咖啡因对运动员的作用doc.docx

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咖啡因对运动员的作用doc

第39卷第6期

2011年11月

河南师范大学学报（自然科学版）

JournalofHenanNormalUniversity（NaturalScienceEdition）

％f．39No．6

NOV．2011

文章编号：

1000一2367（2011）06—0164--04

运动员使用咖啡因对运动能力的影

摘要：

目的：

评估咖啡因在运动员训练和不同运动项目中应用研究新进展和合理的应用方法．方法：

检索体

育科学杂志主要的数据库中国知网，Springer，Ovid，LWw，science-direct，研究分析咖啡因在运动员训

理研究进展和运动员应用效果、应用方法及对运动能力的影响．结果：

咖啡因具有降低运动中中枢疲劳和／或提高运

动能力的作用．

关键词：

咖啡因；中枢疲劳；运动能力

中图分类号：

G804．7文献标志码：

A

咖啡冈是中枢神经系统兴奋药。

在日常饮用的咖啡中含量较高，特别是在西方，咖啡是传统的主要饮品。

具有提神作用和

降低疲劳，现在许多食品和饮料中含有咖啡因．虽然有一螳学者认为咖啡因对运动员在长时间较低强度的耐力运动中的运动

能力有肯定的作用‘“”，但也存在一些争论，主要原因还是对于咖啡因的运动药理作用的定位还不清晰．由于咖啡因药理作用

的多样性，以及不同个体对咖啡因作用的反应差异，到目前为止，咖啡因对运动员运动能力的作用和运动员使用咖啡因的方

法也一直处于讨论和研究之中，但是较为肯定的结论在逐渐增多[33．不同的研究中使用咖啡因的剂量差别很大，是造成结果

差异的原因之一．随着咖啡因不再列入运动员禁用物质名单，以及咖啡因新的剂型技术的发展，咖啡因在运动员营养补充品

中的应用也开始增加。

通过检索国内外的相关发表文献，咖啡因在运动员应用研究中。

直接对运动员运动能力方面影响的研究，近年来开始逐

渐增加，反映了在应用方法方面的进展．本文主要从运动员训练中神经肌肉机能和运动能力的角度，分析讨论运动员训练中

补允咖啡冈的方法对运动能力的影响．

1咖啡因的药理作用与运动能力

1．1咖啡因对中枢神经系统的药理作用

咖啡因主要作用是中枢神经系统兴奋，也有平滑肌舒张、心肌兴奋、胃酸分泌增加、利尿等外周作用，其作用机制有多种

假说，近年来认为腺萤受体拮抗作用是主要机制．在正常剂量下，咖啡因在中枢或外周的药理作用主要足腺苷受体拮抗，对突

触前和突触后腺苷受体的拮抗作用相似[‘]，而其它的药理效应并不明显或者需要接近甚至高于代谢饱和剂量才会出现．在正

常剂量下咖啡因的药理作用和副作用机理，以及咖啡因的吸收、分布、药代动力学、代谢、排泄、不同组织中腺苷受体哑型分

布、咖啡因对不同的腺苷受体哑型药理效应等。

可以查阅相关的药理学资料．中枢神经系统和骨骼肌巾主要是腺苷At受体亚

型。

心肌、血管主要为A。

受体亚型∞]．男女之间咖啡因的药理作用没有性别差异。

在3～9mg／kg体莺的剂量范围内，初次使

