作者：邱俊强, 陈演, 车开萱, 路明月, 程燕, 缪蕊, 孟锟
来源：体育学研究 2019年第4期
“第66届美国运动医学年会 (ACSM) ”暨“第10届运动是良医世界大会”“世界运动、昼夜节律和睡眠基础科学大会”于2019年5月28日至6月1日在美国佛罗里达州奥兰多举办。2019年ACSM年会会议主题是“建立健康与积极生活方式领域研究与实践的桥梁”，本届年会共吸引了6000多名世界各地的业内专业人士参会。本届年会设立了运动员医疗保障、运动的生物力学和神经控制、昼夜节律和睡眠基础科学、临床运动生理学、流行病学和生物统计学、运动是良医、运动员和普通人的健康评估、运动训练和运动表现、代谢和营养、身体活动和健康促进、骨骼肌、骨骼与韧带等多个分会场，提供了主题演讲、特殊演讲、历史回顾演讲、临床个案报告、临床研讨、座谈会、自由交流/墙报等多种学习交流方式。历届ACSM年会均为不同研究领域新思想、新研究的碰撞，作者以本届年会的专题报告、墙报为基础，重点介绍运动科学领域中运动与代谢、运动是良医、运动与睡眠、运动营养与运动表现等热点议题与最新进展。
1 乳酸代谢:从研究前沿向经典致敬
今年ACSM年会的特邀主题报告来自加州大学伯克利分校运动生理学教授George A Brooks，报告主题是:乳酸穿梭———从实验室到ICU。乳酸代谢长期以来一直是生理、临床以及运动医学领域研究的焦点。1780年瑞典化学家Scheele在牛奶发酵饮料中第一次发现了乳酸，之后的很长一段时间内，乳酸都被认为是有害的代谢废物以及导致代谢性酸中毒的主要原因[ 1] [ 2] [ 3] [ 4]
1.1 乳酸与运动
长期以来，运动中产生的乳酸被认为是有害的代谢产物，是导致运动能力下降和运动疲劳以及代谢性酸中毒的原因之一。随着研究的深入，这一观点受到了很多质疑。在正常的pH下，人体内99%以上的乳酸水解成乳酸根离子和氢离子，因此产生了乳酸水解产生的氢离子是致使细胞内酸化的原因的错误观点。就疲劳的单独肌肉模型而言，肌肉组织p H下降确实会影响运动表现，这一结论得到Debold等人最近的一项综述支持。但Robert A.Robergs等人的研究指出，在剧烈运动过程中，乳酸的产生延缓了*酮丙**酸的过多积累，并且在*酮丙**酸还原成乳酸时需要额外消耗一个氢离子，所以认为乳酸的形成不是引起细胞内p H下降的主要原因。一些学者认为肌肉组织pH下降未必会对运动产生负面影响，甚至可以减轻疲劳的发生。Pederson等的研究结果表明，在肌肉细胞去极化时，细胞内的酸化能保持其细胞的兴奋性，延缓了疲劳的发生。此外，对于糖酵解过程是否产生乳酸仍存在争议，一部分学者认为，糖酵解产生的是乳酸根离子，需要单独考虑乳酸根离子与氢离子在肌肉疲劳中扮演的角色，糖酵解过程产生的乳酸根离子累积不会引起肌肉疲劳。在临床中，Nalos等人证实乳酸盐输注可以改善心力衰竭时的心脏性能。目前看来，有关人体运动过程中是否产生乳酸以及乳酸对人体p H和疲劳的影响仍然存在一些争议。
1.2 乳酸与疾病治疗
高乳酸血症是严重损伤如外伤性脑损伤急性期、败血症和器官衰竭的典型症状之一[ 5,6] [ 7] [ 8]
