酪氨酸提高军事作业效率的研究进展
摘要 酪氨酸是合成儿茶酚胺类神经递质——多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素的氨基酸前体物。大量的动物实验表明，由应激而导致的脑内去甲肾上腺素的损耗往往和作业效率的降低有关。因此，酪氨酸作为一种提高心理和作业效率的营养干预措施正在日益受到重视，并且其在军事作业中的应用也受到关注。本文对酪氨酸的生化特点、生作用以及酪氨酸在提高军事作业效率中的应用等作了综述。
关键词：酪氨酸 膳食补充 作业效率
有关应激对于人体及动物神经行为学后果的实验研究表明，补充酪氨酸在军队持续作战中可能具有提高作业效率的作用。首先，通过动物试验发现睡眠剥夺和各种各样的应激条件会耗竭脑内的去甲肾上腺素。对于人体来说，睡眠剥夺会降低心理状态和作用效率[1]。第二，在大多数情况下，脑内去甲肾上腺素的耗竭是和作业效应降低相联系的。第三，补充酪氨酸能阻止脑内去甲肾上腺素的耗竭及缓解作用效率的下降。人体试验表明，酪氨酸可以缓解由应激所引起的心理状态和作业效率的降低。
1 军事作业对人体的影响
军队作战经常会导致机体产生疲劳、睡眠丧失及处于应激状态，由此产生的机体作业效率的下降会对作战任务的完成产生不利影响[2]。在长期持续作战的部队中，由于作战任务的复杂及疲劳的影响，导致士兵警觉性的降低，这是普遍的现象。
另外，在军队作战中因作息制度紊乱而导致睡眠的丧失，引起警觉性下降。睡眠丧失的程度越重，在完成任务的过程中发生警觉性降低的时间也就越早。睡眠丧失所导致的严重疲劳程度能降低士兵的敏感性，从而导致士兵们认知能力的降低。由于疲劳和睡眠不足，士兵们常常表现出反应迟钝的状态。如果反应迟钝的频率、反应所需的时间增加或个人认知能力的下降更加广泛的话，可能会导致机体极度的疲劳，从而对一些重要的战场环境信息无法及时作出处理。
作战能力是另一个易受疲劳和睡眠丧失影响的方面。Holding的研究发现，疲劳的机体在完成飞行任务时，其注意力下降，反应性亦下降。由于反应迟钝，往往导致反应时间的延长，注意力及作业率下降。因此，极度疲劳的机体可能在长时间内对于各种外界信息缺乏反应能力。
解决好在军队作战中的疲劳作业效率下降的一个可行的方法就是，应用一些安全且较为有效的、能对作业效率和心理状况的降低起调节作用的营养素来缓解疲劳和应激的影响。某些食物和食物替代物的摄入会影响到神经元合成特殊的神经递质以及释放的速率。膳食成分可以通过改变中枢神经系统中用作合成神经递质的基质浓度来影响脑中神经递质的运输。现在美军的“促进作业效率的营养成分研究项目”中把酪氨酸列为一种被确定能促进体力和脑力作业效率的营养成分来加以研究[3]。
2 酪氨酸的来源、生化特点和生理作用
酪氨酸是一种分子量较大的中性氨基酸，广泛存在于大量的食物蛋白之中。同时它可以在肝内被合成，也可以较为少量地在脑内由一种必需氨基酸即苯丙氨酸来转化合成。酪氨酸在动物和植物蛋白食品中都存在，因此摄入富含蛋白质的膳食会提高血浆中的酪氨酸水平。
酪氨酸是合成儿茶酚胺类神经递质——多巴胺、去甲肾上腺素和肾上腺素的前体物，因此酪氨酸对于以它为前体的神经递质的合成和利用有影响。在应激的条件下，当以儿茶酚胺为基质的神经元的传导速率增加时，对于其前体——酪氨酸的需求也相应增加。额外补充酪氨酸促进儿茶酚胺的形成，从而减轻应激而造成的影响[4,5]。动物实验已经表明，酪氨酸可以预防脑内去甲肾上腺素的耗竭，而耗竭的情况往往发生在一些急性的物理应激条件下，如电休克、冷应激等。
对于脑内合成儿茶酚胺类神经递质而言，酪氨酸从血液进入脑中是通过一种特殊的屏障系统来进行的，而这种屏障系统是和其他的中性氨基酸，如亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸等共用的。进入脑中的酪氨酸量取决于和其他中性氨基酸竞争通道的量，即酪氨酸比。当酪氨酸比高时，那么进入脑中的酪氨酸的量就多，这样对于合成儿茶酚胺物质就较为有利，反之亦然。在动物实验中已经证实， 酪氨酸的补充会提高酪氨酸比，从而增加脑内酪氨酸的水平，加速儿茶酚胺类递质的生物合成。因此，当在脑内去甲肾上腺素耗竭或儿茶酚胺类递质不足的情况下，补充酪氨酸会促进高应激条件下的脑内去甲肾上腺素的合成。
3 酪氨酸对于作业效率的影响
目前关于疲劳和睡眠剥夺等作战应激条件所引起的一些不良后果已经进行了很多研究。军队营养研究人员正尝试一种方法[6]即通过在食物中补充酪氨酸来降低反应所需的时间、降低记忆的错误率及提高警觉性和良好的心理状态来克服疲劳所引起的不良的影响。
