補(bǔ)充蝦青素對人體急性大強(qiáng)度運(yùn)動后代謝組學(xué)的影響

郭新明，吳麗君，孫 卓，趙 靜

研究證實：自由基是許多生理與病理過程的調(diào)節(jié)因子[1,2]。它以活性氧(reactive oxygen species，ROS)和活性氮(RNS)為信使調(diào)節(jié)機(jī)體的各種生物反應(yīng)過程，包括基因表達(dá)、血管生成、先天性免疫、細(xì)胞程序性衰老和死亡等[3,4]。

在大強(qiáng)度運(yùn)動過程中，肌肉組織對氧的需求量急劇增加，線粒體電子漏產(chǎn)生增加與激活的黃嘌呤途徑都加劇了自由基的產(chǎn)生[5]。體內(nèi)過量的自由基會導(dǎo)致冠心病(atherosclerosis)、糖尿病(diabetes)、白內(nèi)障(cataract)、衰老(aging)以及癌癥(cancer)等疾病[6,7]。已有學(xué)者以動物和人為研究對象，對番茄紅素、原花青素、中藥提取物等天然抗氧化物消除由運(yùn)動產(chǎn)生的自由基進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示它們皆具有消除由運(yùn)動產(chǎn)生的自由基的作用[8]。

蝦青素(ASTA)作為新一代抗氧化物，是一種鏈斷裂型抗氧化劑，具有極強(qiáng)的抗氧化及健康促進(jìn)作用，如預(yù)防視力疲勞、改善皮膚代謝、保護(hù)免疫系統(tǒng)等[9]。在運(yùn)動科學(xué)領(lǐng)域，蝦青素還具有緩解運(yùn)動疲勞、增加肌肉力量和肌肉耐力、減輕由劇烈運(yùn)動引起的肌肉內(nèi)炎癥反應(yīng)等作用[10,11]。本研究采用核磁共振(1H-NMR)代謝組學(xué)技術(shù)，研究補(bǔ)充蝦青素對人體在安靜狀態(tài)下以及急性大強(qiáng)度運(yùn)動后血漿小分子代謝物的影響，試圖從代謝角度闡明蝦青素抗氧化并對運(yùn)動機(jī)體機(jī)能產(chǎn)生影響的作用途徑與機(jī)理。

1 受試對象與方法

1.1 受試對象與分組

選取體育學(xué)院2016級體育教育專業(yè)8名男生為受試對象，其基本狀況如下表所示。8名受試者均經(jīng)過常規(guī)體檢、病史詢問，排除重大疾病史、近期上呼吸道感染和心血管病史，且受試者近期均未服用番茄紅素、原花青素、維生素E、維生素C、紅景天和黃芩等自由基清除劑及中藥補(bǔ)劑。

表1 受試者基本狀況一覽表(n=8)

1.2 實驗儀器與試劑

選用瑞典產(chǎn)Monark874E定量負(fù)荷功率自行車完成急性大強(qiáng)度運(yùn)動；選用TGL-16 高速臺式冷凍離心機(jī)，XW-80A渦旋混合器、Brucker600-MH2 AVACNCE Ⅲ NMR譜儀(600.13 NIH2 proton frengnency，布魯克公司，德國)、D2O(重水，默克試劑公司，美國)、PBS(phosphate buffer saline)緩沖液等完成代謝組學(xué)測定。實驗用蝦青素選用湖北雅仕達(dá)生物技術(shù)有限公司艾詩特蝦青素軟膠囊500mg/粒(每粒含蝦青素≥4mg，鄂食健字：2012第0014號)。

1.3 運(yùn)動方案

受試者全力蹬騎功率30s×3/間歇3min，負(fù)荷為0.075kg/kg體重[12]。蹬騎前根據(jù)受試者身高等調(diào)節(jié)腳帶扣等，適應(yīng)性蹬騎1min后正式開始。測試人員發(fā)出口令，受試者用全力蹬騎30s。完成后休息3min。循環(huán)3次[8]。