目前生理学家、营养学家、临床医生和运动医学从业者开始意识到，高乳酸水平在血液疾病或受伤后可能有助于创伤性大脑的修复过程[ 9] [ 10]
然而，在癌症疾病中，乳酸的产生与累积为癌细胞提供了能量，并且可以促进血管生成，免疫逃逸，细胞迁移和转移。因此，对于癌症患者而言，找到合适的阻断体内乳酸穿梭的方法至关重要，目前寻找癌症特异性MCT阻断剂尚未成功。
1.3 乳酸与神经
早在20世纪50年代，Henry McIlwain便提出乳酸是脑内有效的能源物质，这一发现在随后的几十年也得到了大量研究证实。就净值而言，在安静健康个体中，葡萄糖是大脑的首选燃料来源，乳酸对大脑能量的贡献比葡萄糖低，然而乳酸的作用却不容忽视。在昏迷的创伤性脑损伤患者体内，循环血糖的70%～80%由乳酸糖异生作用产生;在脑部供能中，12%的能量直接由乳酸提供，45%的能量由乳酸糖异生产生的血糖间接提供，乳酸对创伤性脑损伤患者脑部供能至关重要。除此之外，在健康人群运动期间，乳酸提供了大脑所需能量的25%，是重要能源物质。
乳酸除了作为脑能量底物外，还可以作为脑源性营养因子 (BDNF) 分泌的信号[ 11] [ 12]
2 运动与睡眠
由于本届年会也是“运动、昼夜节律和睡眠基础科学”大会，因此运动与睡眠的相关主题格外受关注。由于地球自转和昼夜交替，细胞生物钟机制存在于在大多数生物体中。这些细胞时钟以不同的方式彼此同步，以建立昼夜节律网络，在组织和器官中建立昼夜节律程序，协调整个有机体的生理和行为。在哺乳动物的大脑中，视交叉上核通过视网膜接收光信息，并将神经元时钟与光信号同步。随后，视交叉上核将这些信息传输到组织和器官的时钟网络，从而同步身体的生理和行为。当细胞时钟的破坏和/或时钟之间的同步被破坏，例如在时差和倒班工作条件下，以及睡眠不足、睡眠剥夺时，大脑的正常功能会受影响，并可能导致新陈代谢紊乱、睡眠紊乱和神经功能加速衰退等一系列问题[ 13]
2.1 睡眠不足与公众健康
与其他慢性病的生活方式危险因素相比，睡眠直到最近才在公共卫生或临床研究和实践中受到同等的重视。睡眠时间、质量和行为与营养和慢性病风险关系密切。越来越多的证据表明，睡眠模式，如短 (<7 h) 和长 (>9 h) 的睡眠时间，可以影响慢性疾病的风险。睡眠不足会增加肥胖和心血管疾病发生的风险;它还会破坏葡萄糖代谢，从而增加2型糖尿病的风险[ 14]
睡眠不足会导致高水平的胃饥饿素和低水平的瘦素。而这两种激素失衡可能导致暴饮暴食行为。睡眠不足还会导致神经元对食物刺激的反应更加活跃，从而导致人们更有动力去寻找高能量的食物，尤其是高脂肪和高糖的高能量食物。睡眠不足和紊乱导致代谢失调的另一种途径是通过激活下丘脑垂体肾上腺轴 (HPA) ，导致下游血糖和胰岛素升高，脂联素水平下降[ 15] [ 16,17]
然而，很少有官方的睡眠建议可用来指导健康从业者和普通人群。目前美国美国国家睡眠基金会 (National Sleep Foundation) 发布了针对不同年龄段、基于证据的睡眠时间建议，以降低患慢性病的风险，美国睡眠医学学会也提供了儿童和成人的睡眠时间建议[ 18]
