田徑運動是田賽和徑賽的合稱，其包含了在跑道內(nèi)完成的以肢體動作為主、跑步為輔的如跳高、跳遠、撐桿跳、擲標槍等運動項目，及以跑步為主的如競走、短跑、中長跑等運動項目。田徑運動是一種結(jié)合了速度與耐力、力量與技巧的綜合性體育運動?！案?、更快、更強”的奧林匹克精神在田徑運動中得到了充分展現(xiàn)。田徑運動競技是力量、技術(shù)、心理的較量，全面考驗了運動員的力量、速度、爆發(fā)力、耐力、協(xié)調(diào)、堅韌等運動素質(zhì)，對田徑運動員身體形態(tài)指標、運動能力水平等生理機能和心理素質(zhì)水平要求更高。在高水平的田徑比賽中，勝負的決定往往只在毫厘之間，田徑運動員為了提升看似很小的成績而投入巨大的精力和時間進行枯燥的訓(xùn)練，因此，生理機能的提升對田徑運動員而言是必不可少的。田徑運動員除了需要科學(xué)、有效的訓(xùn)練指導(dǎo)，也需要攝入滿足其生理需要的特殊營養(yǎng)素幫助其提升生理機能，來發(fā)揮其最大的運動能力。近年來，隨著運動食品的研究和開發(fā)，膠原蛋白成為運動營養(yǎng)食品界不可或缺的一部分，其具有促進機體生長發(fā)育、維持正氮平衡、增加肌肉量和肌肉力量、減少脂肪組織，促進肌酸合成、減少關(guān)節(jié)疼痛、改善關(guān)節(jié)功能等作用。該研究旨在對膠原蛋白的生理功能進行闡述，進而分析其對運動員生理機能的影響，以期為運動員營養(yǎng)保健提供一定的理論參考。

一、膠原蛋白的生物學(xué)功能

膠原蛋白是一種廣泛存在于機體皮膚、骨骼、內(nèi)臟、血管、肌腱、軟骨、關(guān)節(jié)中的起支撐、修復(fù)、止血、保護及免疫功能的人體含量最多的蛋白質(zhì)，占人體總蛋白質(zhì)的30%以上。膠原蛋白本身是構(gòu)成細胞外基質(zhì)的主要成分，其三股螺旋結(jié)構(gòu)與交聯(lián)所形成的纖維或網(wǎng)絡(luò)可作為細胞增殖生長的依附與骨架，誘導(dǎo)其它細胞如上皮細胞在此增殖、分化，并為細胞的生長提供適當?shù)奈h(huán)境。有研究表明：將可吸收的膠原海綿與人類成纖維細胞生長因子重組體結(jié)合，可以促進小鼠坐骨神經(jīng)的再生。因此，膠原蛋白可應(yīng)用于創(chuàng)面的愈合與再生、損傷修復(fù)、神經(jīng)再生長、心臟瓣膜手術(shù)等。

膠原蛋白具有止血和抗氧化的功能。膠原蛋白可增強血管的彈性和強度，且與血液中的血小板通過粘附、聚集作用形成血栓從而參與止血的過程。膠原蛋白經(jīng)酶的定向降解后可形成一種具有抗氧化性的膠原多肽，可減少脂質(zhì)過氧化和自由基的產(chǎn)生，清除體內(nèi)自由基或減少自由基的產(chǎn)生，從而減少自由基對機體的損傷，延緩疲勞產(chǎn)生，預(yù)防疾病，延緩衰老。

膠原蛋白是人體軟骨組織的主要成分，占軟骨中總蛋白的80%。膠原蛋白將骨骼與肌肉相連，使得關(guān)節(jié)連接處的筋骨具有彈性、柔韌性，從而起到緩沖和保護人體膝蓋、關(guān)節(jié)等軟骨組織的作用。同時，膠原蛋白中的特殊氨基酸成分羥氨酸可將血漿中鈣質(zhì)運輸至骨骼沉淀成骨鈣，讓骨骼更強健。因此，膠原蛋白是保護關(guān)節(jié)組織、增加骨密度、預(yù)防骨質(zhì)疏松，促進骨骼強健的物質(zhì)基礎(chǔ)。

