本文節選自JISSN文獻
Common questions and misconceptions about creatine supplementation:
what does the scientific evidence really show?
關於肌酸補充劑的常見問題和誤解:
科學證據究竟表明了什麼?
補充肌酸是運動員和訓練個人提高肌肉質量,表現和恢復,非常受歡迎的方式。越來越多的證據也表明,補充肌酸對老年人和患者人群會產生各種各樣的有益影響。此外,循證研究表明,肌酸補充劑的耐受性相對較好,特別是在推薦劑量(即3-5g/d或0.1g/kg/d)下。儘管有超過500篇同行參考的出版物涉及肌酸補充劑,但令人驚訝的是,關於肌酸補充劑的有效性和安全性的問題/誤解仍然存在。這些包括但不限於:
1. 肌酸會導致水瀦留嗎?
2. 肌酸是一種合成代謝類固醇嗎?
3.肌酸是否引起腎損害/腎功能不全?
4. 肌酸會導致脫髮/禿頭嗎?
5. 肌酸會導致脫水和肌肉痙攣嗎?
6. 肌酸對兒童和青少年有害嗎?
7. 肌酸會增加脂肪量嗎?
8. 是否需要肌酸「載入階段」?
9. 肌酸對老年人有益嗎?
10. 肌酸只對抗阻/爆發力訓練有用嗎?
11. 肌酸只對男性有效嗎?
12. 其他形式的肌酸是否類似或優於一水肌酸?在溶液/飲料中肌酸是否穩定?
為了回答這些問題,一個國際知名的研究專家團隊成立,對肌酸補充的文獻進行循證科學評估。
▍肌酸會導致水瀦留嗎?
所謂的肌酸會增加身體水分的誤解可能是由於早期研究表明,肌酸攝入20克/天,連續6天與水瀦留有關。肌酸最常見的副作用似乎是在早期階段(最初幾天)的水瀦留。
肌酸是一種滲透活性物質。因此,從理論上講,身體肌酸含量的增加可能會導致水瀦留的增加。肌酸通過鈉依賴型肌酸轉運體從血液循環中進入肌肉。由於運輸涉及到鈉,水也將被肌肉吸收,以幫助維持細胞內的滲透性。然而,考慮到鈉鉀泵的活性,肌酸補充不太可能顯著影響細胞內鈉濃度。
總之,雖然有一些證據表明,肌酸補充增加了水瀦留,主要歸因於細胞內體積的增加;但在短期內,其他幾項研究表明,在較長的時間內,它不會改變相對於肌肉質量的全身水分(細胞內或細胞外)。因此,補充肌酸可能不會導致水瀦留。
▍肌酸是一種合成代謝類固醇嗎?
合成代謝類固醇是一種人工合成的睾酮,睾酮是一種雄性激素,男性和女性都可以內源性產生,與阻力訓練結合使用,通過增加肌肉蛋白合成(MPS)來增強肌肉質量和力量。MPS的增加是由於睾酮能夠進入肌肉細胞,與細胞內雄激素受體結合,並增加各種肌肉特異性基因的表達。
肌酸轉化為磷酸肌酸(PCr),由肌肉中的肌酸激酶(CK)調節,用於產生細胞內三磷酸腺苷(ATP)。肌酸補充可以增加ATP的能力和在繁重的無氧相關運動中產生的能量,從而可能增加肌肉力量、重複次數和運動量,在訓練期間促進肌肉表現和肥厚。
雖然合成代謝類固醇和肌酸的生理和表現作用是相似的,但它們的作用機制和法律分類是不同的。合成代謝類固醇是一種藥物,具有不同於肌酸的化學結構,是由FDA監管的C類附表III受控物質,並受美國藥品管理局(DEA)制定的藥物控制條例(CSA)的監管和約束。
另一方面,肌酸,像許多其他膳食補充劑一樣,很好地符合1994年膳食補充劑健康與教育法(DSHEA)的規定,符合美國聯邦法規,以及藥品生產質量管理規範(GMP)。在沒有醫生處方的情況下擁有和使用合成代謝類固醇是違法的。然而,攝入肌酸是合法的。
總之,由於肌酸具有完全不同的化學結構,它不是一種合成代謝類固醇。
▍肌酸是否引起腎損害/腎功能不全?