1.4 實驗設(shè)計

所有受試者實驗前已被告知實驗流程及注意事項。受試者承諾遵守實驗規(guī)則，試驗期間正常作息，無酗酒、熬夜等不良生活習(xí)慣。試驗期間如有生病等意外情況立即退出實驗。

(1)實驗第1天，所有受試者于清晨空腹第一次肘靜脈采血，標(biāo)為E1；當(dāng)晚21:00第一次服用蝦青素3粒，即12mg蝦青素。以后每晚同一時間服用，連續(xù)服用35d。

(2)實驗第29天，所有受試者于清晨空腹第二次采血，標(biāo)為E2；采完血進(jìn)行蹬騎功率自行車運(yùn)動。在運(yùn)動后即刻、1h分別采血，標(biāo)為E3、E4。

(3)實驗第30天，所有受試者清晨空腹進(jìn)行第五次采血，標(biāo)為E5。

(4)實驗第36天，所有受試者清晨空腹進(jìn)行第六次(最后一次)采血，標(biāo)為E6。

1.5 樣本收集、保存與處理

每次采集肘靜脈血5mL，置于含肝素鈉抗凝管內(nèi)，經(jīng)6 000r/min離心30min后，取上清液(血漿)1mL置于干凈的EP管內(nèi)，-80℃冰箱保存待測。

1.6 NMR數(shù)據(jù)采集與處理

樣品處理：將血漿樣品放置于冰水混合物中解凍后，取450uL到容量為2mL的EP管中，加入900uL甲醇。渦旋2min使之充分反應(yīng)，再放入TGL-16高速臺式冷凍離心機(jī)中4℃、13 000r/min離心30min。離心后取900uL上清液到容量5mL的EP管中，經(jīng)氮吹儀空氣源吹干后加入600uL PBS緩沖液在超聲清洗器作用下復(fù)溶。待充分溶解后取550uL加入內(nèi)徑為5mm的核磁管，標(biāo)記好，4℃保存，待測。

NMR序列設(shè)置：將放有樣品的核磁管進(jìn)行1H-NMR檢測，采用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)脈沖序列。CPMG脈沖序列的優(yōu)點是可以壓制水峰及大分子物質(zhì)信號，從而增加樣品中小分子物質(zhì)敏感性。自旋弛豫延遲320ms，自由感應(yīng)衰減64K數(shù)據(jù)點，譜寬8KHz，64次掃描。

NMR數(shù)據(jù)處理：得到樣本的核磁信號后，使用MestReNova軟件(Mesterlab Research, Santiago de compostella, Spain)對圖譜進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，再調(diào)整基線、校正相位。以TSP(total suspended particulate)的化學(xué)位移為基準(zhǔn)校正1H-NMR譜圖的位移。對0.5ppm～9ppm的圖譜進(jìn)行等寬度分割，切除4.5到6.2的水峰信號，再分段積分后將積分值保存于Excel中，將數(shù)據(jù)歸一化處理后進(jìn)行多元統(tǒng)計分析。用SIMCA-P11.0(Umetric，Sweden)對積分值進(jìn)行中心化與規(guī)格化后，對其進(jìn)行PLS-DA、OPLS-DA分析，最終結(jié)合p值與VIP值找出差異代謝物。

2 結(jié)果

2.1 受試者血漿小分子代謝物的1H-NMR代謝圖譜指認(rèn)

本實驗所采集的1H-NMR圖譜如圖1，結(jié)合文獻(xiàn)對其進(jìn)行小分子物質(zhì)指認(rèn)[13,14]，結(jié)果如表2。指認(rèn)出的物質(zhì)主要有：有機(jī)酸(包括檸檬酸、乳酸、醋酸、肌酸、乙酰乙酸等)；氨基酸(包括谷氨酸、半胱氨酸、亮氨酸、纈氨酸、酪氨酸等)；葡萄糖、肉毒堿、脂質(zhì)等。