用咖啡因和经常使用咖啡因者之间的药理反应相同，撤药反应对运动员的影响较小[6]．咖啡等食物中的咖啡因的药理效果明

显低于纯的咖啡因¨1．

目前咖啡因运动药理最直接的证据来自Davis等人呻1的研究，给大鼠脑血管注射咖啡因使大鼠跑台运动时间增加60％，

而同时注射腺行受体激动剂5’一N—ethylcarboxylaminoadenosine（5LN一乙酰氨基腺嘌呤）则阻断咖啡因

因对运动能力影响的中枢作用是通过腺昔受体途径介导的．在运动员应用研究中，一般的描述“咖啡因对中枢神经系统有兴

奋作用”是一个总体效应，迄今为止，还没有明确的研究实验证据说明咖啡冈的这一作用对运动成绩影响的确切机理，因为很

多脑Ⅸ都有丰富的腺苷受体分布，产生的效应也是复杂的．咖啡冈的中枢作用影响运动表现的机理可能包括：

（1）增强交感神

经系统的活动；

（2）增强运动单位的放电和／或运动单位的同步收缩；（3）增加骨骼肌运动单位的募集；（4）降低

收稿日期：

201l—02—20

基金项目：

郑州大学体育学院博上资助项目

作者简介：

武桂新（1966一），男，河南西平人，郑州大学教授，研究方向：

运动生化与运动营养．

万方数据

第6期武桂新：

运动员使用咖啡因对运动能力的影响165

对运动疲劳和疼痛的主观感觉[5】．这些影响是所有使用过咖啡因的运动员都能寅接感受到的。

并且确实是潜在的增加运动耐

力和力量的因素，但是这些作用对运动成绩的影响并不确定[‘’9_1“，即便是较为严谨的实验窜测试程序的研究（Wingate测试

和功率跑台）也出现不一致的结果．原因呵能是影响运动成绩的多因素组合的复杂性使实验质量较难控制．

但不管怎样，咖啡冈的中枢药理作用对运动的止面影响。

目前已经得到肯定[”]，特别是能够维持较长时间的比赛或训练

中的耐力水平和认知能力．咖啡因产生的这种影响的中枢作用机理，在上述4个方面的作用中，比较肯定的是降低对运动疲劳

的主观感觉和疼痛阈值，以及增强交感神经系统的活动，其它2个方面还有分歧（主要足咖啡因对运动皮层的影响），总的结果

是可以增强运动耐力[1“．

1．2咖啡因对骨骼肌的药理作用

咖啡闪通过作用于兴奋一收缩偶联过程，对骨骼肌纤维有直接的剂辱依赖药理作用[5]．咖啡因并不增加骨骼肌运动神经元

和兴奋的传导速度[1“，而是直接作用于肌浆网膜卜的兰尼定受体（ryanodinereceptors，RyRs，骨骼肌有RyRl，Ry

型，以RyRl为主，心肌有RyR2，RyR3两种亚型，以RyR2为主），呈双作用模式：

一是Ca”依赖性作用，即当肌浆中

度高于100肚M时，使兰尼定受体对肌浆中Ca”浓度更加敏感，表现为肌张力明硅增加，对骨骼肌和心肌的收缩是一种调节作

用，成人高剂量服用咖啡冈（10～15mg／kg）可以出现这种作用f二是非Ca2+依赖性作用，即当肌浆中咖啡因浓度很高时（m

浓度水平）直接引起肌浆网释放Ca”，表现为直接引起肌肉收缩和肌强直（如震颤），这一作用出现在离体肌肉，『ii!

i这样的剂量

超出成人的中毒剂量．另外慢肌纤维分布有更多的RyR3。

较RyRl对咖啡因更敏感．长距离耐力项目慢肌纤维比例较高的运

动员服用高剂量咖啡肉是否能提高运动能力?

