瓜拉纳（Paullinia cupana）补充对无氧运动表现的影响：一项随机、交叉、双盲、安慰剂对照临床试验

《Sport Sciences for Health》：Guarana (Paullinia cupana) improves anaerobic performance: a randomized, crossover, double-blind, placebo-controlled clinical trial

　　

摘要 背景：评估无氧运动表现对于运动训练的监测与处方至关重要。30秒连续跳跃测试（30CJ）是评估无氧能力（特别是团队运动项目）的有效且可靠的工具。在运动增能剂中，无水咖啡因被广泛使用，但像瓜拉纳（Paullinia cupana）这样的天然多组分基质可能具有独特的代谢优势。 目的：比较等剂量瓜拉纳与分离咖啡因补充对30CJ测试无氧运动表现的急性影响。 材料与方法：采用随机、交叉、双盲、安慰剂对照设计，18名身体活跃男性（21.8 ± 2.5岁）在30CJ测试前60分钟摄入通过瓜拉纳或无水咖啡因胶囊（或匹配安慰剂）给予的相似相对咖啡因剂量（约5 mg/kg）。分析各条件下的最大跳跃高度（Hmax）、平均跳跃高度（Hmean）、峰值功率输出（PPO）、最低功率输出（LPO）、疲劳指数（FI）及总跳跃次数。 结果：仅瓜拉纳补充与安慰剂（4.0%；dz = 0.82；p = 0.022）及Pre值（4.4%；dz = 0.55；p = 0.041）相比，导致PPO出现统计学显著增加，而咖啡因未再现此效应（p > 0.05）。尽管推断性分析显示Hmax、Hmean和LPO无显著主效应，但描述性趋势独特地偏向瓜拉纳优于安慰剂，产生了稳健的中至大配对比效应量（dz分别为0.73、0.86和0.58），同时总跳跃次数明显减少。尽管各活性处理间无显著差异，直接描述性比较显示瓜拉纳在所有测量指标上均持续优于分离咖啡因，具体表现为Hmean（+1.5%）、PPO（+1.4%）、Hmax（+0.9%）和LPO（+0.7%）。 结论：急性瓜拉纳补充可有效增强重复爆发性运动期间的峰值无氧功率。虽然在统计阈值上仅PPO达到显著，但瓜拉纳显示出比分离咖啡因更高的单次跳跃机械效率的描述性趋势。

瓜拉纳（Paullinia cupana）补充对无氧运动表现的急性增强效应：基于30秒连续跳跃测试的随机交叉双盲安慰剂对照研究解读

一、研究背景与问题提出

无氧运动表现参数的评估对于个体及团队运动训练的控制与监测至关重要，Wingate无氧测试是其中最为常用的评估方法之一。然而，对于不涉及周期性运动的团队运动项目，研究者一直在寻求能更好反映其专项运动需求的替代评估方式。在此背景下，30秒连续跳跃测试（30CJ）经检验具有良好的可重复性和有效性，能够评估与Wingate测试相同的参数，适用于实验室外评估无氧运动能力。由于30秒全力Wingate测试已被证明能充分消耗肌肉ATP-CP储备并最大化糖酵解系统功率输出，因此可假定30CJ的30秒持续时间施加了类似的代谢需求。

既往研究探讨了不同运动增能剂对无氧运动表现的影响，其中咖啡因尤为突出。咖啡因的已知作用机制包括增加肌原纤维钙可用性以促进各运动单位的力产生、优化底物可用性以及刺激中枢神经系统。咖啡因通过拮抗腺苷受体发挥作用，导致神经递质释放增加和更高的运动单位放电频率。然而，关于咖啡因对跳跃能力影响的证据仍不明确——部分研究报告了垂直跳跃高度和连续跳跃表现的改善，而其他研究则发现效果甚微或无效。