2.2 受試者不同時期相比較的血清生物代謝標(biāo)志物

將MestRenova軟件處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入SIMCA-P軟件中，采用PLS-DA方法進(jìn)行分析，得到得分圖(圖2A)，用OPLS-DA分析得到載荷圖(圖2B)。得分圖中每一個點代表一個樣本。所含物質(zhì)含量越相同的樣本位置上越接近，因此，圖中同一組的樣本距離較近，甚至發(fā)生重疊，而不同組的樣本距離較遠(yuǎn)，分布在不同區(qū)域。

載荷圖中每個點代表一種小分子物質(zhì)。VIP值越大的點(即離原點越遠(yuǎn)的點)對受試者不同時期的血漿樣本分離貢獻(xiàn)越大。PLS-DA模型質(zhì)量驗證用R2和Q2兩個參數(shù)分別表示模型的解釋能力和預(yù)測能力。經(jīng)過200次驗證得到模型交叉驗證分析圖(圖2C)。只有模型成立才能證明PLS-DA和OPLS-DA分析結(jié)果有意義。

注：數(shù)字標(biāo)注所表示物質(zhì)如表2。E1表示服用蝦青素之前；E2表示服用蝦青素28d后，即運(yùn)動前；E3表示運(yùn)動后即刻；E4表示運(yùn)動后1h；E5表示運(yùn)動后1d；E6表示運(yùn)動后1w。

圖1 受試者不同時期血清1H-NMR圖譜(ppm)

注：s：singlet，單峰；d：doublet， 雙重峰；t：triplet，三重峰； q：quartet，四重峰；m：multiplet，多重峰；dd： doublet of doublet，雙重雙峰。

2.2.1服用蝦青素前后受試者的血清代謝標(biāo)志物由圖2A得分圖可知：蝦青素干預(yù)前后的血漿樣本可以完全分開，說明在蝦青素干預(yù)下，人體血液中的小分子物質(zhì)含量發(fā)生了顯著變化。在圖2B中，離原點較遠(yuǎn)的點才可能成為代謝標(biāo)志物。圖2C則說明PLS-DA模型成立。采用SPSS對檢測出的代謝物濃度進(jìn)行t檢驗，選出p<0.05的代謝物，再結(jié)合OPLS-DA分析得出的VIP值進(jìn)行篩選，同時滿足p<0.05且VIP>1的代謝物確定為生物代謝標(biāo)志物。經(jīng)過分析，最終我們找出了4個差異生物代謝標(biāo)志物，如表3。服用蝦青素后，受試者血漿中的乳酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘油水平較服用前均發(fā)生了顯著變化。

注：A為PLS-DA得分圖；B為OPLS-DA載荷圖；C為PLS-DA模型驗證分析圖。

圖2服用蝦青素前后受試者血清代謝標(biāo)志物分析圖

δ(ppm)代謝標(biāo)志物服用前服用后變化趨勢1.33/4.12乳酸42.66±6.7535.27±2.07??↓2.07/2.35谷氨酸3.90±0.722.95±0.29??↓2.16/2.45谷氨酰胺2.79±0.242.45±0.25?↓3.67/3.78甘油3.01±0.173.34±0.23?↑

注：*表示與服用前相比，P<0.05；**表示與服用前相比，P<0.01。

2.2.2運(yùn)動后恢復(fù)期受試者的血漿代謝標(biāo)志物本階段要尋找的差異代謝標(biāo)志物為在蝦青素的干預(yù)下，運(yùn)動前與運(yùn)動后恢復(fù)期受試者血漿中的小分子代謝物的變化。體現(xiàn)為運(yùn)動前與運(yùn)動后即刻、運(yùn)動后即刻與運(yùn)動后1h、運(yùn)動后1h與運(yùn)動后1d、運(yùn)動后1d與運(yùn)動后1w之間受試者血漿1H-NMR圖譜代謝輪廓的變化，即E2與E3、E3與E4、E4與E5、E5與E6之間的對比。經(jīng)分析：E5與E6之間無法擬合，模型不成立，所以本次結(jié)果中不包含E5與E6之間對比的結(jié)果。 經(jīng)t檢驗得出的P值以及OPLS-DA分析得出VIP值，最終確定了以下幾種代謝標(biāo)志物，見表4。

