《健身入門學》第十四課,運動與脂肪代謝3(第一部分)
我們這節課主要講一下運動的時候,脂肪是怎麼被氧化利用的。這部分內容是很多減肥理論的基礎,比較重要。
我們知道,運動的時候,脂肪可以作為能量來源,提供運動需要。首先,這些脂肪從哪兒來?最主要的途徑,就是脂肪組織儲存的甘油三酯,也就是在我們的肥肉裡面的脂肪細胞里儲存的甘油三酯。當然,血液循環中也有甘油三酯,其中的一小部分也能用來提供能量,比如乳糜顆粒和極低密度脂蛋白,但這不是脂肪氧化的主力,我們也不講它。
運動時能作為能量物質使用的脂肪,還有一部分是來源於肌肉里的脂肪,這叫肌內脂肪。肌內脂肪我們很早就講過,大家還記得我們說哪種肌纖維最好吃的時候,講說慢肌纖維好吃,因為裡面有更多的脂肪粒,這其實說的就是肌內脂肪。
肌內脂肪直接儲存在肌肉裡面,運動的時候也能提供能量,我們後面會專門講一下肌內脂肪的話題,以及肌內脂肪跟減脂的關係。
所以,我們運動時,脂肪這種能量物質的來源,有三個,一個是脂肪組織,這不用說了,就是我們身上的肥肉。還有一個是血液里的甘油三酯,這個我們不講,不是主要的。第三個就是肌內脂肪。這個放到後面去講。咱們這裡先講我們身上的肥肉是怎麼在運動中提供能量的。
我們之前講過,我們的肥肉,就是一網兜脂肪細胞。脂肪細胞就是一個個小氣球,裡面裝著甘油三酯。我們說消耗脂肪,消耗的就是這些小氣球里的甘油三酯。消耗了,這些小氣球就變小變癟了,我們的脂肪組織體積就變小了。
我們再說一下甘油三酯。甘油三酯是我們接觸的脂肪的最主要的形式,它是1個甘油和3個脂肪酸組成的這麼一種東西。我們食物中的脂肪,也是甘油三酯的形式。吃進來,消化道把甘油三酯變成甘油和脂肪酸吸收,這些脂肪酸在人體內,又找甘油結合變成甘油三酯儲存起來。這是一個大致的描述。
肥肉燃燒第一步——甘油三酯水解
我們直接利用甘油三酯,做不到。身體要燃燒脂肪,就要把甘油三酯分解,分解成甘油和脂肪酸,再被我們身體里用。這是我們肥肉燃燒的第一步——脂肪水解,或者叫脂肪分解。
水解這個詞我們以前接觸過,我們講過ATP水解。咱們簡單理解的話,水解就是什麼什麼和水,變成另外一些東西。甘油三酯水解也需要水,這反應是1個甘油三酯,加上3個水,變成1個甘油和3個脂肪酸。
所以,肥肉的燃燒,第一步就是水解,先變成甘油和脂肪酸才能被身體利用。水解,需要水。所以有些人說運動時減肥千萬不能喝水,一喝水就不燃燒脂肪了,這是胡說。脂肪燃燒不能少了水。雖然說一般我們體內的水還不至於不夠脂肪水解使用,但是至少,運動時可以喝水,也應該喝水,對燃燒脂肪沒有任何壞處,還有好處。什麼好處我們接下來會講。
肥肉里的甘油三酯變成脂肪酸和甘油被我們利用。我們說運動燃脂,其實燃的脂,就是這個這個脂肪酸。那有人問甘油呢?肌肉不能直接利用甘油。脂肪水解出來的甘油,最後是被運輸到肝臟,用來糖異生,變成葡萄糖被我們利用。甘油,是糖異生的一種不很重要的原料。這兒我們複習一下,糖異生的原料,我們知道的有哪些?一個是乳酸、一個是甘油。氨基酸不用說,當然直接的原料是丙氨酸,最後還有一個丙酮酸。這四種東西都能糖異生。
這裡順便說一下,脂肪能不能變糖的問題。有人說了,甘油能變成葡萄糖,那不就等於說我們的脂肪能變成糖嗎?因為甘油是脂肪水解下來的嘛。這不對,甘油其實不屬於脂肪。我們知道甘油就是丙三醇,是一種醇。脂肪酸基本不能溶於水,甘油是可以溶於水的。甘油三酯分解出來的脂肪酸,才是脂肪,但這東西是不能變成糖的。因為丙酮酸可以變成乙醯輔酶A,但這個反應在人體內不能逆回來。