传统上，咖啡因可以口香糖、胶囊或液体形式摄入，也可存在于含咖啡因的植物中，如咖啡、马黛茶、绿茶、可可和瓜拉纳。瓜拉纳（Paullinia cupana）是亚马逊地区原产物种，以其刺激性和药用特性著称，几个世纪以来一直被亚马逊原住民社区使用。瓜拉纳含有的生物活性化合物中，甲基黄嘌呤（咖啡因）最为突出。据作者所述，浓缩咖啡和红茶分别含约0.21%和0.02%的咖啡因，而瓜拉纳组成中咖啡因含量可高达5.3%。此外，瓜拉纳还含有其他生物活性化合物，如可可碱、茶碱、单宁、皂苷和儿茶素等。

在运动领域，关于瓜拉纳摄入对运动表现影响的研究较少。既往研究将瓜拉纳消费与其他多种维生素复合物相关联，这使理解其真实效应变得复杂。近期研究开始使用单独瓜拉纳摄入。Penna等人比较了瓜拉纳摄入（500 mg瓜拉纳含130 mg咖啡因）、咖啡因（100 mg）和安慰剂对自行车测试中耐力表现的影响，结论为急性瓜拉纳摄入相比安慰剂改善了计时赛表现，但效应为微小至小，且与底物氧化或肌力改变无关。值得注意的是，该研究中瓜拉纳的咖啡因水平（130 mg）高于单独给药剂量（100 mg），这可能混淆了结果。Estrázulas等人研究了摄入含瓜拉纳种子粉末（3 g）的饮料对与足球表现相关体能测试的急性影响，结论为瓜拉纳摄入未改善反向跳跃、冲刺或敏捷性表现，但相比安慰剂增加了Yo-Yo间歇恢复测试1级中的覆盖距离。

研究人员的假设是：当咖啡因剂量等化时，瓜拉纳补充将为无氧运动表现提供更优益处，特别是由于瓜拉纳中存在其他生物活性化合物。尽管科学界对瓜拉纳在运动领域的研究兴趣日益增长，但据研究人员所知，文献中尚无研究评估瓜拉纳摄入对通过连续跳跃方案评估的无氧运动表现参数的影响。因此，本研究旨在比较等化剂量的瓜拉纳与分离咖啡因补充对30CJ测试无氧运动表现的急性影响。

二、研究设计与主要技术方法

本研究为随机、交叉、双盲、安慰剂对照试验。18名健康、身体活跃且为常规咖啡因消费者的男性完成了全部研究阶段（年龄：21.8 ± 2.5岁；体重：68.7 ± 8.9 kg；身高：174.5 ± 6.8 cm）。样本量通过G*Power 3.1使用重复测量方差分析计算确定。参与者摄入根据其体重个体化定制的胶囊，以实现精确的平均咖啡因剂量4.96 ± 0.10 mg/kg（范围4.82–5.14 mg/kg），总咖啡因剂量范围为275至400 mg，从未超过400 mg。三种条件（安慰剂、咖啡因和瓜拉纳）的胶囊制备为视觉上相同以维持双盲设计。安慰剂胶囊填充微晶纤维素；咖啡因胶囊每粒含25 mg无水咖啡因；瓜拉纳胶囊与亚马逊联邦大学药学系合作制备，按巴西药典指南进行，每粒含约25 mg咖啡因。参与者在30CJ测试前60分钟用水依次吞服胶囊。无氧运动表现参数通过30CJ评估，测试在Elite Jump System?跳跃平台上进行。跳跃功率（PO）使用Harman等人提出的方程计算。测试和重测作为跳跃方案的熟悉化，在补充开始前一周内进行。其余三次试验连续三周进行，始终在一天中的同一时间。统计上，使用Shapiro–Wilk检验验证数据正态性；使用单因素重复测量方差分析比较各试验，随后进行Bonferroni事后检验；采用配对样本t检验测试可重复性（Pre）并评估学习效应；效应量使用偏eta平方和Cohen's d_z确定。

三、研究结果

可重复性与学习效应分析： 测试与重测（Pre）之间各变量均无显著差异。组内相关系数（ICC）范围从中等（疲劳指数IF）到良好（Hmax、LPO和跳跃次数）再到优秀（Hmean和PPO）。第1天与第5天之间未观察到任何变量的统计学显著差异，效应量大多较小（d_z < 0.20），仅疲劳指数呈现中等效应量（d_z = 0.60）和22%的显著百分比变化（p = 0.080），表明整个方案中未发生实质性学习效应。