2.2 睡眠不足与运动表现
尽管越来越多的文献表明睡眠和最佳表现之间存在着积极的关系，但运动员的睡眠质量和数量往往较低。运动员睡眠不足可能是由于日程安排的限制和睡眠相对于其他训练需求的优先级较低，以及运动员缺乏对睡眠在优化运动成绩中的作用的认识[ 19] [ 20]
睡眠不足是运动员比赛前的常见现象，这可能会对他们的运动成绩产生重大影响。之前的许多研究报告表明，睡眠不足会对运动表现产生负面影响;睡眠不足的人患急性疾病、创伤性运动损伤和慢性疾病的风险更高。在极早或极晚的时间进行训练或比赛可能会干扰昼夜节律和体内平衡节律。睡眠质量和数量的下降可能导致自主神经系统失衡，模拟过度训练综合征的症状。此外，睡眠不足后促炎细胞因子的增加可能会促进免疫系统功能障碍。更令人担忧的是，许多研究睡眠不足对认知功能影响的研究报告显示，睡眠不足会导致认知能力下降，而且准确性较低。最近的研究表明，团队运动运动员在比赛期间和赛后睡眠质量差的风险很高。尽管目前公布的数据有限，但团队运动员似乎特别容易受到夜间比赛和高强度训练后睡眠质量和睡眠时间下降的影响。而午睡、延长睡眠时间和睡眠卫生习惯有利于运动表现[ 21]
2.3 睡眠与营养摄入
营养对睡眠质量有重要的影响。目前，有证据表明睡眠质量与持续时间和饮食之间存在双向关系，营养物质和食物的摄入量以及饮食行为与睡眠质量和数量的组成部分有关。饮食成分和饮食行为受生物因素的调控，而生物因素反过来又可能影响营养状况。同样，睡眠的数量和质量导致生物因素被调节，这些生物因素反过来控制着睡眠因素。值得注意的是，这种多方面的相互作用在生命早期就很明显，并在整个生命过程中持续存在。
膳食成分已被证明会影响睡眠时间、质量和行为。在一项住院病人睡眠交叉研究中，低纤维、高饱和脂肪和糖的摄入与更轻、更少的恢复性睡眠有关。在另一项研究中，与普通平衡膳食或低碳水化合物高脂肪饮食膳食相比，高碳水化合物/低脂肪饮食与较差的睡眠质量有关。微量营养素的摄入也被认为影响睡眠模式。维生素B1、叶酸、磷、镁、铁、锌、硒不足和较短的睡眠时间有关，缺乏α-胡萝卜素、硒、钙与入睡困难有关;而夜间摄入褪黑素、镁或锌可以改善长期失眠症患者的睡眠质量，补充维生素D可以改善成人睡眠质量、睡眠潜伏期和睡眠时间。
摄入含有兴奋剂的食物和饮料也会影响睡眠。咖啡因和可可碱是腺苷的竞争对手，腺苷是一种调节睡眠和觉醒周期的激素。虽然咖啡因和可可碱能在摄入后立即提高觉醒，但也带来另一方面的持久影响，会在摄入后的许多小时内改变睡眠模式，包括延长睡眠潜伏期、减少总睡眠时间、睡眠效率低下、睡眠质量恶化以及快速眼动睡眠行为障碍。此外，酒精通常被认为是镇静剂，对睡眠有微妙的影响。饮酒会降低睡眠潜伏期，而且可能会影响血清素和去甲肾上腺素的水平，从而影响睡眠。特定的天然食品会影响睡眠，例如，牛奶、富含脂肪的鱼、樱桃和猕猴桃都对睡眠有好处。这些特定食物中色氨酸的相对高含量可能是有助于促进睡眠的原因。面包、豆类、鱼和贝类的摄入与男性的睡眠时间呈正相关。证据表明，这些日常饮食结构和饮食行为的改变均会影响睡眠元素。
3 运动是良医
3.1 运动剂量:多少运动是有益的?