關於肌酸補充和腎損害/腎功能不全的問題和擔憂是常見的。就運動營養領域普遍存在的錯誤信息而言,肌酸補充會導致腎損傷/腎功能不全的概念,常見性可能僅次於蛋白質補充和高習慣性蛋白質攝入會導致腎損傷的誤區。
在骨骼肌中,肌酸和磷酸肌酸(PCr)均被非酶降解為肌酐,然後輸出到血液中,隨尿液排出體外。健康的腎臟會過濾肌酐,否則血液中的肌酐會增加。因此,血肌酐水平可以作為腎臟功能的替代指標。然而,血液中的肌酐量與肌肉質量(即男性的血液肌酐高於女性)和飲食中的肌酸和肌酐攝入量有關。血液和尿液中的肌酐都可以通過攝入肌酸和含有肌酸的食物(如肉類)而增加。肌酸通常不存在於尿液中,但在補充肌酸期間可達到非常高的水平(>10克/天)。
目前似乎有一種未經證實的觀點認為,如果腎臟「被迫」排泄高於正常水平的肌酐或肌酸,就會發生某種形式的腎臟「超負荷」,導致腎臟損害和/或腎功能不全。事實上,由於補充肌酸引起的血液或尿肌酸或肌酐的短暫增加,不太可能反映腎功能的下降。此外,在使用血液肌酐和估計肌酐清除率/腎小球濾過率時,對於那些攝入大量肉類或補充肌酸的人必須謹慎。
在服用任何膳食補充劑或藥物時都要謹慎。調查數據表明,在運動員和其他運動個體中,肌酸補充的使用範圍在8-74%之間。即使估計只有8%的運動人群使用肌酸補充劑,這也表明在幾十年的時間裡有成千上萬的人使用肌酸。如果肌酸補充與腎臟健康之間的聯繫是有效的,自1992年Harris等人發表的影響深遠的研究以來,那麼低風險(即年輕、身體健康)個體的腎臟損害/腎功能不全預期會增加。但經過近30年的上市後監測、數千次風險暴露和多次臨床試驗,沒有這樣的證據存在。
總之,實驗和對照研究表明,在健康個體中,如果按照推薦劑量攝入肌酸,不會導致腎臟損害和/或腎功能不全。
▍肌酸會導致脫髮/禿頭嗎?
一些激素的變化,特別是雙氫睾酮(DHT),與一些(但不是全部)脫髮的發生有關;肌酸補充導致脫髮/禿頂的理論獲得了一些勢頭,這種潛在的聯繫仍然是一個常見的誤解。
DHT是睾酮的代謝物,當5α-還原酶將遊離睾酮轉化為DHT時形成。在男性中,DHT可與易感毛囊中的雄激素受體結合,導致毛囊萎縮,最終導致脫髮。雖然補充肌酸可能上調了這些男性的5α-還原酶活性(可能導致DHT形成的增加),但沒有研究報道人類脫髮/禿頭。
迄今為止,其他12項研究已經調查了肌酸補充(劑量範圍從3-25g/d,持續6天到12周)對睾酮的影響。兩項研究報告在補充6和7天後,睾酮總量有輕微的、生理上不顯著的增加,而其餘10項研究報告睾酮濃度沒有變化。在其中五項研究中,人體用來產生DHT的遊離睾酮也被測量了,沒有發現增加。
總之,目前的證據並沒有表明肌酸補充會增加總睾酮、遊離睾酮、雙氫睾酮(DHT)或導致脫髮/禿頂。
▍肌酸會導致脫水和肌肉痙攣嗎?
