Nature Metabolism挑战教科书：乳酸是无毒的，它可以与葡萄糖竞争

科学家们已经证明了乳酸燃烧对人体运动的好处，但很少有研究关注乳酸在休息或饭后的作用。加州大学伯克利分校的运动生理学家让禁食的男性和女性吃碳水化合物餐，然后监测血液中的乳酸和脂肪与碳水化合物代谢的关系。他们发现，乳酸可以缓冲膳食中的葡萄糖，乳酸几乎和葡萄糖一样被用作能量。

　　

Robert Leija曾经作为一名在高中参加田径比赛的学生，痴迷于如何提高自己的成绩，尤其是在训练过程中防止肌肉中乳酸的积累。像许多运动员一样，他认为这是高强度训练后表现疲劳和肌肉酸痛的原因。

但后来他作为弗雷斯诺州立大学的一名运动机能学学生，他拿到了一本绝版的教科书，结果告诉他完全错了：乳酸并不是运动员体内氧气供应耗尽的危险信号，而可能是在持续运动中为肌肉提供能量所需的代谢活动的正常产物。

现在，作为加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的一名研究生，他的研究为乳酸在体内的作用提供了更清晰的图景，进一步驳斥了乳酸是肌肉缺氧标志的观点。加州大学伯克利分校是撰写那本教科书的科学家George Brooks的实验室。

在今年2月发表在《自然代谢》(Nature Metabolism)杂志上的一篇论文中，Leija、Brooks和他们的同事确凿地证明，人体在摄入碳水化合物后会正常产生乳酸。乳酸迅速进入血液，甚至在葡萄糖出现之前。饮食中的葡萄糖绝不是一种需要在剧烈运动中消除的有毒副产品，它能如此迅速地转化为乳酸，从而取代或与葡萄糖共同成为体内两种主要的碳能量载体。

结果表明，葡萄糖向乳酸的快速转化，最初开始于肠道，是身体应对突然剂量的碳水化合物的一种方式。乳酸与胰岛素一起作用，缓冲了血液中膳食葡萄糖的出现。

Brooks是加州大学伯克利分校的综合生物学教授，他说:“我们在进食后不会有大量的葡萄糖激增，而是会有乳酸和葡萄糖激增。”“从葡萄糖转化为乳酸的量越多，对葡萄糖的管理就越好。乳酸盐是一种碳水化合物缓冲剂。”

Brooks和他的同事们早些时候已经证明了这一点在高强度运动中是正确的。这项新研究证实，乳酸在正常的非运动活动和休息中起着同样的作用。

“有证据表明，乳酸不应该与无氧代谢(即限氧代谢)有关。这只是摄入碳水化合物或锻炼后的正常反应，在运动中，乳酸被用作主要的燃料来源。这就是为什么你的血乳酸含量会随着运动强度的增加而增加。这并不是说你把它当作废物来处理。它之所以进入血液，是因为它需要进入需要它来维持生理机能的组织。”

葡萄糖耐量

这项研究是在15名身体健康、活跃的年轻人身上进行的——8名女性和7名男性——作为美国国立卫生研究院资助的一项更大的研究的一部分，该研究旨在确定人们随着年龄的增长，从脂肪代谢到碳水化合物代谢的转变情况。志愿者们被要求禁食一整夜(12小时)，以消耗体内储存的碳水化合物和糖原，这样他们就可以主要通过将脂肪分解成脂肪酸来获取能量，并利用它们为基本的身体机能提供动力。

然后，他们喝了75克葡萄糖，一种快速吸收的糖，以刺激从脂肪酸到碳水化合物代谢的转换。这类似于用于诊断糖尿病的葡萄糖耐量试验，通常用于孕妇筛查妊娠糖尿病。

Brooks的研究与之前的类似研究不同，他和他的同事，在摄入葡萄糖后的两个小时内密切监测志愿者的血液乳酸水平，并定期测量他们呼吸中氧气和二氧化碳的比例，这表明脂肪酸与碳水化合物的比例被燃烧。