现在还没有研究报道．

在运动员人体的应用药理研究中，通过一些设计良好

的随机双盲实验[14-”]，生理剂量的咖啡冈不能增加骨骼肌．100

的力量和最大输出功率，对于低频电刺激诱导的肌肉疲劳交洲

没有影响，但是服用咖啡因使肌张力略有增加，牛理剂量下墨60

咖啡因对骨骼肌直接的药理效果不明显【l“．咖啡因对运动噬40

员运动能力的影响主要表现为对中枢神经系统的作用，直匠20

接的骨骼肌作用由于剂量原因不会对运动成绩产生影一0

响‘‰j5]．

图l是不同的咖啡因药理效果与咖啡因浓度之间的关

系f5]，清楚地表明了在生理剂量下，咖啡囡主要表现为腺苷

正常『fII糖浓度F

对人体HfJ|}}糖／C

磷酸化酶的抑／

制作用∥

／&t受体持挠

～内质网Ca2‘

2端铲

0．1llO100100010000100000

咖啡囚浓度／pM

图l咖啡因小同约理作用剂龋与效果的关系隋

受体拮抗作用，在大剂量下对骨骼肌的直接作用也很小．关于咖啡因与运动能力的研究文献中出现的不一致的结果，除实验

设计的原冈外，主要足咖啡因剂量的差别和不同人对咖啡闪的敏感性Ⅸ别m1“．图中l咖啡因对糖原磷酸化酶的作用一般没

有实际生理意义‘“．

事实卜咖啡阗引起的药理效应远比上述情况复杂‘¨“，本文只是从正常运动员人体和对运动能力的影响角度，讨论研究

文献中正常剂量（3～9mg／kg）咖啡因对中枢神经系统和骨骼肌影响的药理作用．

2运动员应用咖啡因的研究

2．1体育运动中咖啡因的应用研究

近年来在实际真实反映运动员训练、比赛条件下，研究咖啡闪对运动能力影响的研究报道逐渐增多，在这里选取具有良

好研究设计的研究结果进行讨论．

从以上对于咖啡因药理效果的讨论看，咖啡因可以用于耐力项日、集体项目、速度耐力项日，町能具有增加运动能力的作

用，对力量与爆发力的个人项目町能没有效果或者有安慰剂效果．

Hogervorst【12“6o考察了有良好训练的自行车运动员使用咖啡因和碳水化合物对运动能力的影响机制，在试验窜条件下在

2．5

h的60％～75％VOz。

，强度运动中，咖啡因可以提高运动员的运动能力，并且其机制主要是降低运动中的疲劳感觉、维持

运动员的认知能力和清醒意识．在真实的比赛环境中，Foad等[16]发现咖啡因（5mg／kg）可以增加40km自行车计时比赛成绩

3．5％（1．5％～5．5％），同时血乳酸明最升高，并n有一定的安慰剂效应；在20km自行车计时的研究Ifl[1“，同时补充咖啡因

（200

rag）和碳水化合物运动员的成绩好于单独补充碳水化合物／咖啡冈，BenDesbrow等¨71采用血样测试咖啡囡含最和问卷

调查的方式研究了2005年铁人三项（连续进行的3．8km游泳、180km骑自行车和42．2km跑）世界锦标赛运动员使用咖啡

因的情况，随Ⅱp抽查140名运动员，发现89％的运动员使用了不同来源形式的咖啡因，并且在使用者中优秀成人运动员的使

用剂萤为（5．16士3．6）mg／kg，使用咖啡闪的运动员能够降低运动中的疲劳感觉，能够维持较好的清醒意识和认知能力；Rux

ton认为[1引运动员使用咖啡因80～450mg的剂鼍范围内可以改善运动员在运动中的认知能力和清醒意识。

有益于运动能力

提高，并且对运动员身体的水合状态不会产生不良影响；Sehneiker研究¨。

]认为，补充咖啡因（6mg／kg）口f以提高短时间（4～6

万方数据

166河南师范大学学报（自然科学版）201I生

s）反复冲刺跑的足球，橄榄球、棒球运动员的运动能力；Adriana对英国职业足球运动员模拟比赛的研究[2们中，测试了运动员

的血液学指标（包括血常规、电解质、血糖、血乳酸、血氨、主要运动反应激素等）、血浆蛋白、尿液常规指标和血清中肝脏酶活

件，发现补充咖啡阂提高了运动员身体的运动成激反应程度，提高了运动强度；Stevenson等心川对职业高尔夫运动员的研究发

现，与补充碳水化合物相比，在运动前与运动中同时补充咖啡因和碳水化合物，能明显提高运动员的清醒意识和比赛表现，主

观疲劳感觉（RI’E，明硅降低．

2．2使用咖啡因对运动能力的影响

J．K．Davis综述了30多年来关于咖啡因与运动能力的研究f2“，分析总结认为，咖啡因增加运动员成绩表现的机制是中

枢作用，咖啡因提高运动耐力的效果现在应该可以肯定．通过在运动前或运动中补充合适剂量的咖啡因，町以提高1～6

min

商强度运动项目的运动能力。

有益于提高集体项I=1的运动表现，降低长时间大强度耐力项目运动员的疲劳感觉、提高运动成

绩．咖啡凶不能提高无氧运动能力和力垦水平，对力量与爆发力的个人项目运动成绩的影响还不清楚，使用咖啡因对运动员