在20世紀初,由於數據有限,而且主要是基於推測,美國運動醫學會(ACSM)建議控制體重和劇烈運動或在炎熱的環境中鍛煉的人應該避免使用肌酸補充劑。肌酸補充可能導致脫水和肌肉痙攣的生理學原理是基於這樣一個前提,肌酸是一種滲透性活性物質,主要存在於骨骼肌中,可通過優先增加細胞內水分攝取和滯留來改變全身液體分布,特別是在短期內。
在身體失水的情況下,如運動引起的劇烈出汗和/或環境溫度升高,細胞內液體在理論上可能不利於熱調節,並導致細胞外脫水、電解質失衡和肌肉痙攣或其他與熱有關的肌肉骨骼問題。
Greenwood等人監測了環境條件炎熱潮濕的NCAA-IA級大學足球運動員的受傷率。在整個賽季中,參與者選擇接受肌酸或運動飲料安慰劑。與不使用肌酸的人相比,使用肌酸的人有更少的抽筋、中暑、脫水、肌肉緊張、肌肉拉傷和總損傷。非接觸性關節損傷、接觸性損傷、疾病、因傷缺席訓練、本賽季輸掉比賽的球員在各組之間沒有差異。在臨床環境中,經常報告肌肉抽筋的血液透析患者在血液透析前5分鐘被提供肌酸。肌酸補充減少了60%的癥狀性肌肉抽筋的頻率。肌酸的這些有益作用可以解釋為液體分布和電解質失衡,如前所述。
總之,實驗和臨床研究沒有證實肌酸補充引起脫水和肌肉痙攣的觀點。
▍肌酸對兒童和青少年有害嗎?
2001年,Unnithan和他的同事首次提出了,支持在兒童和青少年中補充肌酸具有潛在的增能作用的生理學原理,這為今後在年輕運動員中應用肌酸奠定了堅實的基礎。最近,在一項關於青少年肌酸補充安全性的綜述中,Jagim等人總結了幾項研究,這些研究在不同的青少年運動員群體中證實了肌酸補充的有效性,並沒有發現不良反應。
從臨床角度來看,年輕人群中肌酸補充劑具有潛在的健康益處和最小的副作用。然而,肌酸安全性最有力的證據支持可能是,FDA在2020年末對肌酸進行的最新分類——公認安全(GRAS)。這種分類表明,目前有關肌酸安全性的科學數據是足夠的,並且已得到合格專家的一致同意,從而確定肌酸在其預期用途的條件下是安全的。儘管嬰兒和幼兒被排除在GRAS之外,但這仍然適用於年齡較大的兒童和青少年。
大多數膳食補充劑的研究數據表明,相對較高百分比的青年和青少年運動員目前或以前使用肌酸。此外,在一組具有奧運水平的年輕德國運動員(14-18歲)樣本中,12%的參與者報告補充肌酸。因此,這些趨勢需要進一步的研究,以確定肌酸補充劑,無論是短期還是長期,對兒童和青少年是否安全。
綜上所述,基於有限的證據,肌酸補充劑似乎是安全的,對兒童和青少年有潛在的益處。
▍肌酸會增加脂肪量嗎?
肌酸補充增加脂肪量,在運動人群中是一個值得關注的問題,可能一些人通過肌酸補充增加了體重。Becque等人發現,在六周的補充和阻力訓練後,脂肪量沒有變化。此外,在8周的橄欖球賽季中補充肌酸對脂肪量也沒有影響。
有人可能認為,8周或更少的肌酸補充不足以得出關於肌酸對脂肪量影響的明確結論。Gualano等人評估了肌酸補充(24周)在老年女性中有無阻力訓練的效果。結果顯示肌酸對脂肪量沒有影響。Candow等人在32周的治療期內研究了肌酸補充對老年人(50-71歲)的影響。隨著時間的推移,瘦體重和力量會增加,而脂肪量會減少。從臨床角度來看,急性淋巴母細胞白血病患兒補充肌酸(0.1 g/kg/day)連續兩期16周後,脂肪量顯著減少。相比之下,沒有食用肌酸的兒童脂肪量增加。在兩項涉及絕經後婦女的研究中,Lobo等人發現,一年低劑量肌酸補充後,絕對或相對體脂沒有變化。此外,兩年的肌酸補充對脂肪量也沒有影響。
最近,Forbes等人對隨機對照試驗進行了系統的回顧和薈萃分析,這些試驗涉及肌酸補充結合抗阻訓練與對老年人(≥50歲)脂肪量的影響。19項研究共包括609名參與者。補充肌酸的參與者體脂率降低得更快。在絕對脂肪量減少方面沒有顯著差異;然而,與安慰劑組相比,肌酸組多減了約0.5公斤的脂肪。
總之,在不同人群中,肌酸補充並不會增加脂肪量。
▍是否需要肌酸「載入階段」?