毫无例外，“运动是良医 (exercise is medicine, EIM) ”依旧是本届会议的研究热点之一。随着EIM的理念被广泛接受，运动过量和运动不足的情况都有可能发生，目前认为运动量与其对健康的益处之间存在着曲线关系[ 22] [ 23] [ 24]
高剂量运动可能是有害的。研究显示，曾患有心肌梗塞、每天跑步超过7.1 km或每天步行超过10.7 km的患者，运动的益处会减弱。最新研究表明，对于普通人来说，急性肌肉骨骼损伤随有氧运动的增加而增加，但影响日常生活的肌肉骨骼损伤并不会随有氧运动的增加而增加;对于足球、篮球类项目的运动员来说，最常见的跟腱损伤与大强度的训练密切相关，关于减少跟腱损伤的最小运动剂量仍未知，但两次训练之间充分的休息可明显减少损伤风险[ 25] [ 26]
3.2 不同人群的EIM
3.2.1 运动是老年人的良医
人口老龄化已成为全球性的问题，此次大会中有大量报告和墙报关于老年人骨质疏松、帕金森、认知和身体功能下降的研究。研究表明老年女性身体状况、饮食状况和认知功能的下降可能与老年人平衡以及行走能力的下降以及跌倒风险的增加有关，也可能与独立生活能力下降有关。定期的体育锻炼对*坐静**少动生活方式引起的肌力、柔韧性、功能能力和生活质量下降具有重要作用，而抗阻训练改善效果最佳。力量练习同样也是骨质疏松患者有效的运动方法。帕金森作为一种进行性神经退行性疾病，可导致认知功能下降，研究表明每两天进行一次，每次40 min的骑行可改善帕金森患者的情绪识别能力。而每周两次60～120 min的有氧运动，有助于改善帕金森患者的手部灵活性和生活质量。糖尿病和糖尿病早期患病率急剧上升是终末期肾脏病和肾衰竭的主要原因[ 27]
3.2.2 运动是癌症患者的良医
随着医学的进步，癌症的死亡率逐渐下降，但癌症的预后与身体活动密切相关，对于乳腺癌来说，无论是在治疗期间还是治疗后，体育锻炼以及瑜伽、太极或气功都有助于减少乳腺癌患者的睡眠问题，提高患者的主观睡眠质量。研究表明，每次90 min、每周3次、为期12周的八段锦锻炼可以改善乳腺癌患者的生活质量和睡眠质量，且为期2周的有氧运动 (以无氧阈速度为基础) 加抗阻运动，可促进久坐乳腺癌患者的心肺功能、神经肌肉活性及生活质量，但也有研究表明乳腺癌在化疗期间，每周3次，为期12个月，分别进行有氧运动结合抗阻运动 (50～60 min/次) 或只有更高剂量的有氧运动 (50～60 min/次) ，以及标准剂量的有氧运动 (20～30 min/次) 。最终结果表明有氧结合抗阻训练以及单纯的有氧运动身体成分结果并不优于标准剂量的有氧运动。然而，采用有氧运动结合抗阻训练或单纯的有氧运动分别与较高的瘦体重和较低的体脂百分比有关，这可能对乳腺癌的预后产生影响。这些研究表明，对于有规律的运动，即使是短时间的运动也会有益于老年人身体功能的改善，而结合抗阻训练会使改善效果最佳;每周2次，每次40～120min的有氧运动可使帕金森综合征患者获益;中等至高等强度的运动可改善糖代谢;而20～90min的有氧运动并结合抗阻运动有利于癌症患者生活质量的提高与病情恢复。
3.2.3 孕期女性的“运动是良医”
妊娠期运动是产前保健的重要组成部分，对促进产程的进展、降低不良分娩结局的发生以及预防和控制妊娠期糖尿病 (gestational diabetes mellitus, GDM) 有着积极的作用。随着国外运动医学、妇产科学对妊娠期运动研究的深入，孕妇产前运动作用在国外也得到越来越多的认可。国外研究显示，孕期适当的体力活动有助于调控血糖、缓解疼痛、预防抑郁以及改善睡眠，降低妊娠不良结局的发生率，对新生儿和产妇的预后有积极影响。此外，体育锻炼还能降低产后抑郁的发生率，更好地控制情绪，并使孩子在认知变量、学业成绩和课堂行为方面取得更好的表现。