膠原蛋白可增強巨噬細胞吞噬活性或胞飲作用來提高機體非特異性免疫防御功能。有實驗證明：巨噬細胞與膠原蛋白結(jié)合，可將巨噬細胞的吞噬作用提高100%。同時，膠原蛋白可提升淋巴細胞的能力，使其分解產(chǎn)生血漿細胞，而血漿細胞能產(chǎn)生免疫球蛋白來提升人體抵抗外來微生物和變異細胞的能力。有研究表明：膠原蛋白可增強免疫力低下的小鼠T淋巴細胞的增殖功能、對NK細胞的殺傷活性也有增強作用。

二、膠原蛋白運動食品對田徑運動員生理機能的影響

1.促進田徑運動員骨骼強健

人體骨骼相互連接構(gòu)成人體骨架，其由30%的有機物和70%的無機物組成。有機物主要是蛋白質(zhì)，其中膠原蛋白占80%左右，其形成骨骼的基本框架對維持骨結(jié)構(gòu)的完整非常重要；無機物主要是填充在框架中的鈣、磷等礦物質(zhì)成分，其使骨堅硬挺實。生成骨質(zhì)首先需要膠原蛋白，膠原蛋白和其他物質(zhì)交織形成膠原蛋白基質(zhì)網(wǎng)，然后，鈣、磷、等骨礦物質(zhì)以羥基磷酸鹽的形式沉積在膠原蛋白基質(zhì)網(wǎng)的空隙上，形成富有彈性而堅硬的骨骼。因此，形成骨質(zhì)、提高骨密度，增加骨骼強度需膠原蛋白和鈣質(zhì)共同來完成。膠原蛋白被吸收后首先在軟骨積累，刺激軟骨細胞明顯增加合成細胞外大分子基質(zhì)，促進人體成骨細胞增殖和減少破骨細胞生成，抑制破骨細胞的骨吸收作用，防止骨流失，從而調(diào)整骨骼構(gòu)成和骨骼重建，有效維持骨密度，擴大骨皮質(zhì)面積，增加骨骼的堅固性，促進骨骼強健。有實驗研究表明：膠原蛋白能改善絕經(jīng)后女性脊柱和股骨頸的骨密度，分別提高了4.2%和7.7%，且血液中骨形成的標志性成分I型前膠原氨基端肽含量顯著提高?？诜z原蛋白后，破骨細胞含量下降，骨密度和骨的機械強度含量顯著增強，骨小梁的網(wǎng)狀微觀結(jié)構(gòu)明顯改善。

膠原蛋白除了在維持骨結(jié)構(gòu)中起著重要的作用，同時，它對鈣、磷等礦物質(zhì)的沉積起決定作用。當人體缺乏膠原蛋白時，鈣質(zhì)不容易沉積到骨骼，而鈣質(zhì)是一種增強骨骼強度和增加軟組織硬度的重要物質(zhì)，因此，當膠原蛋白攝入不足時易出現(xiàn)鈣流失所致的骨密度下降而導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松。骨膠原蛋白是鈣質(zhì)的“黏合劑”，骨膠原蛋白基質(zhì)網(wǎng)是鈣質(zhì)的“家”，結(jié)合了膠原蛋白，鈣質(zhì)才能更好地在骨骼上“安家”。同時，羥氨酸作為膠原蛋白中的特殊氨基酸可將血漿中鈣質(zhì)運輸至骨骼沉淀成骨鈣，讓骨骼更堅硬、強健。田徑運動員服用膠原蛋白可以有效地補充高強度訓(xùn)練所流失的膠原蛋白，用以容納鈣質(zhì)等礦物質(zhì)形成骨質(zhì)，有助于預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥和加強運動員損傷部位的愈合。