肌酸「載入」的定義是口服肌酸5-7天,劑量20-25g/d,經常分成小劑量(4-5次,5g/次)。肌酸「載入」也可以根據體重來定,例如,5-7天內,0.3g/kg/d。肌酸補充的「載入」階段之後是「維持」階段,通常3-5g/d。
關於肌酸補充,一個常見的誤解是,個人必須「載入」肌酸以增加肌內肌酸的儲存,然後才能產生增能效益。然而,與安慰劑相比,較低的每日肌酸補充量(3-5g/d)在增加肌內肌酸儲存方面已經被科學文獻充分肯定,在肌肉質量、表現和恢復方面有更大的改善。這些無載入階段的肌酸補充策略會延遲肌肉肌酸的最大存儲時間。因此,目前建議每個人每天至少攝入3-5g肌酸,持續4周,以達到類似的骨骼肌飽和水平。
確定哪種肌酸補充策略是首選,可能取決於個人的目標。例如,如果運動員希望在很短的時間內(< 30天)最大限度地補充肌酸,建議採用肌酸「載入」策略。然而,如果一個運動員或訓練者計劃長時間攝入肌酸(> 30天),或者為了避免肌酸「載入」期間可能出現的潛在體重增加,肌酸「維持期」策略將是一個可行的選擇。
正在進行肌酸載入階段(即20g/d)的運動員應強調全天較小的劑量策略(小於或等於每次10克),因為超過10克的劑量可能會潛在地導致胃腸道不適(腹瀉)。
總之,越來越多的證據表明,不需要「載入」階段。較低的每日肌酸補充劑量(即3-5 g/天)可有效增加肌內肌酸儲量、增加肌肉和肌肉表現/恢復。
▍肌酸對老年人有益嗎?
也許,年齡相關的肌少症(Sarcopenia)是最有希望從肌酸補充中受益的情況之一。雖然阻力訓練被認為是治療肌少症的基石,但越來越多的證據表明,肌酸補充可以增強阻力訓練產生的合成代謝環境,從而減輕肌少症的各項指標。
補充肌酸可以增加老年人的功能(力量,日常生活活動,延遲疲勞)和肌肉質量。然而,文獻表明,單獨使用肌酸(即,沒有伴隨阻力訓練)不太可能在肌肉力量和功能表現上獲得實質性的提高,儘管它確實改善了肌肉疲勞的一些參數。同樣,大多數研究未能顯示單獨的慢性肌酸補充(≥30天)對瘦體重的有益效果。
相反,大量證據表明,肌酸補充能夠增強年輕人對阻力訓練的肥大反應,這已被三項系統綜述和薈萃分析證實,並擴展到老年人。肌酸與訓練刺激相結合更有效的事實表明,肌酸的主要機制是其增強訓練量和/或強度的能力,這可能會影響肌肉蛋白動力學、生長因子、衛星細胞、炎症和/或氧化應激,最終導致更大的骨骼肌適應性。
關於骨骼老化,過去十年的新興研究表明,補充肌酸有一些好處。例如,與安慰劑相比,補充肌酸並進行10-12周全身阻力訓練的健康老年男性(> 50歲),上肢骨礦物質含量增加,骨吸收減少。最近,Chilibeck等人的研究表明,與安慰劑相比,52周的肌酸補充和有監督的全身抗阻訓練,可降低絕經後女性髖部的骨礦物質流失率。從臨床和健康老化的角度來看,建議將肌酸補充與阻力訓練結合起來,以產生老年人最大的適應性。
總之,有越來越多的證據表明,補充肌酸,特別是當與運動結合時,對老年人的肌肉骨骼和表現都有好處。
▍肌酸只對抗阻/爆發力訓練有用嗎?