脂肪的水解,也叫脂肪分解。這種反應需要一類酶,叫脂肪酶。注意是一類,不是一種酶,但我們不細講。其中最主要的一種酶,叫甘油三酯脂肪酶,這種酶是脂肪分解的限速酶。我們可以這樣理解,這種酶如果活性強,那麼脂肪分解的就多,活性差,脂肪分解的就少。
甘油三酯脂肪酶,有些同學知道,也叫激素敏感脂肪酶,也就是說這種酶對激素很敏感。我們這裡這麼理解,就是說有的激素,能讓這種酶活性增強,那麼就促進脂肪分解,理論上說有利於減肥;有的激素,抑制這種酶的活性,那麼就抑制脂肪分解,理論上說就不利於減肥。
起促進作用的激素,也就是促進脂肪分解作用的激素主要有:腎上腺素、去甲腎上腺素、皮質醇、胰高血糖素。其實這幾種激素,大家回憶一下,都是我們以前講的升血糖的激素。其實也好理解。運動時,這些激素分泌會增多,不但能促進身體釋放血糖,也能促進脂肪分解,這都是給運動提供能量。
抑制脂肪分解的酶,就一種,就是胰島素。也是唯一降血糖的激素。胰島素其實就是一種主導合成代謝的激素,作用是儲存能量,不光是糖,還有脂肪。我們看下面的圖。
所以胰島素非正常的高水平,不利於減肥。那麼有人會問,腎上腺素、去甲腎上腺素、皮質醇這些激素都有助於減肥嗎?皮質醇不是會讓人變胖嗎?這件事是這樣:這些激素是能促進脂肪分解,但是我們說了,脂肪分解只是脂肪燃燒的第一步,脂肪分解不等於脂肪燃燒。這一點很重要。很多人把脂肪分解當成了脂肪燃燒,這就不對了。分解只是做好了讓脂肪去燃燒的準備。
所以現在有一些減肥藥,說是促進脂肪分解,很多人就以為這就是減肥了。實際上促進脂肪分解,只是減肥的第一步,不一定就最後能達到減肥的目的。這類葯一般屬於β2腎上腺素受體激動劑,比如很多人熟悉的克倫(也就是通常所說的瘦肉精),就屬於這類東西。這類東西如果配合足量的運動,理論上說對減肥可能有點用,但是能起多大作用還不好講。
那脂肪分解了,變成甘油和脂肪酸了,怎麼會不燃燒呢?不燃燒的話這些東西哪兒去了呢?脂肪分解成甘油和脂肪酸之後,如果不燃燒,那麼還會變回甘油三酯。這個過程叫脂肪酸的酯化。我們的脂肪組織里,甘油三酯無時無刻不在分解,也無時無刻不在重新酯化。這個叫甘油三酯-脂肪酸的循環。
也就是說,人的脂肪分解能力很強,但往往是分解出來了,身體用不了那麼多,最後還有一部分又重新變回了脂肪。一般來說,安靜狀態時,脂肪分解出來的脂肪酸,只有30%被利用,燃燒,70%都重新酯化成了脂肪。運動的時候,脂肪需要的比較多,那麼脂肪分解後,多數脂肪酸拿來燃燒,但也有少數,會重新酯化成脂肪。
從減肥的角度講,我們肯定希望脂肪分解後,能多拿去燃燒,少再酯化成脂肪,那麼什麼因素會影響脂肪的再酯化呢?一般來說有3個主要因素。
一方面,胰島素和高濃度的葡萄糖,都會促進脂肪細胞的再酯化。
第二,運動時脂肪組織的供血量減少,或者血漿裡面脂肪酸濃度太大時,也會限制脂肪的利用,促進脂肪的再酯化。因為脂肪分解成脂肪酸,要通過血液循環送到肌肉組織里才能燃燒,所以通俗的說,脂肪組織里血液少,或者血液里脂肪酸濃度太高,那帶走的脂肪酸也少,這樣剩下的就只能重新酯化。這也就是說運動時我們為什麼要喝夠水,其實喝夠水有增加血量,稀釋血液的作用,這對減肥是有好處的。
