肌酸（CREATINE）作為一種能量物質，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，在APT供能不足時，提供~P，供ADP重新合成ATP，由於ATP不能直接由體外補充（ATP不能透過細胞膜），所以補充能量物質的方法要麼是補充葡萄糖或其他能源物質（最終產生ATP），如脂肪、蛋白質、碳水化合物等，但這些物質要轉變為ATP，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，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，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，後者發生在細胞外。細胞增容後，給細胞內的物質代謝提供了足夠的液體環境和溶劑，有利於蛋白質的合成。這可能是肌酸促進肌肉增長的原因之一。
一
、內源性肌酸的合成與代謝
體內肌酸由精氨酸（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-甲基轉移酶（GAMT）的作用下，甲基化為肌酸。反應過程為：
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-甘氨酸瞇基轉移酶（AGAT）是體內合成肌酸的限速酶，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到達肌肉組織，通過特殊的肌酸轉運蛋白（載體）進入細胞，和葡萄糖的吸收過程相似。目前肌酸轉運蛋白的基因CreaT1和CreaT2已經證實,且其染色體定位和DNA測序也已經完成，其中CreaT2主要存在於睪丸組織中，而CreaT1則存在於神經、心臟、和骨骼肌等組織中。CreaT轉運蛋白的活性受多種因素的調節，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公斤的人體內肌酸的總量約為120克，其中95%分佈於肌肉組織，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範圍為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於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後主要（60%）與胞漿中的高能磷酸根（~P）結合，生成磷酸肌酸（CP），反應在肌酸激酶（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，用於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[13]，也可能是老年人體內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。近年來的研究發現肌酸和磷酸肌酸還可組成肌酸——磷酸肌酸能量穿梭系統，將線粒體內有氧代謝產生的部分能量轉移到細胞質內，將能量從產能部位轉移到能量利用部位。肌酸在肌肉內通過非酶促脫水反應，轉化為肌酐（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恆定，約有2克肌酸轉化為肌酐，與每日內源性肌酸生成量大致相當。腎功能正常情況下，測定尿肌酐水平可反映體內瘦體重（肌肉）情況。
二、運動對肌酸代謝的影響
關於運動訓練對骨骼肌肌酸水平的影響的研究，結果不盡相同。Karisson等人發現訓練組的骨骼肌PCr含量高於未訓練組[25]。也有報道短跑運動員骨骼肌的肌酸含量明顯高於耐力運動員[24]。也有研究報道並沒發現大強度或大阻力訓練後，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
肌酸雖然可體內合成，但體內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，對於一般人群可一定程度補充體內的肌酸池，但如果食物中肌酸含量較低，或對運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，一種是衝擊法：20克/天（或0.3克/kg‧體重‧天），持續5-7天，然後3-5克/天（或0.03克/kg‧體重‧天），持續1周-6個月[9]。另一種方法就是沒有衝擊期，即一直用維持量3-5克（或0.03克/kg‧體重）/天，持續4周[16]。還有一種方法叫循環服用法(cycle)，衝擊期5-7天，維持期6周，然後完全停止服用肌酸2-3周，重複。
2.2外源性肌酸補充對體內肌酸濃度的影響
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於1克的肌酸對血漿肌酸濃度僅產生輕微增高，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小時後自50-100umol/l升高到795±104umol/l。為維持較高的血漿濃度（1000umol/l），一般需反覆多次（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，當達到或接近骨骼肌肌酸的最大濃度（160mmol/kg‧干肌重量）後，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。研究發現補充肌酸（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%，一周後，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天後將補充量降為0.03克/kg‧體重，連續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肌酸的代謝，表現為血清肌酐水平升高，骨骼肌CK活性升高，但很短暫，因為腎臟可調節肌酐排泄率，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等人研究發現肌酸組、肌酸/HMB組對力量訓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（研究週期至少在3周，每週力量訓練至少2次）的同行評審(peer