表4 受試者運(yùn)動前后不同時期血液代謝標(biāo)志物尋找結(jié)果

注：*表示與前一階段相比，P<0.05；**表示與前一階段相比，P<0.01。

3 討論

3.1 補(bǔ)充蝦青素對受試者血清小分子物質(zhì)代謝的影響

有研究表明：補(bǔ)充蝦青素可使血液中的超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等大分子物質(zhì)的含量發(fā)生變化[15]。本研究采用1H-NMR技術(shù)可識別出分子量小于1 000的小分子物質(zhì)，如各種氨基酸、肌酸、肉毒堿等。

實驗結(jié)果可見，經(jīng)中等劑量口服蝦青素28d干預(yù)后，受試者血漿中的乳酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘油含量發(fā)生了顯著變化。

正常情況下，人體組織細(xì)胞從內(nèi)環(huán)境中吸收葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行一系列反應(yīng)，將一分子葡萄糖分解為兩分子丙酮酸。氧供不足時，丙酮酸會直接在細(xì)胞質(zhì)中被乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase，LDH)轉(zhuǎn)化為乳酸，血液將乳酸運(yùn)送至肝臟、腎臟，肝腎細(xì)胞通過糖異生作用再將乳酸轉(zhuǎn)化為丙酮酸，再轉(zhuǎn)化為葡萄糖入血。安靜時人體血乳酸的正常值小于1mmol/L。本研究中，與服用蝦青素前相比，人體血漿中血乳酸水平下降(P<0.01)，表明在蝦青素干預(yù)下肝腎糖異生作用加強(qiáng)。崔炳權(quán)[16]提出，抗氧化中藥余甘子可以顯著增加乳酸脫氫酶活性。而蝦青素作為天然強(qiáng)抗氧化劑，我們認(rèn)為其加速乳酸清除的原理與LDH的活性變化相似。

谷氨酸(glutamate，Glu)和谷氨酰胺(glutamine，Gln)均為生糖氨基酸，在能量代謝系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。其中谷氨酰胺作為人體內(nèi)含量最豐富的氨基酸，還參與了蛋白質(zhì)合成與分解、銨的轉(zhuǎn)運(yùn)、免疫功能調(diào)節(jié)等生理過程[17]。在抗氧化方面，谷氨酰胺和谷氨酸是谷胱甘肽的前體物質(zhì)，谷胱甘肽是機(jī)體內(nèi)抗氧化應(yīng)激的重要物質(zhì)[18]。另外，谷氨酰胺也可以通過轉(zhuǎn)化為葡萄糖胺抑制戌糖途徑從而使NADPH的濃度降低進(jìn)而抑制NO的合成。NO作為一種信號傳遞分子，在體內(nèi)高氧化應(yīng)激的環(huán)境下與心臟缺血-再灌注損傷密切相關(guān)[19]。服用蝦青素28d使血漿谷氨酸(P<0.01)、谷氨酰胺的濃度下降(P<0.05)，可能與蝦青素直接參與了自由基的淬滅、細(xì)胞無需再提供大量的谷胱甘肽有關(guān)。蝦青素消除或減輕了細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激環(huán)境，使谷氨酸、谷氨酰胺的需求量減少，故可檢測到它們的量下降。

