肌酸（CREATINE）作為一種能量物質(zhì)，在短時間、大強度運動中起著重要作用，它和磷酸肌酸一起組成磷酸原系統(tǒng)，在APT供能不足時，提供~P，供ADP重新合成ATP，由于ATP不能直接由體外補充（ATP不能透過細胞膜），所以補充能量物質(zhì)的方法要么是補充葡萄糖或其他能源物質(zhì)（最終產(chǎn)生ATP），如脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物等，但這些物質(zhì)要轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP，需要特殊的氧化或無氧酵解過程，時間長，對短時間、大強度的運動項目意義不大。肌酸是一種小分子物質(zhì)，可通過細胞膜進入細胞，因此體外補充肌酸理論上可以提供更多的能量物質(zhì)，提高短時間、大強度的供能能力。過多的肌酸進入細胞還可增加細胞的滲透壓，促使水分進入細胞，這叫細胞增容（cell volumizing），它和水腫不同，后者發(fā)生在細胞外。細胞增容后，給細胞內(nèi)的物質(zhì)代謝提供了足夠的液體環(huán)境和溶劑，有利于蛋白質(zhì)的合成。這可能是肌酸促進肌肉增長的原因之一。
一、內(nèi)源性肌酸的合成與代謝
體內(nèi)肌酸由精氨酸（Arginine）、甘氨酸(Glycine)和蛋氨酸(Methionine)合成。合成部位在肝臟、胰腺和腎臟。首先腎臟中的精氨酸和甘氨酸在精氨酸-甘氨酸瞇基轉(zhuǎn)移酶（AGAT）的作用下，合成胍乙酸（guanidine），胍乙酸再通過血液到肝臟，在肝臟S-腺苷蛋氨酸-胍乙酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶（GAMT）的作用下，甲基化為肌酸。反應(yīng)過程為：
AGAT精氨酸+甘氨酸————>鳥氨酸+胍乙酸
GAMT
S-腺苷蛋氨酸+胍乙酸————>肌酸+S-腺苷同型半胱氨酸
其中精氨酸-甘氨酸瞇基轉(zhuǎn)移酶（AGAT）是體內(nèi)合成肌酸的限速酶，AGAT功能的抑制會影響到肌酸的合成。除肝臟外，胰腺也可合成少量肌酸。人體每天由體內(nèi)合成的肌酸約為2克。
肌肉不能直接合成肌酸，肝臟合成的肌酸通過血液循環(huán)到達肌肉組織，通過特殊的肌酸轉(zhuǎn)運蛋白（載體）進入細胞，和葡萄糖的吸收過程相似。目前肌酸轉(zhuǎn)運蛋白的基因CreaT1和CreaT2已經(jīng)證實,且其染色體定位和DNA測序也已經(jīng)完成，其中CreaT2主要存在于睪丸組織中，而CreaT1則存在于神經(jīng)、心臟、和骨骼肌等組織中。CreaT轉(zhuǎn)運蛋白的活性受多種因素的調(diào)節(jié)，包括底物濃度、跨膜鈉離子梯度、細胞位置和各種激素[18]。一個體重為70公斤的人體內(nèi)肌酸的總量約為120克，其中95%分布于肌肉組織，其他部位如腎臟、大腦、精液中也含有少量。人體血液中肌酸的正常濃度約為 50~100umol/l，骨骼肌中肌酸的正常濃度范圍為60~160mmol/kg?干肌重量，平均為125mmol/kg?干肌重量。約有10%的個體肌肉肌酸水平高于125mmol/kg?干肌重量，這可能是個別人補充肌酸效果不好的原因，因為這些人體內(nèi)肌酸水平本來就很高，再補充也不會提高很多了。
肌酸在進入肌肉細胞后主要（60%）與胞漿中的高能磷酸根（~P）結(jié)合，生成磷酸肌酸（CP），反應(yīng)在肌酸激酶（CK）的作用下完成，可逆，耗能，生成的磷酸肌酸儲存高能磷酸根，用于ATP不足時逆向生成ATP：
CK肌酸+ATP————>磷酸肌酸+ADP