2.改善田徑運動員關(guān)節(jié)疼痛

田徑運動員由于長期高強度的承受重力沖擊或進行過度屈伸等運動方式易致關(guān)節(jié)軟骨損傷而引起關(guān)節(jié)疼痛，而膠原蛋白類運動營養(yǎng)補充劑能明顯緩解關(guān)節(jié)疼痛，減少運動員鎮(zhèn)痛藥的使用，改善其運動靈活性，提升運動能力。關(guān)節(jié)軟骨主要由59%的膠原蛋白、蛋白多糖（氨基多糖）和軟骨細胞等組成，在運動過程中關(guān)節(jié)軟骨可緩沖震蕩和沖擊，減輕關(guān)節(jié)面的受力和摩擦，有效保護關(guān)節(jié)。膠原蛋白交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其是關(guān)節(jié)的支架，蛋白多糖（氨基多糖）等其他成分填在其空隙中，增加關(guān)節(jié)軟骨的硬度和強度。當運動致膠原蛋白加劇流失時，膠原蛋白網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)松弛甚至發(fā)生斷裂，使得蛋白多糖（氨基多糖）等成分加速流失，關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生退行性變化，加劇骨與骨之間的摩擦，引發(fā)各種關(guān)節(jié)損失，導(dǎo)致關(guān)節(jié)疼痛。有研究數(shù)據(jù)顯示：運動員口服膠原蛋白12周后，能明顯降低運動員膝關(guān)節(jié)疼痛的程度，且疼痛緩解率達88%。聯(lián)合補充膠原蛋白和鈣對關(guān)節(jié)疼痛的改善程度優(yōu)于單一補鈣。因此，膠原蛋白對改善田徑運動員關(guān)節(jié)疼痛起著重要作用。這可能與人體口服膠原蛋白后，補充的Ⅱ型膠原蛋白和生成的氨基多糖能抵消軟骨組織的磨損和修復(fù)關(guān)節(jié)微損傷有關(guān)，只有充足的膠原蛋白、氨基多糖和鈣，才能不斷復(fù)原、重建、再生受損的關(guān)節(jié)軟組織，減少其退化和降解，減少由此引發(fā)的關(guān)節(jié)疼痛。同時，有實驗顯示：給30名體育運動員連續(xù)數(shù)月每天服用10 g膠原蛋白，將體內(nèi)氨基酸含量前后進行對比，服用后氨基酸含量是服用前的6倍，尤其是脯氨酸、甘氨酸、羥脯氨酸含量顯著提高。對于軟骨重建、再生而言，充足的脯氨酸與甘氨酸是其基本條件，若高強度運動后氨基酸供給不足，將會導(dǎo)致軟骨再生受阻、易致軟骨損傷，引發(fā)骨關(guān)節(jié)功能障礙和疼痛。

3.提高田徑運動員肌肉力量

膠原蛋白能增加肌肉體積和收縮力，使機體具有更好的肌肉恢復(fù)性和適應(yīng)性。此作用的產(chǎn)生可能與以下幾個方面的原因有關(guān)：（1）膠原蛋白由于其氨基酸含有較多的氮原子及其分子量低，可以更好地維護氮平衡和體重；（2）膠原蛋白中含有合成肌酸的重要物質(zhì)甘氨酸和精氨酸，而肌酸被證實能增大肌肉表面積和增強肌肉相關(guān)機能。且膠原蛋白補充的時間和吸收動力學(xué)可以影響肌肉蛋白合成功效。一般認為：補充時間最好在運動前或運動后3 h內(nèi)，這能強烈促進合成和提高肌肉蛋白合成水平。研究表明，運動后額外補充蛋白質(zhì)能夠顯著提升運動后凈肌肉蛋白合成，減少肌肉蛋白分解，增加肌肉強度和力量。田徑運動員需要在運動后攝入蛋白質(zhì)來抵消運動時的蛋白質(zhì)消耗，從而獲得蛋白質(zhì)正氮平衡、增加肌肉量和肌肉力量，以此來最大限度地發(fā)揮骨骼肌的適應(yīng)性反應(yīng)，收獲更佳的速度和耐力完成比賽。