甘油是脂肪動員的產(chǎn)物之一?？崭?fàn)顟B(tài)下，兒茶酚胺能遞質(zhì)的釋放量增加，包括腎上腺素(epinephrine，E)、去甲腎上腺素(norepinephrine，NE)等，脂肪細(xì)胞表面含有豐富的腎上腺素能受體，通過第二信使環(huán)磷酸腺苷(cAMP)激活激素敏感性脂肪酶(hormone-sensitive lipase，HSL)，從而分解甘油三酯。甘油三酯分解產(chǎn)生的甘油經(jīng)血液運(yùn)至肝臟，肝臟細(xì)胞含有高活性的甘油激酶，可將甘油轉(zhuǎn)化為磷酸二羥丙酮，隨即視機(jī)體需要參與糖代謝或糖異生過程。清晨空腹時主要能量來源為脂肪的有氧氧化，必然會產(chǎn)生大量甘油。 本研究中，與服用蝦青素前相比，受試者體內(nèi)甘油含量上升(P<0.05)，推測蝦青素的補(bǔ)充使受試者體內(nèi)甘油三酯分解增加，即安靜狀態(tài)下脂肪氧化供能的比重相對增加。關(guān)于蝦青素是否改變了HSL的活性或相關(guān)甘油通道我們尚未可知，有待于進(jìn)一步研究。

3.2 蝦青素補(bǔ)充對運(yùn)動后人體機(jī)能恢復(fù)的影響

運(yùn)動時，人體的能量代謝、激素-神經(jīng)-免疫網(wǎng)絡(luò)、血液分布、器官狀態(tài)等均發(fā)生變化。在能量供應(yīng)方面，運(yùn)動時能量供應(yīng)效率最高的是磷酸原系統(tǒng)(ATP-CP)；其次是乳酸能系統(tǒng)；再次是糖和脂肪酸的有氧氧化系統(tǒng)。ATP-CP系統(tǒng)的輸出效率可達(dá)56J/Kg·s，可維持運(yùn)動6～8秒，乳酸能系統(tǒng)的最大輸出功率約為29.3J/Kg·s，維持運(yùn)動時間約為30～90秒，二者均為無氧供能系統(tǒng)。本研究采用急性大強(qiáng)度運(yùn)動形式，受試者的肌肉供能系統(tǒng)為ATP-CP系統(tǒng)和乳酸能系統(tǒng)。運(yùn)動對機(jī)體內(nèi)環(huán)境的影響是巨大的，血液中許多小分子物質(zhì)的含量發(fā)生了變化。

3.2.1磷酸原系統(tǒng)肌酸(creatine，Cr)是ATP-CP系統(tǒng)的重要參與物質(zhì)，是肌肉能量供應(yīng)系統(tǒng)不可缺少的一員。本實驗主要供能系統(tǒng)為磷酸原系統(tǒng)。Cr和PCr在供能時被大量消耗，運(yùn)動后即刻Cr的相對含量從運(yùn)動前的3.16下降到1.99(P<0.01)。由于ATP-CP供能系統(tǒng)僅可持續(xù)供能6～8s，急性大強(qiáng)度運(yùn)動后肌肉內(nèi)的Cr幾乎被耗盡。而本研究運(yùn)動后即刻血中Cr的含量為1.99，并未耗竭，主要是因為本實驗檢測的是血液中Cr的含量，肌肉內(nèi)的Cr耗竭時肝臟仍在不停合成并釋放入血并運(yùn)往骨骼肌。運(yùn)動后1h血中Cr含量已接近安靜水平，而運(yùn)動后1d時血中Cr已高于安靜值。我們認(rèn)為這是運(yùn)動后超量恢復(fù)的結(jié)果。已有研究表明，抗氧化劑對運(yùn)動后肌肉損傷有一定的保護(hù)作用[20,21]，即可以通過保護(hù)肌纖維結(jié)構(gòu)的完整從而抑制肌酸激酶(CK)的逸出。肌纖維內(nèi)的CK可以使Cr轉(zhuǎn)變?yōu)镻Cr，肌內(nèi)Cr濃度下降，肌纖維攝取血中的Cr速度增加，血中Cr的恢復(fù)速度會因此減慢。本實驗中運(yùn)動后的采血點依次是即刻、1h、1d、1w，而ATP-CP系統(tǒng)的恢復(fù)速度又十分迅速，因此難以觀察到蝦青素攝入對血液中Cr恢復(fù)的影響。