第三,乳酸對脂肪的動員有抑制作用,能促進脂肪酸再酯化。我們之前講乳酸的時候也講了,血液乳酸濃度升高,會抑制脂肪的氧化,就是說這個過程。所以說有人講無氧運動後有氧,能更好的燃燒脂肪,其實從這個角度講也不對。大量無氧運動後血乳酸水平正高,這時候脂肪的氧化是受到抑制的。當然,運動訓練,會提高人體耐受乳酸的能力,其中就有一方面是讓身體在乳酸水平較高的時候,仍然能保持較好的脂肪動員能力。但是這也不是說就完全沒有影響。
順便說一下,酮體也能抑制脂肪的動員。酮體我們很熟悉,整天說生酮飲食,就是這個酮體。血酮體升高,是會抑制脂肪的動員的。但有人說那為什麼生酮飲食人還能瘦?這主要是從能量平衡的角度在起作用,血酮體高這件事本身是不利於減肥的。好,這是說脂肪燃燒的第一步,脂肪的水解,或者說叫分解。
大家注意,脂肪分解的位置是在脂肪組織裡面,也就是說在我們的肥肉裡面。脂肪被分解成甘油和脂肪酸之後,在肥肉裡面是燃燒不了的,要到肌肉裡面才能燃燒,這就需要一個運輸的過程。運輸靠什麼呢,當然靠血液循環。
肥肉燃燒第二步——脂肪酸運輸
這就是脂肪燃燒第二步,要把分解出來的脂肪酸運走,運到肌肉組織里才能氧化燃燒。當然,甘油也要運走,運到肝臟糖異生。那麼運輸肯定靠血液循環。脂肪分解後的脂肪酸,進入血液了,就變成了一種東西叫「遊離脂肪酸」。
但大家要注意一點,我們叫它「遊離脂肪酸」,但實際上遊離脂肪酸裡面可不僅僅是脂肪酸。因為脂肪酸水溶性不好,所以在血液里運輸就要搭車,要坐上一種車,才能走得了。這個車就是白蛋白。白蛋白就是脂肪酸在血液里的載體,脂肪酸跟白蛋白結合,能增加水溶性,方便在血液中運輸。
一般來說血液中的白蛋白不會成為限制脂肪酸運輸的因素,但是如果營養不良,血液白蛋白過少,也會限制脂肪酸的運輸,這樣也不利於脂肪的利用。當然這種情況也比較極端。但是,血液對遊離脂肪酸的運載能力也是有限的,不是說我們分解了多少脂肪,血液就能運輸多少。
身體為什麼不允許血液里有太多遊離脂肪酸呢?我們大家要建立一個概念,脂肪這東西是有毒的,這個叫脂毒性。脂毒性一般認為跟很多慢性病有關,這裡我們不討論。脂肪不管是在某些細胞里(當然除了脂肪細胞),還是在血液里,都不能太多,否則會對細胞和血管等產生損傷。
比如血液里,遊離脂肪酸濃度就不可能太大,否則的話由於它溶解性差,會在血液中形成微膠粒,損傷細胞膜,或者增加血小板粘性引起血栓等等。所以,人的血液運輸脂肪的能力是有上限的。如果超過了這個限度,那我們脂肪分解了,也運不出去,最後就會重新在細胞里酯化成甘油三酯。
怎麼增加血液對脂肪的運輸能力呢?一個就是增加血量,血液多一些,那相對就能多運輸一些脂肪酸,剛才說了這就要求我們喝夠水,運動的時候千萬不能不喝水。另外規律的有氧運動也能明顯增加血量,這個我們以前也講過。所以說運動對減肥的意義是多方面的。
再一個,脂肪組織血流量增加的話,那麼運輸脂肪酸的能力也要強一些。但這方面我們能做的也很有限。有些人喜歡使用一些肌苷補充劑,來擴張血管。生產商也宣傳,說這樣有助於減肥,可惜沒有明確證據能說明這件事。
這是說脂肪燃燒的第二步,第一步脂肪組織要分解,分解成肌肉可以利用的脂肪酸。第二步,這些脂肪酸要從脂肪組織運輸到肌肉組織裡面去,才能被肌肉組織利用。我們下面看第三步。
肥肉燃燒第三步——脂肪酸跨膜/壁
血液把脂肪酸運輸到肌肉組織里了,從白蛋白上下車以後,我們之前也講過,脂肪酸還要進入到肌肉細胞的線粒體裡面,才能最終氧化燃燒,這就需要脂肪酸跨過幾層膜。為什麼要跨膜呢?我們這麼理解,血管有個血管壁吧,肌肉細胞也有肌肉細胞膜,血管里的東西要進入肌肉細胞里,至少要穿過這些屏障,這就是脂肪酸的跨膜轉運。