儘管從理論上講,肌酸補充主要有利於參與高強度間歇性阻力/爆發力訓練的運動員,但越來越多的證據表明,肌酸補充也可能對其他活動產生有益的影響。
首先,肌酸聯合碳水或碳水和蛋白質已被報道比單獨補充碳水化合物,促進更大的肌糖原儲存。糖原補充對於在強化訓練期間促進恢復和防止過度訓練非常重要,肌酸補充可以幫助在訓練和/或表現(例如,體育賽事)中消耗大量糖原的運動員保持最佳的糖原水平。
第二,有證據表明,補充肌酸可以減少肌肉損傷和/或增強劇烈運動後的恢復。此外,有證據表明,在飲食中攝入肌酸的人在跑步30公里以及在4周的強化訓練中經歷的肌肉損傷、炎症和肌肉酸痛更少。因此,肌酸補充可以幫助運動員從高強度運動中恢復和/或更大程度地耐受高強度訓練。
第三,有證據表明,在訓練中補充肌酸的運動員會肌肉骨骼損傷更少,從損傷中恢復的時間更快,在固定後肌肉萎縮更少。這是否是由於對損傷有更強的抵抗力和/或從損傷中恢復的能力,目前還不清楚。
第四,據報道,肌酸補充(包括或不包括甘油)可以幫助運動員攝入過量的水,從而提高運動員在高溫下鍛煉的耐受性。因此,當運動員在炎熱和潮濕的環境中訓練和/或比賽時,補充肌酸可以減少熱相關疾病的風險。最後,動物模型中有證據表明,肌酸補充劑具有神經保護作用,可以減輕脊髓損傷、腦缺血和腦震蕩/創傷性腦損傷的嚴重程度。這一證據如此引人注目,以至於國際運動營養學會ISSN建議,從事有可能造成腦震蕩和/或脊髓損傷的運動的運動員服用肌酸,以發揮其神經保護作用。
綜上所述,除了抗阻力/爆發力訓練外,還有很多運動項目都可以從肌酸的補充中受益。
▍肌酸只對男性有效嗎?
肌酸動力學在健康男性和女性之間可能有所不同。女性可能有較高的肌內肌酸濃度,這可能是由於較低的骨骼肌質量。女性的靜息肌內肌酸濃度較高(基於肌內肌酸儲存的上限)可能有助於解釋一些研究顯示女性的反應性和/或表現影響減弱。
在基於表現的研究中,肌酸動力學中激素相關變化的影響在很大程度上被忽視了。具體來說,肌酸補充在月經期、懷孕、產後、絕經期和絕經後可能特別重要。肌酸激酶,以及與肌酸合成相關的酶,受雌激素和孕激素的影響。
在臨床前的動物研究中,孕婦在妊娠期間補充肌酸已證明對胎兒死亡和與產時缺氧相關的器官損傷有保護作用。妊娠期間補充肌酸已被證明能增強動物後代神經細胞對肌酸的攝取並支持線粒體完整性,從而減少產時窒息引起的腦損傷。
雖然沒有人類研究評估妊娠期間肌酸補充的影響,但肌酸可以提供一種安全、低成本的營養干預,以減少與細胞能量消耗相關的產後併發症。如果女性是素食者,或由於噁心或口味偏好而不能吃肉(肉類含有約0.7克肌酸/6盎司),這一點可能更重要。
據報道,女性大腦(額葉)的肌酸水平較低。由於補充肌酸增加了大腦中的肌酸濃度,特別是在女性中,這可能支持有關減輕抑鬱症癥狀和改善創傷性腦損傷效果的報道。肌酸補充似乎是一個可行的選擇,改善絕經後女性的肌肉質量和表現。此外,肌酸也可能對絕經後女性的骨骼有好處,如果結合阻力訓練。即使沒有阻力訓練的刺激,也有一些證據表明,補充肌酸仍然是有益的。例如,在老年女性中,與安慰劑相比,急性肌酸補充(0.3 g/kg/天,持續7天)顯著改善了下肢身體表現(坐到站試驗),以及無脂肪質量和上半身和下半身力量。
總之,越來越多的證據表明,肌酸補充劑有潛力成為一種多因素的治療干預,貫穿女性的生命周期,幾乎沒有副作用。
▍其他形式的肌酸是否類似或優於一水肌酸?在溶液/飲料中肌酸是否穩定?
