没有证据表明咖啡因与碳水化合物共同摄入可加速长时间跑步后肌肉糖原再补充

《The Journal of Nutritional Physiology》：No evidence that co-ingesting caffeine with carbohydrate accelerates muscle glycogen repletion following prolonged running

　　

目的：已有研究发现咖啡因与碳水化合物共同摄入可加速运动后肌肉糖原再补充，然而结果不一致，机制尚不清楚。本研究探讨了在碳水化合物（CHO）中添加咖啡因（CAFF）对跑步运动后肌肉糖原再补充的影响，并研究其作用机制。

方法：11名习惯性活动成人（年龄22±5岁，BMI 21.4±2.1 kg·m^-2，VO₂max 57.0±6.6 mL·kg^-1·min^-1；平均值±标准差）在双盲、随机交叉设计中完成了间隔>7天的两种实验条件。每次实验室访视包括在70% VO₂max强度下进行90分钟跑步机跑步，随后恢复4小时。在运动后立即及恢复期间每小时摄入碳水化合物，速率为1.0 g·kg BM^-1·h^-1，单独摄入CHO，或与8 mg·kg^-1咖啡因（CHO-CAFF，咖啡因加于第一和第三次摄入）共同摄入。在运动后立即及恢复后第1和第4小时获取骨骼肌样本，全程每30至60分钟采集静脉血。通过95%归一化置信区间（nCIs）确定统计显著性和推断。

结果：各时间点两种条件下的肌肉糖原浓度差异均无统计学意义。因此，nCIs判断两组间肌肉糖原再补充速率差异不显著，尽管时间进程数值上反映CHO条件下的糖原积累速率（85.1±97.7 mmol·kg dm^-1）快于CHO-CAFF条件（41.8±55.0 mmol·kg dm^-1）。两组间骨骼肌AMPK磷酸化差异在任何时间点也均未被nCIs判定为显著。至恢复结束时，CHO-CAFF组血浆葡萄糖浓度高于CHO组（5.53±0.83 vs 4.86±0.40 mmol·L^-1），但总体血糖和胰岛素反应（增量曲线下面积）以及血浆非酯化脂肪酸浓度在组间均无差异。CYP1A2基因型未影响任何结局。

结论：这些数据不支持在运动后碳水化合物喂养中添加咖啡因可加速肌肉糖原再补充的假设。

长时间运动后快速恢复肌糖原储备对于运动表现和代谢健康至关重要。肌糖原（muscle glycogen）是强度超过60% VO₂max运动的主要燃料，长时间运动可显著消耗肌糖原储备。既往研究已确立有效的营养策略为早期、频繁摄入碳水化合物（carbohydrate, CHO），但添加蛋白质等其他营养素并未在足量CHO摄入基础上进一步提高糖原合成速率。咖啡因（caffeine, CAFF）作为全球广泛使用的精神活性物质，体外研究显示其可剂量依赖性地增加AMP活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）磷酸化，而AMPK激活被认为与收缩刺激的葡萄糖转运有关，因此咖啡因可能通过该机制促进糖原生成。然而，已有关于咖啡因能否加速运动后肌糖原再补充的研究结果并不一致：Pedersen等观察到添加咖啡因可显著提高4小时恢复期糖原合成速率，Loureiro等也报道了类似效应，但Beelen等未发现效果。这些矛盾结果以及对机制（如AMPK磷酸化、CYP1A2基因型）的缺乏认识，促使研究人员开展本研究。本研究旨在评估跑步运动后恢复期，在CHO摄入基础上添加咖啡因对肌糖原再补充的影响，并探讨AMPK磷酸化、血糖胰岛素反应及CYP1A2 rs762551基因型是否介导其作用。该论文发表于《The Journal of Nutritional Physiology》。

研究人员招募了11名习惯性活动成年人（1女10男，年龄22±5岁，VO₂max 57.0±6.6 mL·kg^-1·min^-1），采用随机、双盲、交叉设计，两次实验间隔>7天。每次实验包括90分钟70% VO₂max跑步机跑步，随后4小时恢复期，期间每小时摄入1.0 g·kg BM^-1的CHO，并分别在运动后即刻和第2小时添加或不添加总计8 mg·kg^-1咖啡因。在运动后即刻、恢复第1小时和第4小时从股外侧肌（vastus lateralis）获取骨骼肌样本，并定期采集静脉血。主要指标包括肌糖原浓度、AMPK Thr172磷酸化、血浆葡萄糖、胰岛素、非酯化脂肪酸（NEFA）浓度，并采用TaqMan SNP基因分型测定CYP1A2 rs762551多态性。统计推断采用95%归一化置信区间（nCIs）。

**骨骼肌反应（Skeletal Muscle Responses）**：通过肌活检分析显示，各时间点肌糖原浓度在CHO与CHO-CAFF条件间均无显著差异。4小时净糖原积累在CHO组数值上高于CHO-CAFF组（85.1±97.7 vs 41.8±55.0 mmol·kg dm^-1），但nCIs显示差异不显著。AMPK相对磷酸化水平在恢复60分钟和240分钟时均无组间差异。

**血液代谢物（Blood Metabolites）**：血浆葡萄糖浓度在恢复结束时CHO-CAFF组显著高于CHO组（5.53±0.83 vs 4.86±0.40 mmol·L^-1），但血糖和胰岛素的增量曲线下面积（iAUC）及血浆NEFA浓度在两组间无显著差异。

**基因型亚分析（Genotype Sub-Analysis）**：按CYP1A2 rs762551基因型分为AA（快代谢，n=5）和AC（慢代谢，n=6），未发现两组在4小时净糖原合成、血糖/胰岛素反应或NEFA反应上存在差异；咖啡因的净效应（CHO-CAFF减去CHO）在基因型间亦无显著差异。

讨论部分指出，本研究未观察到咖啡因的促糖原合成效应，可能与运动后肌糖原消耗程度较低（恢复起始浓度约200 mmol·kg dm^-1）有关，而既往阳性研究中糖原浓度低于150 mmol·kg dm^-1，可更强地激活糖原合酶。咖啡因可能仅对早期胰岛素非依赖相有作用，但本研究中相应的数值优势并未转化为总体差异。此外，跑步的离心收缩可能造成肌肉损伤，进一步限制葡萄糖摄取和糖原合成。尽管恢复末期血糖升高，但胰岛素反应与糖原合成无相关性，提示咖啡因未必损害胰岛素敏感性。AMPK信号未被激活，与体外研究不一致，但受样本量限制。CYP1A2基因型未调节任何结局，但研究效力不足以做出明确结论。结论：本研究数据不支持在运动后碳水化合物摄入中添加咖啡因可加速长时间跑步后肌肉糖原再补充的假设。该研究为咖啡因与肌糖原恢复的关系提供了新的证据，提示其作用可能依赖运动模式、糖原消耗程度及恢复阶段。