老年人骨骼肌中磷酸肌酸的含量較年輕人低，而骨骼肌總肌酸池不變，這可能與老年人相對缺乏活動，有關(guān)[13]，也可能是老年人體內(nèi)CK活性較低引起的。骨骼肌收縮蛋白不能直接利用CP分解釋放能量，所以，CP不是骨骼肌的最終能量物質(zhì)。近年來的研究發(fā)現(xiàn)肌酸和磷酸肌酸還可組成肌酸——磷酸肌酸能量穿梭系統(tǒng)，將線粒體內(nèi)有氧代謝產(chǎn)生的部分能量轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)內(nèi)，將能量從產(chǎn)能部位轉(zhuǎn)移到能量利用部位。肌酸在肌肉內(nèi)通過非酶促脫水反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為肌酐（CREATININE），是自然衰解過程，無法控制，通過腎臟由尿液排出體外。正常70公斤的男性個體每日肌酐的生成量比較恒定，約有2克肌酸轉(zhuǎn)化為肌酐，與每日內(nèi)源性肌酸生成量大致相當(dāng)。腎功能正常情況下，測定尿肌酐水平可反映體內(nèi)瘦體重（肌肉）情況。
二、運動對肌酸代謝的影響
關(guān)于運動訓(xùn)練對骨骼肌肌酸水平的影響的研究，結(jié)果不盡相同。Karisson等人發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練組的骨骼肌PCr含量高于未訓(xùn)練組[25]。也有報道短跑運動員骨骼肌的肌酸含量明顯高于耐力運動員[24]。也有研究報道并沒發(fā)現(xiàn)大強度或大阻力訓(xùn)練后，人體骨骼肌的Cr和PCr含量有所增加[26-28]。研究表明運動可提高肌肉CK活性，以生成更多的CP，供合成ATP。
三、外源性肌酸的補充與代謝
肌酸雖然可體內(nèi)合成，但體內(nèi)肌酸水平受外源性肌酸的影響而變化。外源性肌酸包括食物攝入和肌酸制劑的補充。肌酸含量高的食物有紅瘦肉（red lean meat）、鮭魚（salmon）、鯡魚、金槍魚（tuna）等。1磅（約454克）紅瘦肉或鮭魚可含肌酸2克。蔬菜中肌酸的含量較低，因此素食者體內(nèi)的肌酸水平相對較低。通過飲食每天可補充約1-2克的肌酸，對于一般人群可一定程度補充體內(nèi)的肌酸池，但如果食物中肌酸含量較低，或?qū)\動人體等肌酸消耗較大的群體則不能滿足需要，因此需要補充肌酸制劑來提高機體供能能力。
2.1外源性肌酸補充的形式和方法
肌酸制劑，目前一般仍是以健身市場較為流行的一水肌酸（CREATINE MONOHYDRATE，CM）為主。肌酸在機體的最大儲備能力為0.3克/公斤體重。目前推薦的一水肌酸的服用方法主要有兩種，一種是沖擊法：20克/天（或0.3克/kg?體重?天），持續(xù)5-7天，然后3-5克/天（或0.03克/kg?體重?天），持續(xù)1周-6個月[9]。另一種方法就是沒有沖擊期，即一直用維持量3-5克（或0.03克/kg?體重）/天，持續(xù)4周[16]。還有一種方法叫循環(huán)服用法(cycle)，沖擊期5-7天，維持期6周，然后完全停止服用肌酸2-3周，重復(fù)。
2.2外源性肌酸補充對體內(nèi)肌酸濃度的影響
短時間補充肌酸（15-30克/天，5-7天）可使總肌酸池增加15-30%，磷酸肌酸增加10-40%[3]。研究報道人體補充低于1克的肌酸對血漿肌酸濃度僅產(chǎn)生輕微增高，而補充5克CM可使平均體重為76-87公斤的受試者血漿肌酸濃度在1小時后自50-100umol/l升高到795±104umol/l。為維持較高的血漿濃度（1000umol/l），一般需反復(fù)多次（4-6次/天）補充[10]。骨骼肌從血液中攝取肌酸有一個飽和過程，當(dāng)達到或接近骨骼肌肌酸的最大濃度（160mmol/kg?干肌重量）后，肌肉就不再從血液中攝取肌酸了，過多的肌酸將通過腎臟從尿液中排出。研究發(fā)現(xiàn)補充肌酸（5克/次；4~6次/天）的第一天，肌酸的吸收率最高，在開始補充肌酸的前3天，隨尿排出的肌酸分別占補充量的40%、61%和68%，一周后，幾乎每天補充的所有肌酸均隨尿液排出[ 10]。但有研究表明每天補充肌酸0.3克/kg?體重，6天后將補充量降為0.03克/kg?體重，連續(xù)4周，仍能保持骨骼肌較高的肌酸含量[14]。
體外補充肌酸可加速體內(nèi)肌酸的代謝，表現(xiàn)為血清肌酐水平升高，骨骼肌CK活性升高，但很短暫，因為腎臟可調(diào)節(jié)肌酐排泄率，促進肌酐的排泄。
四、肌酸補充對運動能力的影響