研究表明,口服一水肌酸(3-5 g/d)可在攝入後3-4小時內增加肌酸的血濃度,從而促進肌酸通過擴散和肌酸轉運體進入組織。此外,已經確定的是,約99%的口服一水肌酸要麼被組織吸收,要麼通過正常消化以肌酸的形式從尿液中排泄出來。
許多不同形式的肌酸(肌酸鹽、肌酸與其他營養物質的複合物、肌酸二肽等)已經作為比一水肌酸更有效的來源銷售。然而,沒有任何同行評議發表的論文表明,攝入等量的肌酸鹽或其他形式的肌酸,或肌酸血清和飲料中所含的微量肌酸(25-50毫克),比一水肌酸更能增加肌酸在肌肉中的儲存。事實上,大多數研究表明,攝入這些其他形式的肌酸對肌內肌酸儲存和/或表現的生理影響比一水肌酸要小。
一水肌酸從水中結晶成單斜稜柱,每分子肌酸含有一分子結晶水。隨後在約100°C乾燥一水肌酸去除結晶中的水,產生無水肌酸(100%肌酸)。除無水肌酸外,一水肌酸粉中肌酸含量最高(87.9%)。通常使用來自德國的一水肌酸進行安全性和有效性的研究,因此這也是膳食補充劑中推薦使用的一水肌酸來源。
一水肌酸粉是非常穩定的,沒有跡象降解為肌酐,即使在較高的儲存溫度。然而,肌酸在溶液中是不穩定的,因為分子內環化作用使肌酸轉化為肌酸,尤其是在較高的溫度和較低的pH值下。所以,在消化過程中不到1%的一水肌酸被分解為肌酐,肌酸被組織吸收或在攝入後以尿液排出體外。此外,由於肌酸是一種兩性氨基酸,它不溶於水。肌酸在溶液中缺乏溶解性和穩定性,這是肌酸主要以粉末形式銷售的原因,而含有生理上有效劑量的肌酸(每次3-5克)的穩定飲料一直未獲成功。
總之,雖然某些形式的肌酸在液體中可能比一水肌酸更容易溶解,但循證研究清楚地表明,一水肌酸是最佳選擇。
▍結 論
- 補充肌酸並不總是導致水瀦留。
- 肌酸不是一種合成代謝類固醇。
- 在健康個體中,如果按照推薦劑量攝入肌酸,不會導致腎臟損害和/或腎功能不全。
- 大多數現有證據不支持肌酸補充與脫髮/禿頂之間的聯繫。
- 補充肌酸不會引起脫水或肌肉痙攣。
- 肌酸補充劑一般來說是安全的,對兒童和青少年有潛在的益處。
- 補充肌酸不會增加脂肪量。
- 每天少量補充肌酸(3-5g或0.1g/kg)是有效的。因此,肌酸「載入」階段是不需要的。
- 在老年人中,肌酸補充結合阻力訓練產生了絕大多數的肌肉骨骼和表現的好處。單獨補充肌酸可以為老年人提供一些肌肉和運動的好處。
- 肌酸的補充對各種運動和體育活動都是有益的。
- 補充肌酸對女性一生的生命周期都有多種益處。
- 其他形式的肌酸並不優於一水肌酸。