运动的代谢反应
运动的代谢反应描述了身体如何为肌肉工作提供所需的化学能，以及随着工作强度和持续时间的变化，身体如何在不同燃料之间进行转换。从静息状态到运动状态，全身能量周转率可在几秒钟内提高数倍，满足这一需求需要协调地从储存的磷酸原、碳水化合物和脂肪中产生三磷酸腺苷（ATP），并同时匹配氧气的输送和利用。
Definition
运动的代谢反应是指骨骼肌在体力活动期间对ATP需求增加时，能量产生生化途径和底物利用发生的变化，包括磷酸原分解、碳水化合物和脂肪氧化、乳酸交换以及氧摄取。
Scope
本领域旨在引导读者了解运动生理学的代谢方面：ATP供应途径（磷酸原、糖酵解和氧化）、碳水化合物和脂肪作为燃料的利用，以及它们在不同运动强度和持续时间下的相对贡献、乳酸的产生和清除，以及作为有氧能量周转综合指标的耗氧量。这是一篇参考性概述；其子主题将进行详细阐述。
Sub-topics
Core questions
- 当运动开始时肌肉能量需求增加时，ATP是如何再补给的？
- 碳水化合物和脂肪对能量供应的相对贡献如何随运动强度和持续时间而变化？
- 运动期间为什么会产生乳酸，它是如何被清除和再利用的？
- 身体在最大努力下能消耗多少氧气是由什么决定的？
Key concepts
- ATP作为即时能量货币
- 磷酸原、糖酵解和氧化能量系统
- 底物利用以及随强度从脂肪到碳水化合物的交叉
- 乳酸的产生、交换和乳酸穿梭
- 氧摄取（VO2）和最大氧摄取（VO2max）
- 运动期间的能量周转和代谢率
Mechanisms
在运动开始时，即时的ATP需求由储存的磷酸原缓冲，之后糖酵解和氧化磷酸化成为主要的再补给途径。随着强度的增加，身体在给定能量下对碳水化合物的依赖性逐渐增强，而对脂肪的依赖性逐渐减弱，这种转变由交叉概念（crossover concept）捕捉；在低到中等强度下，脂肪氧化可以提供大部分能量，而在高强度下，碳水化合物占主导地位，乳酸产量增加（Romijn, 1993）。乳酸不仅仅是废物，而是一种可被肌肉、心脏和其他组织氧化并用于糖异生的穿梭燃料（Gladden, 2004; Brooks, 2018）。这些有氧过程的综合能力反映在耗氧量上，其最大值主要由输送到工作肌肉的氧气量决定（Bassett, 2000）。
Clinical relevance
理解运动的代谢反应是解释心肺运动测试、描述健康和代谢疾病中的底物利用以及阐明体育活动对代谢健康的原理的基础。本条目阐述了运动代谢如何被研究和描述；它具有教育意义，并非个体诊断、处方或治疗决策的依据。
Evidence & guidelines
这里的描述基于经典的生理学研究和关于底物代谢、乳酸交换以及耗氧量决定因素的综述，而非临床实践指南。关于底物利用和耗氧量的定量主张来源于受控实验室测量，例如同位素示踪和气体交换研究（Romijn, 1993; Bassett, 2000）。
History
现代运动代谢学起源于20世纪早期关于肌肉能量供应和氧债的研究，并通过20世纪中后期利用同位素示踪量化碳水化合物和脂肪利用以及将乳酸描述为可交换燃料而非终产物的研究得到了扩展。通过乳酸穿梭概念对乳酸的重新解释以及对最大耗氧量决定因素的完善是这段历史中的核心主线（Gladden, 2004; Brooks, 2018; Bassett, 2000）。
Debates
- 乳酸主要是一种废物还是代谢燃料？
- 乳酸作为氧气受限糖酵解副产物的传统观点已被乳酸穿梭概念重新定义，该概念认为乳酸在组织间持续产生和消耗，作为燃料和信号分子；这些观点的平衡仍然是一个活跃的讨论。
- 什么主要限制了最大耗氧量？
- VO2max主要由中枢氧输送（心输出量和携氧能力）还是由外周肌肉氧提取决定，这一直存在争议，现有证据倾向于氧输送是大多数情况下的主要限制因素。
Key figures
- George A. Brooks
- L. Bruce Gladden
- Edward F. Coyle
- David R. Bassett
Related topics
Seminal works
- romijn-1993
- gladden-2004
- bassett-2000
Frequently asked questions
- 运动时身体使用什么来获取能量？
- 所有运动最终都由ATP提供动力，ATP由储存的磷酸原以及碳水化合物和脂肪的分解再补给；碳水化合物和脂肪的相对利用取决于运动的强度和持续时间。
- 随着运动强度的增加，脂肪和碳水化合物的相对利用会改变吗？
- 是的。在较低强度下，脂肪可以提供大部分能量，但随着强度的增加，身体对碳水化合物的依赖性逐渐增强，这种转变由交叉概念描述。