體外補充肌酸可提高血液和骨骼肌中的肌酸濃度，理論上可提高機體運動能力和供能能力，對力量性和速度性運動項目，尤其是短時間、大強度以磷酸源系統(tǒng)功能為主的項目如短跑、舉重跳遠等有幫助，對混合性供能項目如各種球類也有幫助，但對耐力項目影響不大[1]。Jowko E等人研究發(fā)現(xiàn)肌酸組、肌酸/HMB組對力量訓(xùn)練個體肌肉力量分別比安慰劑組增加37.5、39.1和51.9公斤[11]。Nissen SL等篩選了1967-2001年間符合入選條件（研究周期至少在3周，每周力量訓(xùn)練至少2次）的同行評審(peer reviewed)研究，發(fā)現(xiàn)其中250多種飲食補劑中只有6種有超過2篇滿足條件的研究支持。其中肌酸有18篇滿足條件的研究支持，平均質(zhì)量得分（average quality score）為36.4%，這些研究大都發(fā)表于1967-2001年間的與運動有關(guān)的雜志上。平均研究周期為7.5周。結(jié)論是補充肌酸和安慰劑相比還可使平均肌肉力量凈增加1.09%/周（安慰劑處理，p<0.001），凈力量增加的效果因子為0.36（p<0.001）[12]。從肌肉運動的形式上來看，補充肌酸對等張收縮力量有較大影響，而不管運動項目、性別和年齡。對等動收縮的影響則比較模糊，而對等長收縮的作用證據(jù)支持較少[9]。
五、肌酸補充對身體成分的影響
大多數(shù)研究認為，短期的肌酸補充（每天20-25克，7天）可使體重增加0.7-1.6公斤[3]。Jowko E等人研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)3周力量訓(xùn)練（3小時/周）后，經(jīng)生物電子阻抗分析（BIA），肌酸組和肌酸/HMB結(jié)合分別比安慰劑組瘦體重增加0.92和1.54公斤[11]。Nissen SL等報道肌酸補充可使瘦體重平均凈增加0.36%/周（安慰劑處理，p<0.001），瘦體重凈增加的效果因子（ES，effective size）為0.26[12]。肌酸為小分子，有滲透活性，從細胞外或循環(huán)中進入細胞時同時帶入水分，因此細胞內(nèi)高肌酸水平會使體液重新分布。這叫細胞增容（cell volumizing）。它和水腫不同，后者發(fā)生在細胞外。細胞增容的結(jié)果是使細胞體積增加，使肌肉外型看起來比較飽滿、腫脹，同時體重增加，這是短期效應(yīng)。長期看來，細胞內(nèi)充足的水環(huán)境也為細胞內(nèi)的物質(zhì)代謝，如蛋白合成提供足夠的溶劑和環(huán)境，有利于蛋白質(zhì)的合成。這可能是補充肌酸能增加肌肉力量的原因之一。最近有人研究發(fā)現(xiàn)補充肌酸后瘦體重增加的機制可能是由包含胰島素樣生長因子（IGF）和4E-BP1（真核細胞始動因子-4e結(jié)合蛋白1）的信使旁路介導(dǎo)的。補充肌酸5天后（20克/天），骨骼肌安靜狀態(tài)下比對照組表達更多的IGF-1 mRNA（+30%，P<0.05）和IGF-2 mRNA(+40%，P=0.054)，補充肌酸結(jié)合運動后24小時后4E-BP1明顯高于安慰劑組[23]。
六、影響肌酸補充效果的物質(zhì)
5.1胰島素
胰島素可促進肌肉自血液中吸收肌酸，因此各種刺激機體胰島素分泌的物質(zhì)均用來與肌酸一起服用，如葡萄糖、a-硫辛酸、4-羥基異亮氨酸、唯它高（VITARGO）、鉻等。
研究表明，在每天補充20克肌酸的同時，補充葡萄糖（380克/天），共5天，其肌肉中肌酸的含量比單純補充肌酸高10%[29,30]。另一項研究表明，每次5克肌酸，30分鐘后補充93克簡單碳水化合物，每天4次，5天后肌肉總肌酸水平增加比單純服用肌酸組多60%。同時尿液中肌酸的排泄量相應(yīng)減少[22]。
5.2研究表明在含碳水化合物的肌酸中添加一定的蛋白質(zhì)可使補充效果增加一倍。這些對那些對一水肌酸反應(yīng)不好，或者鍛煉后需要進食高碳水化合物的人群特別有效。
5.3另外研究表明，當(dāng)肌酸與酒精同時使用時，酒精可抑制肌酸激酶一級反應(yīng)常數(shù)K，使肌肉中磷酸肌酸生成速率下降，為肌肉提供的ATP減少，肌肉在運動中容易疲勞，因此應(yīng)避免同時服用酒精[4]。