最大跳跃高度（Hmax）： 单因素重复测量方差分析显示试验间无显著主效应（p = 0.0945）。然而，描述性趋势显示瓜拉纳（41.3 ± 6.3 cm）相比安慰剂（39.5 ± 6.3 cm）提高4.3%（d_z = 0.73），相比Pre（40.1 ± 6.3 cm）提高2.9%（d_z = 0.26）。咖啡因（40.9 ± 8.0 cm）相比安慰剂和Pre分别提高3.4%（d_z = 0.51）和1.9%（d_z = 0.21）。瓜拉纳的Hmax表现比咖啡因高0.9%（d_z = 0.10）。

平均跳跃高度（Hmean）： 各条件间无显著差异（p = 0.1127）。描述性数据显示瓜拉纳（34.1 ± 6.0 cm）比安慰剂（32.6 ± 5.1 cm）高4.4%（d = 0.86），比Pre（33.2 ± 6.3 cm）高2.6%（d_z = 0.35）；咖啡因（33.6 ± 6.1 cm）相比安慰剂和Pre分别增加3.0%（d_z = 0.53）和1.2%（d = 0.13）。瓜拉纳的Hmean比咖啡因高1.5%（d_z = 0.24）。

峰值功率输出（PPO）： 分析显示试验间存在显著主效应（p = 0.0093）。事后比较显示瓜拉纳（3461.9 ± 589.0 W）相比Pre（d_z = 0.55；4.4%；p = 0.041）和安慰剂（d_z = 0.82；4.0%；p = 0.022）均显著增加PPO。相反，尽管咖啡因（3415.1 ± 565.1 W）相对Pre（3.1%；d_z = 0.43）和安慰剂（2.6%；d_z = 0.39）有百分比改善，但这些差异未达到统计学显著。瓜拉纳的PPO比咖啡因高1.4%（d = 0.26）。

最低功率输出（LPO）： 未检测到显著主效应（p = 0.222）。描述性上，瓜拉纳（2842.7 ± 501 W）比安慰剂（2762.4 ± 458.1 W）提高2.9%（d_z = 0.58），比Pre（2795.8 ± 444.3 W）提高1.6%（d_z = 0.31）；咖啡因（2822.3 ± 511.5 W）相比安慰剂和Pre分别提高2.1%（d_z = 0.35）和0.9%（d_z = 0.11）。瓜拉纳的LPO比咖啡因高0.72%（d_z = 0.13）。

疲劳指数（FI）： 试验间无显著主效应（p = 0.434）。瓜拉纳（?26.2%；d_z = 0.03）和咖啡因（?26.0%；d_z = 0.06）相比安慰剂（?26.3%）导致性能下降略有减轻，但所有实验条件相对Pre（?23.6%）均表现出更大的输出下降。

总跳跃次数： 各处理间无显著主效应（p = 0.345）。数值上，瓜拉纳呈现最低值（24.0 ± 3.5次），比安慰剂低2.83%（d_z = ?0.29），比Pre低0.41%（d_z = ?0.06），比咖啡因低3.61%（d_z = ?0.28）。

四、讨论与结论

本研究的目的是评估瓜拉纳补充对30CJ方案评估的无氧运动表现参数的急性影响。研究假设为：当匹配相似咖啡因剂量时，瓜拉纳补充因其复杂的植物化学基质将促进额外的增能效应。结果部分证实了这一假设。瓜拉纳补充相比Pre和安慰剂条件均导致峰值功率输出（PPO）统计学显著增加，而咖啡因未再现此增能益处。尽管重复测量方差分析对Hmax、Hmean和LPO未产生显著主效应，但Cohen's d_z效应量显示瓜拉纳相对安慰剂具有一致的中至大描述性优势，而咖啡因则产生较小至中等的效应幅度。

关于分离咖啡因缺乏统计学显著性的潜在混淆因素，研究人员认为在于队列的训练状态——参与者为身体活跃但非高度训练的运动员。证据表明，精英或高度训练运动员由于腺苷受体敏感性上调和兴奋-收缩偶联优化，对无水咖啡因表现出更显著和一致的增能反应。