产前规律的运动可以降低GDM的风险，同时规律运动也可以用于治疗已经发生的GDM。在妊娠前及妊娠期间从事体育训练可以降低妊娠糖尿病的发生风险。有氧和抗阻训练都可以提高GDM患者的胰岛素敏感性。餐后步行对妊娠期糖尿病女性血糖控制也有良好的影响，可改善GDM女性早餐和午餐后的血糖水平，餐后步行可能是治疗管理GDM有效的辅助手段。一项Meta分析表明产后进行中低强度的有氧运动可以有效改善产后抑郁。
美国妇产科医师学会 (The American Congress of Obstetricians and Gynecologists, ACOG) 在《妊娠期和产后运动指南》中建议无医学或产科并发症的孕妇在妊娠过程中坚持每次30min，每周至少150min的运动，每周多次参与有氧和抗阻训练。孕前少动和/或超重/肥胖的女性可采用中低强度的有氧运动，而孕前有运动习惯的孕妇可继续保持孕前的强度或中等强度 (45%～60%储备心率) 的运动，随着孕周的增加，运动强度逐渐降低。然而，关于妊娠期运动在国内尚未得到足够的重视，临床上关于妊娠期运动类型、强度及运动时机的选择缺乏系统的指导。孕期最佳运动模式、强度和时间仍有待进一步深入研究。
4 运动营养与运动表现
在本届ACSM年会上，运动营养与运动表现是学者们关注的重要议题之一。运动营养目前的研究热点主要集中在:酮体与运动、提升运动表现的运动营养补剂等方面。
4.1 酮体与运动
人体代谢系统在使用各种膳食常量营养素作为燃料的能力上非常灵活。运动前控制个人习惯性饮食是改变燃料底物利用模式的有效策略。20世纪60年代后期，当发现肌糖原耗竭与疲劳有关，并且高碳水化合物饮食能够维持肌糖原和运动表现时，高碳水化合物饮食是优化运动表现所必需的概念得到了证实。与此同时，对禁食/低糖原的代谢适应的开创性工作揭示了人类转向使用基于脂类的燃料机制。与葡萄糖相比，酮体的能量消耗更大，而以酮体为中心的新陈代谢有可能提供稳定、快速的能量供应，从而改善运动表现和能力。
生酮饮食涉及使用脂肪作为每日摄入量的主要来源，同时限制碳水化合物的摄入量[ 28] [ 29] [ 30]
长期限制CHO饮食可以显著增加脂肪氧化并同时减少次极限运动期间的CHO氧化。新出现的证据还表明短期限制CHO饮食，例如禁食/低糖原状态的训练，可以促进线粒体生物合成，脂肪适应在短短5天内就可以发生。此外，一种脂肪适应与碳水化合物相结合的饮食周期化策略也引起了大家的关注，其旨在增强运动期间脂肪对氧化代谢的贡献，而不损害运动前内源性CHO储备。
但是，有两个理论值得进一步讨论。首先，脂肪适应策略存在较大的个体差异，一些运动员是“反应者”并且表现出真正的干预效果，而其他运动员则是“无反应者”。其次，有强有力的证据表明，即使肌肉CHO含量恢复到正常水平或超补偿，脂肪适应策略也会减少对运动期间肌糖原利用的依赖。这种糖原储备意味着延长这种有限燃料储备的可用性可能会带来益处。然而，另一种理论认为，脂肪适应策略会导致糖原利用受损，并且使用这种重要燃料的能力将会降低。
尽管有大量证据证实了生酮饮食与减肥、提高肌肉的脂肪利用率和其他有益效果相关，但目前还没有明确的证据表明它是否能够带来运动表现方面的优势。在酮适应的超耐力跑步者中进行的研究表明，酮适应促进了更高的脂肪氧化峰值 (比未适应的运动员高2.3倍，n=10) ，该结果归因于脂肪氧化能力的增加。在2019年，McKay等人的研究发现，酮适应的精英竞走者经过标准化的19～25 km竞走后，白介素-6的含量显著升高，这是一种可能诱导强烈脂肪分解的肌细胞因子，提示耐力的潜在能力增强。然而白介素-6可能是有害的炎性细胞因子，并可能引起副作用。其他相关文献的血液生物化学和相关分析表明，潜在的机制可能是酮适应增强了脂肪的运输和代谢能力。最终，生酮饮食可能有助于延长运动能力。这些结果解释了酮适应性在提高耐力运动能力方面显示出巨大潜力的部分机制。但也有相反的报道，Zinn等人在一项研究中报道，在新西兰耐力运动员中，生酮饮食增加了身体成分和健康的益处，但未能提高耐力能力。这些受试者的平均年龄为51.2岁，因此，应该考虑这项研究对年轻运动员的普遍性。同时，有研究显示低碳水化合物高脂肪饮食在优秀竞走运动员中强化训练后，损害了其运动的经济性和运动表现。
