能量代謝恢復加速
在運動過程中，尤其是高強度的力量訓練或者長時間的耐力訓練后，肌肉細胞內的能量代謝系統會受到影響。三磷酸腺苷（ATP）和磷酸肌酸（PCr）系統是肌肉在短時間、高強度運動中主要的能量供應來源。運動后，這些能量物質的儲備會減少，而一水肌酸可以加速它們的恢復。
當肌肉中的肌酸儲備充足時，它能夠更有效地將磷酸基團傳遞給二磷酸腺苷（ADP），快速重新合成 ATP。這就像給能量代謝系統一個 “快速充電” 的過程，使得肌肉細胞能夠更快地恢復到正常的能量水平。例如，在進行一組高強度的深蹲訓練后，補充了一水肌酸的肌肉可以在更短的時間內恢復能量，為下一組訓練或者后續的活動做好準備。
肌肉蛋白合成促進
運動后的肌肉恢復離不開肌肉蛋白的合成，因為這是修復和增長肌肉的關鍵過程。一水肌酸可以通過多種方式刺激肌肉蛋白合成。首先，它能夠調節細胞內的滲透壓，使肌肉細胞吸收更多的水分而膨脹。這種細胞膨脹是啟動肌肉蛋白合成信號通路的重要刺激因素。
其次，一水肌酸可以直接或間接影響一些與肌肉生長相關的基因表達和信號分子。例如，它可能激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路，該通路在調節蛋白質合成方面起著關鍵作用。通過促進肌肉蛋白合成，肌酸有助于修復運動過程中受損的肌肉纖維，使肌肉更快地恢復力量和體積。在力量訓練后的恢復階段，補充肌酸的人群肌肉蛋白合成率可能會比未補充者提高 20% - 30% 左右。
減少肌肉損傷和炎癥反應
劇烈運動后，肌肉可能會出現微小的損傷，同時引發炎癥反應。一水肌酸可以在一定程度上減輕這種肌肉損傷和炎癥。它可能通過增強肌肉細胞的穩定性和抗損傷能力來減少損傷的發生。
從炎癥角度看，肌酸可以調節炎癥細胞因子的釋放。例如，它可以抑制一些促炎細胞因子如白細胞介素 - 1β（IL - 1β）和腫瘤壞死因子 - α（TNF - α）的產生，同時可能促進抗炎細胞因子如白細胞介素 - 10（IL - 10）的分泌。這樣的炎癥調節作用有助于創造一個更有利于肌肉恢復的環境，減少肌肉酸痛和腫脹，縮短恢復時間。
促進恢復期間的肌肉血液循環
良好的血液循環對于肌肉恢復至關重要，它可以為肌肉提供氧氣、營養物質（如氨基酸、葡萄糖等），同時帶走代謝廢物（如乳酸、二氧化碳等）。一水肌酸可能通過改善肌肉的血液灌注來促進恢復。
雖然具體機制尚未完全明確，但有研究表明，肌酸可能對血管內皮細胞有一定的調節作用，促進血管舒張，增加血液流量。在肌肉恢復期間，充足的血液供應可以加速營養物質的輸送和代謝廢物的清除，從而提高肌肉恢復的效率。