为了计算进入血液的乳酸和葡萄糖的含量，他们提前90分钟注入乳酸和葡萄糖示踪剂——乳酸用稳定的非放射性同位素碳-13标记，葡萄糖用氘标记——将血液中乳酸和葡萄糖的标记水平控制在1%到2%之间。通过传入的未标记的膳食葡萄糖稀释标记的乳酸和葡萄糖，使他们能够建立动力学，即血液乳酸和葡萄糖的出现，消失和清除。大多数这样的实验测量静态静脉血浓度，提供很少的信息关于葡萄糖和乳酸动力学。

动脉化血液的采样也是研究成功的关键。这使得研究人员可以看到肠道发生了什么。通常情况下，在血糖测试30分钟后，前臂静脉被用来采血，但这种采血结果很混乱。

研究人员发现，志愿者在饮食中的葡萄糖离开肠道之前就开始将其转化为乳酸盐。饭后仅仅5分钟，动脉血液中的乳酸水平就开始上升，而葡萄糖，通常被吹捧为身体的能量货币，在摄入葡萄糖15到30分钟后才出现在血液中。

Brooks说:“葡萄糖餐后的第一个碳水化合物以乳酸的形式进入血液，因为这是肠细胞所做的，因为大部分葡萄糖在被释放到肌肉的血液中之前被肝脏捕获，葡萄糖将在那里转化为乳酸。”“我们可以看到，因为乳酸清除和氧化，因为来自乳酸示踪剂的碳-13出现在血糖中。这表明乳酸盐只是分配碳水化合物-碳能量通量的主要能量公路。”

乳酸穿梭

Brooks已经进行了50多年的人体和动物研究，以查乳酸在体内的作用，每一项研究都提供了更多的证据，证明它不是氧气限制的有毒副产物，无氧代谢不会发生在人体中，他说。然而，这种假设影响了运动员和医生对乳酸盐的看法。许多医生仍然认为血液中的高乳酸水平——通常被错误地称为乳酸——是一种疾病的症状，需要补充氧气或药物来治疗。

“测量乳酸是运动医学从业者做的主要事情之一。现在我们明白发生了什么。”“运动员一直在产生乳酸，并一直在清除它。当它们达到无法清除的程度时，主要是通过氧化将其转化为葡萄糖，我们知道这个人坚持不了多久。

“我认为这是革命性的。但这对人们来说真的很困惑。过去的坏事现在变成了好事。所有的书都是错的。”

除了Brooks的教科书《运动生理学:人体生物能量学及其应用》。这本书最初是由Thomas Fahey在1984年写的，现在已经是第五版了。第六版的文本已经被上传到出版商。

“说实话，当我读完布鲁克斯博士1984年的书时，我完全被震撼了，我一直把乳酸和剧烈运动联系在一起，以至于我的氧气都用光了，我没有把生理学上的任何东西联系在一起。然后它开始变得更有意义了。”

在他的书中，Brooks创造了“乳酸穿梭”一词来描述人体的代谢反馈循环，其中乳酸是维持大多数组织和器官的中介。

例如，他已经证明，在许多组织中，乳酸比葡萄糖更适合作为燃料。在激烈的活动中，肌肉线粒体优先燃烧它，甚至关闭葡萄糖和脂肪酸燃料的使用。布鲁克斯用示踪剂表明，人类的骨骼肌、心肌和大脑更喜欢乳酸而不是葡萄糖作为燃料，并且在乳酸的作用下运行得更强。乳酸也向脂肪组织发出信号，停止分解脂肪作为燃料。

这些研究中的一个空白是在正常的非运动活动和休息期间发生的情况。目前的研究填补了这一空白，并支持这样的观点:当血液中的乳酸水平保持在高位时，这是一个信号，表明有什么东西破坏了乳酸穿梭循环，而不是乳酸本身对身体有害。

Brooks说:“它确实提供了各种医疗条件的信息。我认为目前结果的重要之处在于，这不仅仅是肌肉的问题。首先是饮食中的碳水化合物。这是拼图中缺失的一块。”

最近的研究是Leija博士论文的一部分，之后他希望对乳酸盐的代谢作用进行进一步的研究。

“从上大学前开始，我就会阅读生理学书籍，试图提高我的训练水平，我会看到所有这些我当时忽略的科学术语，因为我只是在寻找，我怎样才能变得更快?”我怎样才能跑得更久?”Leija说。“但是现在，哇，它最终间接地帮助了我。直到今天，我认为还有很多东西没有被发现。”