4.促進田徑運動員創(chuàng)傷愈合

對田徑運動員來說，出現(xiàn)皮膚、肌肉等組織創(chuàng)傷在所難免。膠原蛋白能促進傷口止血和創(chuàng)傷愈合，而創(chuàng)傷發(fā)生后，必須先止血才開始傷口愈合。首先膠原蛋白聚集、活化、凝結(jié)血小板發(fā)揮止血機制；其次，膠原蛋白通過控制巨噬細胞而調(diào)節(jié)創(chuàng)傷愈合的進程，其促進肉芽組織生長并為新生組織提供適宜的自然環(huán)境，其降解產(chǎn)物羥基脯氨酸是機體修復(fù)細胞所必需的氨基酸，為創(chuàng)面修復(fù)提供營養(yǎng)物質(zhì)。膠原蛋白還能貯存、運輸、促進β-成纖維細胞生長因子和轉(zhuǎn)化因子β1等生長因子，而生長因子在組織修復(fù)、創(chuàng)傷愈合中起重要作用。在組織生長修復(fù)、器官再生中起重要作用，并能加速傷口愈合過程。一般情況下，創(chuàng)傷組織中膠原蛋白的含量會反映創(chuàng)傷愈合的程度。有數(shù)據(jù)顯示：給予急性創(chuàng)傷的小鼠不同濃度鹿茸膠原蛋白涂抹，高濃度鹿茸膠原蛋白小鼠的傷口愈合率較高，愈合程度與膠原蛋白的濃度正相關(guān)，且皮膚賴氨酸濃度亦與鹿茸膠原蛋白濃度正相關(guān)。

5.促進田徑運動員疲勞恢復(fù)，提高運動耐力

運動持續(xù)時間越長，強度越大，機體需要的能量就越多。蛋白質(zhì)作為三大產(chǎn)能營養(yǎng)物質(zhì)之一，發(fā)揮著重要的作用。當運動訓(xùn)練失水過多、食欲不佳時，可為運動員補充膠原蛋白、復(fù)合維生素等膳食營養(yǎng)，將有助于提高運動員的能量利用率，增進食欲，改善營養(yǎng)攝入不足，從而緩解體力疲勞，提高運動耐力，增強運動效果。

6.其他方面

有關(guān)文獻指出：當運動員能量消耗過多未得到足夠補充，易形成膳食紊亂，而能量攝入不足常伴發(fā)雌激素水平降低，導(dǎo)致月經(jīng)紊亂和骨質(zhì)疏松，這不僅影響女運動員的生理機能而致運動能力下降，還易導(dǎo)致應(yīng)力性骨折、骨裂而影響女運動員身體健康。膠原蛋白除了能增加蛋白質(zhì)的攝入補充能量不足，還能延長和提高降鈣素的作用時間和強度，能預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松，提高骨密度，對預(yù)防女運動員三聯(lián)綜合征大有裨益。

三、小結(jié)

膠原蛋白具有優(yōu)良的生物學(xué)特性，在多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。如作為醫(yī)學(xué)材料應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的傷口愈合、燒傷修復(fù)等；亦廣泛應(yīng)用于美妝產(chǎn)品中，能起到抗氧化、預(yù)防衰老的作用。膠原蛋白運動食品近年來越來越被運動營養(yǎng)領(lǐng)域所青睞，其在保護田徑運動員骨、關(guān)節(jié)，止血、促進創(chuàng)傷愈合，抗疲勞、增加肌肉力量等方面發(fā)揮重要作用，田徑運動員除了需要科學(xué)持續(xù)性的運動，亦需要個體化補充膠原蛋白運動食品以期達到最佳的生理機能狀態(tài)，獲得更佳的運動競技成績。