reviewed)研究，發現其中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，平均質量得分（average
quality
score）為36.4%，這些研究大都發表於1967-2001年間的與運動有關的雜誌上。平均研究週期為7.5周。結論是補充肌酸和安慰劑相比還可使平均肌肉力量淨增加1.09%/周（安慰劑處理，p<0.001），淨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支持較少[9]。
五、肌酸補充對身體成分的影響
大多數研究認為，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等人研究發現，經3周力量訓練（3小時/周）後，經生物電子阻抗分析（BIA），肌酸組和肌酸/HMB結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淨增加0.36%/周（安慰劑處理，p<0.001），瘦體重淨增加的效果因子（ES，effective
size）為0.26[12]。肌酸為小分子，有滲透活性，從細胞外或循環中進入細胞時同時帶入水分，因此細胞內高肌酸水平會使體液重新分佈。這叫細胞增容（cell
volumizing）。它和水腫不同，後者發生在細胞外。細胞增容的結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。長期看來，細胞內充足的水環境也為細胞內的物質代謝，如蛋白合成提供足夠的溶劑和環境，有利於蛋白質的合成。這可能是補充肌酸能增加肌肉力量的原因之一。最近有人研究發現補充肌酸後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結合蛋白1）的信使旁路介導的。補充肌酸5天後（20克/天），骨骼肌安靜狀態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)，補充肌酸結合運動後24小時後4E-BP1明顯高於安慰劑組[23]。
六、影響肌酸補充效果的物質
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分鐘後補充93克簡單碳水化合物，每天4次，5天後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可使補充效果增加一倍。這些對那些對一水肌酸反應不好，或者鍛煉後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，當肌酸與酒精同時使用時，酒精可抑制肌酸激酶一級反應常數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，喝咖啡不利於肌酸的作用。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）——一種亮氨酸的體內代謝物一同服用，對增加肌肉力量和瘦體重有協同作用，兩者儘管作用機制不同。其他如谷氨酰胺、牛黃酸等也和肌酸有協同作用。
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合成法生產出來，其純度要求非常高，達99.9%。因為含有雜質會對身體造成危害，因此首先要選擇純度高的肌酸產品。
6.2從目前來看，有報道服用肌酸引起抽筋、脫水、腹瀉、眩暈、熱相關疾病、血容量減少、電解質紊亂等副作用，同時多補充水可緩解部分現象發生。
6.3過多的肌酸以及肌酸代謝產物均由腎臟排泄，一定程度上會加重腎臟負擔。有報道10周2.0克/公斤體重（常規衝擊量為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，常規劑量肌酸補充不會對健康造成危害。但腎功能不良的人應慎服肌酸。
6.4研究報道補充肌酸抑制動物內源性肌酸的合成。李斌等研究分別用相當於人體1/2（0.75克/kg‧體重）、1（1.5克/kg‧體重；衝擊量）、2（3.0克/kg‧體重；大劑量）、4（6.0克/kg‧體重；超大劑量）倍衝擊量的肌酸給大鼠灌胃，4周後發現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（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，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]。對於運動訓練結合肌酸補充的研究也表明，補充相當於人體衝擊量（1.5克/kg‧體重）和超大劑量（6.0克/kg‧體重）肌酸15天後同樣運動大鼠腎臟AGAT活性和肝臟胍乙酸含量明顯下降（P<0.01）[7]。即使對於目前常規推薦的衝擊量服用方法（0.3克/公斤體‧天）7天後及以後的維持量（0.03克/公斤體重‧天）1個月、2個月後安靜大鼠腎臟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，至於常規衝擊法（衝擊期+維持期）是否抑制運動個體的內源性肌酸的合成，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，更不應超大劑量服用肌酸，即使對常規推薦衝擊法也要慎重使用。但至於在人體是否有同樣的抑制現象尚有待進一步的科學研究證實，但安靜個體不宜服用外源性肌酸，至少不要使用衝擊法！體外補充肌酸對內源性肌酸生物合成的抑製作用表現為反饋性抑制，其變化是否會在停止補充肌酸後消失？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後，AGAT活性可恢復到正常狀態。研究發現大劑量（3.0克/kg‧體重）補充肌酸一周後，大鼠下降的腎臟AGAT活性可在停止補充肌酸後8天內恢復正常；補充肌酸引起的腎臟和肝臟胍乙酸含量下降也分別於停止補充後4天和8天內恢復正常。表明大劑量、短時間補充肌酸對內源性肌酸合成的抑製作用可在除去抑制因素後較短時間內得到逆轉[8]。週期性循環服肌酸，給機體的內源性肌酸的合成酶系統足夠的時間來恢復，理論上可減輕這種副作用，得到較好的效果。