3.2.2乳酸能系統(tǒng)乳酸(lactate，La)與運(yùn)動關(guān)系密切。安靜時人體的血乳酸含量很低，小于1mmol/L，而在大強(qiáng)度運(yùn)動時，血乳酸可升至20mmol/L，重復(fù)動力性運(yùn)動甚至可使血乳酸高達(dá)30mmol/L[22]。本研究中運(yùn)動后即刻血乳酸水平上升了約5倍。有學(xué)者認(rèn)為大強(qiáng)度運(yùn)動時乳酸大量生成可導(dǎo)致肌肉內(nèi)pH值下降，影響肌絲與鈣離子的正常結(jié)合與轉(zhuǎn)運(yùn)及橫橋的功能[23]。乳酸還是重要的信號分子。Trabold等[24]研究發(fā)現(xiàn)缺氧引起的酸化環(huán)境可以刺激大鼠受損組織再生，他們認(rèn)為運(yùn)動后肌肉的修復(fù)與重建過程中乳酸充當(dāng)了重要的信號分子；Yang等[25]發(fā)現(xiàn)下丘腦腹內(nèi)側(cè)對乳酸的濃度變化較敏感，乳酸可能充當(dāng)了外周組織與中樞神經(jīng)之間的信號橋梁，即運(yùn)動后乳酸的恢復(fù)過程也可能是中樞神經(jīng)系統(tǒng)干預(yù)調(diào)控機(jī)體恢復(fù)的過程。本實驗結(jié)果中，血乳酸在恢復(fù)期恢復(fù)得很快，與運(yùn)動后即刻相比，運(yùn)動后1h血乳酸下降了近三分之二，運(yùn)動后1d時已完全恢復(fù)。有研究表明，攝入抗氧化劑有助于乳酸的清除[26]，因此，有理由認(rèn)為蝦青素的抗氧化性能在乳酸的清除過程中起到加速作用。

由于本實驗中主要供能系統(tǒng)為磷酸原系統(tǒng)和乳酸能系統(tǒng)。葡萄糖作為乳酸的來源，血液中的葡萄糖在運(yùn)動時自然大量消耗。全凱的研究認(rèn)為大強(qiáng)度運(yùn)動后血糖先降后升，運(yùn)動后1h和6h，血漿葡萄糖水平仍高于安靜組[27]。本實驗中運(yùn)動后的采血點為即刻、1h、1d、1w。由實驗結(jié)果可見，運(yùn)動后即刻血漿中葡萄糖含量下降，但恢復(fù)迅速，在運(yùn)動后1h就已經(jīng)幾乎恢復(fù)到了安靜時的水平。

3.2.3氨基酸代謝支鏈氨基酸(branched chain amino acids，BCAAs)包括亮氨酸(leucine，Leu)、異亮氨酸(isoleucine，Ile)、纈氨酸(valine，Val)。作為氨基酸的載體，它是合成骨骼肌蛋白質(zhì)的原料。支鏈氨基酸具有十分重要的生理功能[28,29]：促進(jìn)蛋白質(zhì)合成；作為能源物質(zhì)參與能量代謝；促進(jìn)胰島素、生長激素、胰島素樣生長因子-1( insulin-like growth factor-1，IGF-1)的產(chǎn)生；通過調(diào)節(jié)色氨酸與5-羥色胺的相對比例對抗大腦的中樞疲勞等。此外，支鏈氨基酸還有抗自由基的功效，可以維持線粒體膜免受脂質(zhì)過氧化物的攻擊[30]。本研究中，受試者血液中支鏈氨基酸的變化狀況是運(yùn)動后即刻顯著下降。除Ile在運(yùn)動后1h與即刻相比有上升趨勢但無顯著差異外，Val、Leu在恢復(fù)期(運(yùn)動后1h、運(yùn)動后1d)顯著上調(diào)(P<0.01)。本實驗中受試者在持續(xù)補(bǔ)充蝦青素，使得BCAAs的利用相對節(jié)省化，這是本研究中運(yùn)動后恢復(fù)期BCAAs總體上調(diào)趨勢明顯的影響因素。