5.4研究表明，同安慰組相比，肌酸組的肌肉恢復(fù)時間縮短了5%，咖啡因組延長了10%，而肌酸+咖啡因組無明顯差異，表明補充肌酸同時，喝咖啡不利于肌酸的作用。但其確切機制有待進一步研究[4]。
5.5近年來有研究表明肌酸和羥甲基丁酸鹽（HMB）——一種亮氨酸的體內(nèi)代謝物一同服用，對增加肌肉力量和瘦體重有協(xié)同作用，兩者盡管作用機制不同。其他如谷氨酰胺、牛黃酸等也和肌酸有協(xié)同作用。
七、補充肌酸的副作用
6.1首先，目前市售的肌酸制劑一般為化學(xué)合成法生產(chǎn)出來，其純度要求非常高，達99.9%。因為含有雜質(zhì)會對身體造成危害，因此首先要選擇純度高的肌酸產(chǎn)品。
6.2從目前來看，有報道服用肌酸引起抽筋、脫水、腹瀉、眩暈、熱相關(guān)疾病、血容量減少、電解質(zhì)紊亂等副作用，同時多補充水可緩解部分現(xiàn)象發(fā)生。
6.3過多的肌酸以及肌酸代謝產(chǎn)物均由腎臟排泄，一定程度上會加重腎臟負擔(dān)。有報道10周2.0克/公斤體重（常規(guī)沖擊量為1.5克/公斤體重）的肌酸補充引起大鼠腎臟血流量（RPF）和腎小球濾過率（GFR）顯著下降[21]。但對正常健康年輕人，常規(guī)劑量肌酸補充不會對健康造成危害。但腎功能不良的人應(yīng)慎服肌酸。
6.4研究報道補充肌酸抑制動物內(nèi)源性肌酸的合成。李斌等研究分別用相當(dāng)于人體1/2（0.75克/kg?體重）、1（1.5克/kg?體重；沖擊量）、2（3.0克/kg?體重；大劑量）、4（6.0克/kg?體重；超大劑量）倍沖擊量的肌酸給大鼠灌胃，4周后發(fā)現(xiàn)各組大鼠腎臟肌酸合成的限速酶——AGAT活性均顯著降低，補充肌酸的劑量越大，大鼠腎臟AGAT活性降低就越明顯。補充超大劑量肌酸的大鼠，其腎臟AGAT活性僅為正常大鼠的30%，因此超大劑量補充肌酸極有可能顯著降低內(nèi)源性肌酸的生物合成[5]。進一步研究顯示，大劑量（3.0克/kg?體重）補充肌酸可在短期內(nèi)（12小時）抑制大鼠腎臟和胰臟的AGAT活性，使胍乙酸生成量明顯減少。補充肌酸0.5~1天內(nèi)，AGAT活性下降幅度最大，補充時間越長，AGAT活性抑制越明顯，胍乙酸生成越少[6]。對于運動訓(xùn)練結(jié)合肌酸補充的研究也表明，補充相當(dāng)于人體沖擊量（1.5克/kg?體重）和超大劑量（6.0克/kg?體重）肌酸15天后同樣運動大鼠腎臟AGAT活性和肝臟胍乙酸含量明顯下降（P<0.01）[7]。即使對于目前常規(guī)推薦的沖擊量服用方法（0.3克/公斤體?天）7天后及以后的維持量（0.03克/公斤體重?天）1個月、2個月后安靜大鼠腎臟AGAT活性均顯著下降（P<0.01）。其可能是安靜個體對肌酸的需要量較少，至于常規(guī)沖擊法（沖擊期+維持期）是否抑制運動個體的內(nèi)源性肌酸的合成，還有待進一步的研究證實[31]。這些都說明補充肌酸要適時適量，不可大劑量長時間服用，更不應(yīng)超大劑量服用肌酸，即使對常規(guī)推薦沖擊法也要慎重使用。但至于在人體是否有同樣的抑制現(xiàn)象尚有待進一步的科學(xué)研究證實，但安靜個體不宜服用外源性肌酸，至少不要使用沖擊法！體外補充肌酸對內(nèi)源性肌酸生物合成的抑制作用表現(xiàn)為反饋性抑制，其變化是否會在停止補充肌酸后消失？目前人體試驗尚有待進一步證實，但動物實驗表明停止補充肌酸后，AGAT活性可恢復(fù)到正常狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)大劑量（3.0克/kg?體重）補充肌酸一周后，大鼠下降的腎臟AGAT活性可在停止補充肌酸后8天內(nèi)恢復(fù)正常；補充肌酸引起的腎臟和肝臟胍乙酸含量下降也分別于停止補充后4天和8天內(nèi)恢復(fù)正常。表明大劑量、短時間補充肌酸對內(nèi)源性肌酸合成的抑制作用可在除去抑制因素后較短時間內(nèi)得到逆轉(zhuǎn)[8]。周期性循環(huán)服肌酸，給機體的內(nèi)源性肌酸的合成酶系統(tǒng)足夠的時間來恢復(fù)，理論上可減輕這種副作用，得到較好的效果。
