate冲刺，间隔4分钟休息， following a 5-day CM loading period (0.4 g/kg/day)。尽管素食人群股外侧肌TCr增加更大（约41%），但参与者未改善初始30秒平均功率输出。应注意的是，第二次Wingate测试期间的平均功率输出确实增加了。应注意的是，该研究旨在检测肌肉肌酸的差异。如果功率分析基于检测前后峰值和平均功率输出差异，则事后功率分析显示所需受试者数量为n=23。因此，应相应地解释重复冲刺的结果。Shomrat等人实施了与本研究最 comparable 的运动方案（3×20秒最大骑行，间隔4分钟恢复）。七名男性素食者和九名杂食者接受加载剂量（3×7 g肌酸/天，持续6天），其中分析了平均功率和峰值功率。纯素食/素食组和杂食组在补充后都经历了改善的表现，并且 importantly，在第一次20秒运动回合中展示了改善的冲刺能力。相比之下，我们未检测到补充后平均功率的任何差异。Shromat等人和本研究在冲刺之间实施了长的恢复期（3和4分钟）。Shromat及其同事在自行车测功计飞轮上使用了5.2%的体重，而本研究 and Watt等人使用了7.5%。

Burke等人设计了迄今为止调查素食者肌肉肌酸与运动表现之间关系的最严格 controlled 随机试验的例子。尽管它与本研究最不可比，但报告了重要的发现。评估了超过8周的四组：1）素食-安慰剂（n=8）；2）素食-肌酸（n=10）；3）杂食-安慰剂（n=13）；和4）杂食-肌酸（n=13）。为每组实施了并发补充和高量阻力训练计划。素食-肌酸组股外侧肌TCr（约30%）和PCr（约66%）增加最大，这转化为8周干预结束时去脂体重增加（2.4 kg vs. 杂食-肌酸组1.9 kg）。这是唯一一项其中素食者更高的肌肉TCr和PCr转化为增强表现的研究，也是唯一一项同时使用运动干预和肌酸补充的研究。素食组在50次最大膝关节伸展练习中完成的工作增加（约30%），而杂食组仅略微增加（约9%）。补充肌酸的素食组比补充肌酸的杂食者具有更大的TCr、PCr、瘦组织和总工作完成增加。由于高量阻力计划、持续时间、补充方案、样本量和调查人群，这与本研究没有直接可比性。然而，它提供了强有力的证据，表明阻力训练可能作为肌肉适应的催化剂，并随后改善素食者补充肌酸时的表现结果。因此，肌酸可能单独提供小的益处，但当与阻力运动结合时，益处得到增强。

尽管如此，一项研究报道了杂食者的峰值功率输出改善。

必须考虑素食者冲刺表现缺乏效果是否 due to 对肌酸加载反应的可变性和/或对重复冲刺的熟悉程度。 well-described 的是，肌肉肌酸增加在个体之间 varies。在图3中，很明显，补充组中的少数个体经历了升高的肌酸水平和改善的冲刺能力，而其他人的肌肉肌酸增加较低并且对冲刺表现没有可检测的影响。然而，相对较少的参与者不允许充分分析肌酸加载关于肌肉含量和冲刺能力的潜在个体反应。

不幸的是，关于纯素食和素食人群的研究有限，特别是在运动表现结果方面，试验之间存在很大异质性。

优势和局限性

本研究的优势是随机、双盲、安慰剂对照设计，这应解释潜在混杂，同时最小化偏差。自我报告的运动和饮食通过访谈员引导的问卷确认。收集了饮食持续时间的数据，这在这些调查中通常看不到。尽管这可能很重要，因为实践纯素食/素食饮食6个月的参与者可能与练习饮食10年的个体反应不同。因此，需要增加样本量，从而充分 powered 研究，以促进按饮食组（纯素食、素食）和持续时间（即6个月、5-10年）进行分层和分析，以确定饮食组或持续时间是否作为肌肉肌酸和/或运动表现的中介因素。

然而，饮食的自我报告在表征纯素食者和素食者时也引入了 significant 局限性，主要 due to 错误分类和报告偏差。个体可能不准确地将自己标记为纯素食者，同时偶尔食用动物产品， either intentionally or due to 误解饮食定义。社会期望偏差也可能导致参与者少报动物产品消费或 overreport 对植物性食物的坚持。

已显示白天的功率输出显著高于早晨，这归因于体温、协调性和神经驱动的波动。补充前后测量在一天中的时间和测试日期几乎相同， thereby 减少昼夜节律的生物变异性。

本研究的局限性包括缺乏杂食者比较组以确定TCr的变化在素食组中是否预期比杂食者更大，尽管鉴于我们确实看到加载对素食者体重和TCr的影响，这似乎不太可能。此外，加载后素食者和杂食者之间的表现变化需要彻底检查。缺乏这一点很重要，因为加载伴随体重增加可能对表现产生负面影响。

该研究最初旨在检测素食者肌肉TCr从补充前到补充后的差异。如果功率分析基于检测前后峰值和平均功率输出差异，则事后功率分析显示所需受试者数量为n=23。

结论

当前研究清楚地表明，在休闲活动的纯素食和素食成人中，七天肌酸一水合物加载阶段增加肌肉TCr而非PCr含量。尽管无氧无氧能量供应潜力增加，但当冲刺持续时间和恢复时间分别为15秒和3分钟时，重复冲刺骑行期间的峰值和平均功率输出未改善。