甘氨酸(glycine，Gly)是一種非必需氨基酸，是合成谷胱甘肽、肌酸等的原料，也是一種抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。近年來，Gly作為運(yùn)動營養(yǎng)補(bǔ)劑的研究逐漸興起。樊曉飛等人[31]發(fā)現(xiàn)Gly的預(yù)先補(bǔ)充可以緩解一次性力竭運(yùn)動后的免疫損傷，提高血漿中補(bǔ)體的數(shù)量，提高小鼠運(yùn)動成績，改善運(yùn)動引起的細(xì)胞膜氧化損傷。這可能是因為Gly是肌酸和谷胱甘肽的合成原料，而谷胱甘肽則是一種抗氧化物質(zhì)。本研究中，運(yùn)動后即刻血中Gly水平幾乎下降了一半，運(yùn)動后1h已恢復(fù)至近運(yùn)動前安靜值。推測可能是蝦青素發(fā)揮了作用。本研究中受試者補(bǔ)充了蝦青素，蝦青素強(qiáng)大的抗氧化性能對抗一部分氧化損傷，因而減少了運(yùn)動后即刻受試者血液中Gly含量的進(jìn)一步下降，并促進(jìn)運(yùn)動后1h血漿Gly幾乎完全恢復(fù)。但左群等人的研究并未出現(xiàn)這樣迅速的恢復(fù)[32]。

3.2.4脂代謝血漿脂質(zhì)包括甘油三酯(triacylgcerel，TG)、磷脂、游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)、膽固醇等。本實驗中血漿總脂類在運(yùn)動后即刻大幅下降(積分均值由2.65下降至1.33)，運(yùn)動后1h完全恢復(fù)(積分均值上升至2.85)。運(yùn)動間歇的3min時間內(nèi)，機(jī)體處于高水平代謝狀態(tài)，氧供充足，對血漿FFA的利用率增加，這可能是血漿脂類運(yùn)動后即刻下降的主要原因。運(yùn)動后1h內(nèi)血漿兒茶酚胺及其它脂解激素水平相對于運(yùn)動前上升[33]，通過第二信使促進(jìn)作為脂肪動員唯一限速酶的HSL分解甘油三酯，水解后的FFA和甘油在血液中濃度上升。以往的研究中，無氧運(yùn)動對血液中脂類物質(zhì)的影響研究結(jié)果并不統(tǒng)一。有學(xué)者認(rèn)為運(yùn)動后血清中的脂蛋白水平變化與運(yùn)動強(qiáng)度、時間、運(yùn)動方式有關(guān)[34]。本研究1H-NMR檢測的結(jié)果并未區(qū)分每一種脂蛋白的變化情況，只是檢測到血漿總體脂類的變化情況，因此無法詳細(xì)探討在蝦青素干預(yù)下每一種脂蛋白的變化情況。

肉毒堿的主要作用是促進(jìn)脂肪酸β-氧化、降低血清膽固醇及甘油三脂的含量、提高機(jī)體耐受力。目前運(yùn)動領(lǐng)域關(guān)于肉堿的研究集中于補(bǔ)充肉堿對有氧耐力的影響。李泱等人[35]的研究表明，長時間有氧運(yùn)動后受試者血漿肉堿水平升高。本實驗中，短時間大強(qiáng)度運(yùn)動導(dǎo)致運(yùn)動后即刻血漿肉堿水平下降(積分均值由8.09下降至4.15)，運(yùn)動后1h幾乎完全恢復(fù)(積分均值升至7.65)。我們認(rèn)為正是因為無氧供能系統(tǒng)在發(fā)揮作用，因此，機(jī)體對肉堿的需求量下降，血液中肉堿水平也下降。在運(yùn)動后即刻與1h之間，脂肪供能的比例上升，血中肉堿的含量隨之上升。此外，有證據(jù)表明，肉堿具有抗氧化作用[36]，但對于其抗氧化的機(jī)理尚無深入研究，是否與蝦青素之間有某種協(xié)同作用尚待證明。