对高强度运动表现而言，酮适应可能会带来负面的影响。受试者以较高强度 (80%VO2max, 90%峰值功率) 参与的试验显示，即使使用碳水化合物恢复，运动表现也会大大降低。有证据表明，适应生酮饮食可能通过减少糖原累积和影响参与能量代谢的酶而损害糖原的利用。如果是这种情况，那么预计脂肪适应会损伤高强度运动的表现 (85%VO2max) 。
4.2 提升运动表现的营养补剂
营养补剂的研究一直是当今体育科学界的热点之一，也是本次ACSM年会上众多体育学者的关注重点，它能通过补充人体所需的各类营养物质、加速消除疲劳、增强免疫能力、提高训练水平等来提高运动员的运动表现。在本届年会上，来自澳大利亚的Louise Burke教授就运动员的营养问题发表了自己的观点，每个运动员应该通过与教练和认证的运动营养专家合作，制订个性化、阶段性和实用的营养计划，来优化他们的运动表现[ 31]
咖啡因 (1, 3, 7-三甲基黄嘌呤) 是运动员中最受欢迎的营养补剂之一，它具有强大的兴奋作用，运动员很容易在市场上以不同的形式获得咖啡因，如能量饮料、含咖啡因的饮料、药片、凝胶、口香糖等。根据澳大利亚体育协会 (AIS) 的研究，咖啡因潜在的遍历性可以将其作为一种安全的补充剂用于运动[ 32] [ 33]
膳食硝酸盐主要指日常食物中存在的硝酸盐，主要存在于蔬菜中，硝酸盐含量较高的蔬菜有菠菜、甜菜根、白萝卜及苋菜等。运动前补充膳食硝酸盐可显著提高次最大运动效率和高强度运动的耐受性[ 34]
肌酸、β-丙氨酸和碳酸氢盐对运动成绩的提高也有很好的效果。肌酸可以增加肌肉内磷酸肌酸的浓度，有利于磷酸原系统供能，进而改善高强度运动的表现[ 36] [ 37]
5 小结
全球都在呼吁健康生活方式的重要性，全球的科学家们也一直在该领域投入大量研究并不断取得进展，推动该领域不断造福于人类。在公共健康领域，本届年会的热点与前沿为我国民众的健康促进提供了良好的借鉴。我国发布了《“健康中国2030”规划纲要》并积极推行“健康中国行动”，倡导民众践行健康文明生活方式，预防控制重大疾病。体医融合是目前我国推动健康中国建设的重要路径，但两大领域如何深度融合，尚缺乏有效的政策支持和具体的实施策略。在研究领域，针对老年人、慢病人群等特殊群体的运动促进健康的机制与应用研究仍有待深入，并亟需建立针对不同人群的健康指南，提升民众的健康生活质量。
在奥运争光战略的背景下，本届年会上展示的运动科学领域的新成果和新进展，进一步推动了人类挑战自身极限的进程，有助于在保持运动员健康的前提下提升运动表现。营养支持和良好的健康是运动员取得优异成绩的两个必不可少的因素，营养和睡眠均有助于运动员获得良好的恢复和适应，为运动项目提供最佳表现，以及降低受伤和患病的风险。但在该领域，无论国内还是国外，实验室研究与实践应用方面一直存在一定的隔阂，理想的运动科学研究应该从训练比赛场到实验室，然后再回到训练和比赛实践。该领域需要更多运动科学从业者的不懈努力。
文献来源：
邱俊强,陈演,车开萱,路明月,程燕,缪蕊,孟锟.运动科学领域的研究热点与进展——第66届美国运动医学年会综述[J].体育学研究,2019,2(04):78-87.
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