力量和无氧运动能力没自．效果[2”．

2．3补充咖啡因的剂量

在正常服用咖啡因剂垦（10mg／kg体重以下）下。

口服后吸收

快而完全，I=1服与静脉注射的血浆浓度相似，牛物利用度近100％。

达血药浓度峰时间30～60min（图2），达到峰值后m【浆与脑l|I的浓

度相同，与剂量无父，没有一过性肝脏灭活效应，运动状态对咖啡

因的吸收速度和体内分布没自．影响．成人口服5～8mg／kg，血浆峰

浓度为8～10“g／mL，相当于40～50gM．咖啡因的血浆代谢饱和

浓度为100ttM，中毒剂每浓度高于200肛M[5]．咖啡因由于脂溶性

高，叮以通过人体所有的生物膜并口n奠在所自．的组织液中存留，并

在达到血浆峰值浓度后与血浆中浓度相同，所以长期服用咖啡因

t／h

幽2成人口服小同剂l}：

=咖啡凶后的血浆浓度变化…

可以造成组织中咖啡I目一定量的累积，与剂蜃无关．咖啡阂在肝脏代谢分解。

成人咖啡因血浆廓清半衰期为2．5～4．5h，运动

加快代谢．只有0．5％～3．5％以原形从尿液中排出。

受运动影响较小．

咖啡凶的不良反应包括：

短期使用，一般在剂量超过1g，血浆浓度超过30mg／I。

（150mM）才出现毒性反应，如兴奋、失

眠、烦躁不安、神经质、脸面潮红、多尿、胃肠功能失凋，严重的还能引起肌肉抽搐、心动过速共至心律失常。

但剂最超过250mg

也会有人出现症状；长期摄人大剂量的咖啡因（>600mg／d）能产生类似焦虑状态的综合症，包括焦虑、烦躁不安、失眠．总的

来说，一般生理剂量是安令的，长期应用咖啡因并没有明显的毒性．

在运动员使用咖啡因的研究中，大多数使用剂量为5～9mg／kg，并且3mg／kg以卜就可以感觉到咖啡围的作用，较高的

剂最为9～15mg／kg，习用者使用剂屠较高．在这此剂量范f司内没有剐作用。

作用效果有个体差异．

2．4补充咖啡因的时间

．

根据咖啡因吸收Lj代谢特点，短时间高强度耐力项日和较长时间的速度耐力项目多组训练中，运动员在运动前1h补充

咖啡渊效果较好，而在长时nⅡ的集体项H、长时间的耐力项目中。

运动员除在运动前lh补充咖啡因外，在运动中还需要{耳适

萤补充…”““”“J．

2．5咖啡因和其它营养品的共同使用

在已经发表的研究中，咖啡因与碳水化合物共同使用的效果好于单独使用咖啡冈或碳水化合物n““223；没有发现与肌酸、

蛋白质共I司使用优于单独使用咖啡因；咖啡冈与支链氨基酸共同使用能否产生叠加的降低中枢疲劳和提高运动能力的作用．

还没有文献报道，二者对运动中-l，栖（疲劳的作用机理和途径不同、作用效果也有差别．即便二者小能产生协『u1增加的对抗中

枢疲劳的效果，但是对于长时间高强度的训练或比赛来说，观察研究支链氨基酸、咖啡因和碳水化合物共同补充的效果也是

有意义的．

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CaffeineUsageandAthletesPerformance

WUGui—xin

（PhysicalEducationCollege。

ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450044，China）

Abstract：

Objective：

Toevaluatethe

soundingapplication

ofcaffeineinathlete

training

andDewapplicationresearchin

recentlyyears．Methods：

papers

indatabasesincludingcnki，Springer，Ovid，I，WW，Elseve

whichrelatedtothemechanism

andathletesapplicationresearchaboutcaffeinearesearchedandanalyzed．Results：

caffeinehavepotentialergogenic

aidswhich

couldreducecentralfatigueandforenhancingperformance．

Keywords：

caffeine；centralfatigue；athleteperformance

万方数据

运动员使用咖啡因对运动能力的影响

作者：

武桂新，WUGui-xin

作者单位：

郑州大学体育学院,郑州,450044

刊名：

河南师范大学学报（自然科学版）