3.1 动物实验 大量的研究证据表明背外侧的额叶中部的皮质在早期胚胎发育中对于认知能力有重要的作用[7]，且脑内的儿茶酚胺水平和急性应激的神经化学表现及行为学缺陷有关。位于额叶前部皮质的多巴胺神经元被认为和作业记忆能力、应激的反应能力密切相关。在大鼠所进行的一些实验证实，脑内酪氯酸水平的降低会严重影响多巴胺神经元的生理学作用和功能[8]。对大鼠所进行的三种不同的应激状态试验亦引起了大鼠下丘脑去甲肾上腺素和多巴胺水平显著降低。
动物实验证实各种应激会导致脑内去甲肾上腺素的耗竭。通过加强补充儿茶酚胺的前体物酪氨酸，可以避免脑内儿茶酚胺的前体物酪氨酸，可以避免脑内儿茶酚胺水平下降，从而可以减轻因冷应激而造成的记忆功能减退[9]。其他一些学者认为能促进中枢神经系统去甲肾上腺素转运的药物，如单胺氧化酶抑制剂在大鼠的游泳及逃避试验中都能够提高其成功率。另外在小鼠中曾通过膳食限制来研究膳食补充酪氨酸对于认知作业效率和神经化学变化的影响[10]，对于年幼雌性小鼠连续18天的营养供应控制在的日供给量的100%、60%、40%，同时应用水迷宫实验来进行对于小鼠的认知作业效率的评价。供应量为60%标准的小鼠显著地提高了水迷宫实验的成功率，而在供应量为40%标准量的小鼠中却有明显的下降。在供应量为40%标准量但有酪氨酸补充的实验动物组中，水迷宫实验成功率都较高。这些说明了酪氨酸在提高机体的作业效率方面有重要的作用。利用27只雄性大鼠进行的水迷宫实验结果说明，在高原的暴露会严重地降低记忆能力，而补充酪氨酸会得到缓解。酪氨酸对于记忆能力的加强作用可能是酪氨酸对记忆的直接作用、缓解因缺氧而导致的记忆能力迟缓或者是由于酪氨酸的其他的一些中枢或外周的生理功能所致[11]。
这些实验均表明了大鼠体内的去甲肾上腺素浓度下降和作业效率下降有关。因此设想，补充酪氨酸这种去甲肾上腺素的前体物会有效地缓解脑内的去甲肾上腺素因应激而引起的浓度的下降，从而可以阻止或减轻相应的作业效率下降。对于大鼠所做的几个实验也证明了这一点。
3.2 人体研究 有关应激对于脑内儿茶酚胺量的影响及外源性的酪氨酸在应激状况下引起神经化学变化的人体研究资料较少。Banderet和 liebeman[2]报告了人体暴露在高原及冷环境应激下的情况，如果人快速进入低压低氧区，那么其理解和记忆能力会受到损害。酪氨酸作为一种神经递质的前体物，当其在遭受急性应激（如快速进入低压低氧地区）的动物和人体中得到补充的时候，对于行为学具有增强作用。因此认为补充了酪氨酸之后，在减少由于高原作战环境而引起的作业效率下降方面是卓有成效的。另外机体在冷环境应激下的短期的作业效率和记忆能力的降低被认为是和脑内儿茶酚胺水平的下降有关[13-15]。对机体按100mg/kg体重补充酪氨酸的研究试验表明，补充酪氨酸会有助于提高机体对寒冷的耐力，血浆的酪氨酸比约提高一成左右。
军队作战经常会导致疲劳和睡眠丧失。在大鼠的冷游泳应激和电休克试验表明，酪氨酸对于作业效率具有促进作用。同时，酪氨酸似乎在高原及寒冷的应激环境下对于人体的作业效率和心理状况都具有促进作用，这从疲劳和睡眠丧失所引起的应激反应缓解中得以证实[16]。因此在军队作战时，在膳食中补充酪氨酸是较为有利的。因为和疲劳有关的作业效率降低可能和去甲肾上腺耗竭而引起的神经传导减缓有关。因此，当脑内的去甲肾上腺素损耗较大或当机体处于长期应激状态时，为了维持作业效率和应变处理能力，补充酪氨酸就可能具有较大的利用价值。战斗应激可使部队大批减员，因此随之而采取的一些降低应激损伤的措施会较显著地促进军队作战的成功。最近的研究表明，由应激而导致的作业效率降低常常是和脑内的神经递质去甲肾上腺素这一在神经传导束中对应激作出反应的递质的浓 度降低密切相关。酪氨酸是在膳食中所存在的去甲肾上腺素的前体物，在实验室研究中已经证实，补充酪氨酸可以减轻在应激过程中的去甲肾上腺素水平和作业效率的下降。因此，补充酪氨酸可能会有助于在作战过程中预防和应激损伤。以往的报告表明，在士兵中，膳食酪氨酸对于战斗应激反应的缓解是很有用的。如果预先给予酪氨酸，对于作业效率的增强具有促进作用。按150mg/kg体重口服左旋酪氨酸会提高人体血浆酪氨酸的浓度及酪氨酸比，而没有副作用。
4 结语
在军事作业环境的应激和伴有睡眠剥夺的情况下，酪氨酸是一种缓解作业效率下降的有效物质。当人体暴露在物理应激条件而造成脑内的儿茶本酚胺浓度下降时，其作业效率的降低可以通过预先补充儿茶酚胺的前体物酪氨酸来加以缓解。动物研究揭示补充酪氨酸可以降低由于严重的应激状态而引起的生理学和行为学方面的下降。因此对于酪氨酸在应激时的作用及其在不同剂量和时间条件的效应都应该进一步开展研究。
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