肠道如何吸收水、盐和碳水:耐力营养的生理学

为什么钠能帮助吸收水分、为什么要把葡萄糖和果糖混在一起,以及长距离比赛中肠胃问题从何而来——我们来拆解吸收的生理学。

MB
Maxim Belyaev

你可以喝下一杯配方完美的饮料,但如果肠道来不及把它吸收,就没有意义:液体只会在肚子里晃荡,而不会流向正在工作的肌肉。吸收并不是"胃的魔法",而是一门相当具体的生理学,凡是跑步超过一小时的人都值得了解。让我们弄清钠、水和碳水是如何联系在一起的,以及为什么运动营养几乎所有的规则都从这一联系中生长出来。

钠把葡萄糖和水一起拽进去

小肠里最主要的"主力"是转运蛋白 SGLT1(钠-葡萄糖协同转运体)。它只有连同两个钠离子才会抓住一个葡萄糖(或半乳糖)分子,并把它们一举拖进肠上皮细胞(肠细胞)内部。这就是所谓的继发性主动转运:SGLT1 本身不消耗能量,它"搭乘"钠的梯度前行。

而这个梯度是由另一个泵造出来的——位于细胞另一侧(基底外侧)的钠钾 ATP 酶。它把钠泵出去,在细胞内部维持钠的短缺,而正是这种浓度差使 SGLT1 的工作成为可能。

补水的关键就藏在这里。当钠和葡萄糖进入细胞时,便顺着渗透梯度被它们拉着走。说得简单些:水跟着盐走。纯水吸收得又慢又勉强;而与钠和葡萄糖一起的水,则吸收得又快又高效。因此补液溶液里总是既含盐又含糖:这不是营销,而是对 SGLT1 机制的直接利用。

为什么"葡萄糖 + 果糖"效果更好

果糖在这套机制里是另一回事。它经由 SGLT1 吸收,而是通过自己的转运体 GLUT5——以易化扩散的方式,不需要钠的参与。在从细胞进入血液的出口处,葡萄糖和果糖都使用共同的转运体 GLUT2

其中的实践意义极大。任何转运体都有其通量上限——"入口处的堵车"。如果你只装载葡萄糖,就会撞上 SGLT1 的天花板,多余的碳水只会留在肠腔里。而葡萄糖和果糖走的是不同的路(分别是 SGLT1 和 GLUT5),彼此互不干扰。让这两条路线并行工作,身体每小时吸收的碳水总量就比只靠葡萄糖时更多。"多重转运"凝胶,以及葡萄糖(或麦芽糊精)加果糖的混合物,其整个理念便来源于此。

肠胃问题从何而来

大多数营养素在空肠(jejunum)被吸收——这是吸收的主要区段。十二指肠更多负责铁、钙、镁和脂溶性维生素,回肠负责维生素 B12 和胆汁酸。但碳水和水恰恰是空肠的分内之事,而它的能力并非无限。

比赛中会出什么问题:

  • 溶液太浓。 如果饮料是高渗的(糖多水少),渗透作用就会与你作对:水会身体流向肠腔,去稀释里面的内容物。结果就是——沉重感、咕噜声、腹泻。
  • 单个转运体超负荷。 一次摄入大量纯葡萄糖——SGLT1 应付不过来,没被吸收的碳水在细菌作用下发酵,由此产生胀气和绞痛。
  • 未经训练的肠道。 吸收是一种可适应的功能。如果你在训练中从不进食,那么起跑时系统根本没为负荷做好准备。

如何在实践中运用

  • 别忘了钠。 饮料里的盐不仅关乎随汗液的流失,也关乎水和葡萄糖吸收机制本身。没有钠的水吸收得更差。
  • 混合碳水来源。 寻找含有葡萄糖/麦芽糊精 + 果糖组合的产品,而不是只含一种糖的——这样就能绕过 SGLT1 的天花板。
  • 留意浓度。 让溶液更接近等渗(参考值——碳水浓度 < 约 8%)。太"稠"的凝胶要就着水吞下。
  • 训练肠道(gut training)。 在长距离训练中,按照你为比赛所计划的同样方式,有规律地进食和饮水。肠道会适应——转运体的数量和耐受度都会提升。
  • 提前测试。 所有产品都只在训练中试用。比赛当天不是做实验的地方。

要点

  • SGLT1 连同两个钠离子把葡萄糖拽进细胞;为此提供能量的是钠钾 ATP 酶
  • 水通过渗透跟随钠和葡萄糖——因此盐 + 糖比纯水更易被吸收,也更能留住液体。
  • 葡萄糖和果糖走不同的通路(SGLT1 和 GLUT5),所以两者的混合物比单独的葡萄糖吸收得更好。
  • 吸收的主要区段是空肠,而它的通量有限。
  • 肠胃问题多半来自补给太浓、超负荷和未经训练的肠道——而这一切都是可以管理的。

来源:NCBI Bookshelf — Physiology, Nutrient Absorption. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK597379/