与分离咖啡因的方案依赖性结果相反，瓜拉纳的多组分基质似乎在30CJ中提供了更优的机械缓冲。值得注意的是，功率输出的保持发生在所有活性处理疲劳指数相似（约?26.0%）的情况下，确认了30CJ方案施加的高糖酵解和神经肌肉负担。有趣的是，瓜拉纳条件下总跳跃次数数值较低，结合PPO的显著改善和Hmax与Hmean的描述性升高，这些指标强烈提示运动策略的转变——瓜拉纳影响下的参与者利用增强的神经肌肉驱动力产生更高的垂直位移和更大的单次努力功率，而非执行短接触快速跳跃以积累次数。这种更高的腾空时间自然降低了固定30秒窗口内的总节奏，标志着高效、功率主导的弹道特征而非耐力型配速策略。

关于瓜拉纳补充，既往研究有限。Penna等人观察到瓜拉纳补充相比安慰剂在15分钟计时赛中促进了更高的累积做功，与分离咖啡因无显著差异。Estrázulas等人发现瓜拉纳摄入未改善足球运动员的反向跳跃、冲刺或敏捷性，但增加了Yo-Yo间歇恢复测试1级的覆盖距离。

考虑到本研究中咖啡因剂量等化，且仅瓜拉纳补充观察到PPO显著增加，结果提示瓜拉纳中存在的其他化合物可能具有增能效应。除咖啡因外，瓜拉纳还含有可可碱、茶碱、儿茶素、表儿茶素和原花青素等化合物。与既往研究相反，本研究提示瓜拉纳中化合物的组合确实可能影响功率参数和无氧活动表现，间接证据表明可可碱和茶碱可能有助于减轻疲劳。生理学上，与咖啡因类似，这些次级甲基黄嘌呤作为腺苷受体拮抗剂，但也以促进支气管扩张和外周血管舒张而闻名，这可能增强高强度运动期间活动肌肉的血流、营养和氧气输送。此外，它们可影响细胞内钙处理，可能促进肌肉力产生。研究人员的假设是可可碱和茶碱作为甲基黄嘌呤类成员，也会作用于中枢神经系统，增强咖啡因的作用。然而，必须指出本研究瓜拉纳与咖啡因试验之间未发现直接统计学显著差异，因此这些次级化合物的任何潜在叠加增能益处仍属推测性。

实际应用上，观察到的瓜拉纳补充约4%的表现提升对精英运动环境具有意义。在篮球、排球和足球等高度依赖无氧功率和弹道效率的竞技项目中，4%的最大跳跃高度和峰值功率输出提升可决定关键比赛动作的结果。瓜拉纳相对安慰剂的中至大效应量表明这些百分比增益在结构上稳健而非统计噪声。

本研究存在优势与局限性。局限性包括因日程冲突导致的参与者流失（从25名入组减至18名完成者）；样本为未参与特定运动训练项目的身体活跃男性，高度训练运动员可能表现出不同的增能反应；胶囊取整引入的相对咖啡因摄入量微小变异（4.82至5.14 mg/kg）；未评估日常咖啡因摄入量；尽管指示参与者测试前10小时避免含咖啡因食物，但缺乏严格整体营养控制可能影响结果；未纳入血乳酸测量。优势包括随机化、盲法、安慰剂使用、测试-重测程序、测试易用性以及咖啡因剂量等化。未来研究建议纳入女性以识别潜在性别差异，并使用不同瓜拉纳剂量。

结论： 急性瓜拉纳补充（约5 mg/kg咖啡因）在30秒连续跳跃方案中有效统计学改善了峰值功率输出（PPO），而分离咖啡因未再现此效应。尽管跳跃高度、LPO或疲劳指数在各试验间未检测到统计学显著差异，描述性数据揭示了瓜拉纳条件下特有的更高机械效率的一致趋势，表现为中至大效应量和优化的每次跳跃功率特征。总体而言，瓜拉纳作为咖啡因的可行且潜在更优替代品出现，可在依赖功率的运动环境中产生边际表现优势。