脂肪酸要從血管里進入線粒體最後氧化,一共要跨過4層膜/壁。首先要通過血管壁,這算1層,然後還要通過肌肉細胞膜,這是2層了。最後線粒體本身還有2層膜,一層外膜一層內膜,所以脂肪酸一共要通過4層膜,才能最後被完全氧化。加上從脂肪細胞里進入血液,穿越脂肪細胞膜的話那就是5層。
先分解,再運輸,再跨膜,這就是說,脂肪酸被人體利用非常麻煩。所以運動時利用脂肪,就遠不如糖來的快。另外從血液遊離脂肪酸濃度來看,運動時也容易有個先降後升的過程。因為脂肪酸分解動員進入血液也需要個時間。所以民間就傳說運動後半小時才開始消耗脂肪,其實並不是這樣。除了考慮運動強度的問題之外,我們也不能把血漿脂肪酸的濃度升高,作為脂肪消耗的起點。這些內容我們後面的課還會詳細講。
脂肪酸,準確的講是長鏈脂肪酸進入肌肉細胞膜裡面,以前認為就是被動擴散,也就是從高濃度進入低濃度。後來發現也不一定,後來發現肌肉細胞里有一些結合蛋白和轉運蛋白,主動轉運脂肪酸。而I型肌纖維里,這類蛋白濃度就要比II型肌纖維多,這也符合I型肌纖維氧化脂肪能力更強的特點。
另外,耐力訓練,可以提高這種轉運系統的能力。這也是經常做耐力訓練的人,氧化脂肪能力更強,或者說可能更好減肥的一個原因。所以我們從很多角度來說,運動減肥無用論都站不住腳。
當然我們這裡說脂肪酸要跨越4層膜,其實不準確,因為脂肪酸進入肌細胞裡面之後其實就開始轉化了,變成了脂醯輔酶A。但這個講起來比較複雜,所以我們乾脆就粗放的理解,就認為是脂肪酸,最後進入了線粒體,然後氧化就可以了。所以咱們下面把很多特別複雜的內容都簡化了,便於大家理解和記憶,也不影響我們掌握這部分知識。
順便說一下,現在有一種風氣特別不好,就是把簡單的問題複雜化,把複雜的問題極端複雜化。比如我看知乎上面有人回答問題,有故意把問題往複雜里講,羅列生化術語,表現自己很專業的傾向。很多知識,我們讓大家有個大致的了解,能指導自己的減肥就夠了。跟實際操作有關的東西,多講一點,沒用的東西盡量不要講。這樣大家也好理解好記憶好運用,這就是我的方法。
比如脂肪酸跨膜轉運,這地方我講主動轉運系統,主要是為了說規律的耐力訓練能讓人更好減肥;講脂肪酸跨線粒體膜,主要是因為這個地方涉及到左旋肉鹼,要順便普及左旋肉鹼的知識,講這些內容,最後的目的都是為了服務實際操作。
但是有些人搞科普或者在知乎回答問題不這樣,總是儘可能的只要是我知道的就都講,好像講的越複雜,越難懂越好,顯得自己很專業。實際上想要顯得自己很專業很簡單,買本書往上一抄,甚至從百度上直接抄都可以,反正絕大多數人也看不出對錯,但最後這種所謂的科普意義不大,對大家也沒有多少實質性的幫助。科普不是一件簡單的事,你要讓完全沒基礎的人明白很多複雜的原理,還不能把人給講迷糊了,其實非常難。
好我們還是繼續說課程內容。脂肪酸跨膜,我們說了,從血管到最終氧化,要過4層膜/壁。毛細血管壁、肌細胞膜,還有線粒體的兩層膜。線粒體膜,咱們這裡也不區分外膜內膜了,長鏈脂肪酸自己進不去線粒體膜,還要一種載體,那就是左旋肉鹼。關於左旋肉鹼的內容我們單獨放到一篇專欄文章裡面說一下。
《健身入門學》課程,從今天開始要停課一個月,主要是年底了我這邊實在太忙,分身乏術。11月底複課,複課之後馬上考試。考完之後,要組織第四次招生。想要報名的同學到時注意留意招生信息。
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