本研究中指認(rèn)出的乙酰乙酸和β-羥丁酸同屬酮體，而且變化趨勢基本一致：運(yùn)動后即刻大幅下降，恢復(fù)期(1h、1d)逐漸恢復(fù)。張愛芳綜合了不同研究結(jié)果[37,38,39]認(rèn)為，相比短時間大強(qiáng)度運(yùn)動，長時間中等強(qiáng)度的運(yùn)動更容易出現(xiàn)運(yùn)動后酮癥的現(xiàn)象[40]，但這并不代表短時間大強(qiáng)度運(yùn)動后就不會有酮體水平變化[41]；馬海峰和吳瑛[42]研究了一堂混氧代謝的訓(xùn)練課，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動30分鐘后運(yùn)動員尿液中的β-羥丁酸含量上升。本研究中受試者的運(yùn)動形式為30秒大負(fù)荷功率自行車騎行運(yùn)動，主要消耗無氧供能系統(tǒng)提供的能量。運(yùn)動后人體處于運(yùn)動后過量氧耗的狀態(tài)，身體代謝水平較高，在HSL的作用下，脂肪動員是加強(qiáng)的。此時肝細(xì)胞線粒體內(nèi)的乙酰CoA水平上升，酮體的合成與分泌自然增加。由于沒有檢索到抗氧化劑與酮體相關(guān)文獻(xiàn)，因此無法明確蝦青素與酮體之間的關(guān)系。

3.2.5其他小分子標(biāo)志物代謝目前，關(guān)于氧化三甲胺(trimethylamine oxide，TMAO)的研究多集中于動物養(yǎng)殖領(lǐng)域。近年來代謝組學(xué)的發(fā)展引起了人們對于人體內(nèi)TMAO代謝的關(guān)注。TMAO的來源包括外源性直接攝入富含TMAO的魚類等食品和腸道內(nèi)菌群利用食物攝入的卵磷脂和肉堿等物質(zhì)合成TMAO。動物研究的結(jié)果表明：TMAO具有維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、減少脂肪沉積、維持細(xì)胞滲透壓、抗氧化等作用。它在水產(chǎn)動物體內(nèi)含量豐富，是其鮮味的主要來源[43]。但Wang等人[44]認(rèn)為，TMAO在人體內(nèi)對動脈粥樣硬化的產(chǎn)生和發(fā)展起到促進(jìn)作用。本實驗中運(yùn)動后即刻TMAO的含量下降，運(yùn)動后1h出現(xiàn)明顯恢復(fù)。短時間大強(qiáng)度運(yùn)動后血乳酸水平大幅度上升，體溫也相應(yīng)升高，這可能與運(yùn)動后即刻TMAO水平下降有關(guān)。由本實驗結(jié)果可見，TMAO的恢復(fù)速度相當(dāng)迅速，運(yùn)動后1h已經(jīng)基本恢復(fù)至安靜水平。許多關(guān)于運(yùn)動與代謝組學(xué)的研究均發(fā)現(xiàn)TMAO與運(yùn)動之間存在聯(lián)系[41,42,45]。TMAO可能是運(yùn)動中的重要潛在代謝標(biāo)志物。關(guān)于其在人體內(nèi)的產(chǎn)生、代謝、抗氧化等方面的研究尚有大量工作有待進(jìn)行。

甜菜堿(Betanine)是一種甲基供體，可用于合成脂酰膽堿、半胱氨酸、肉堿等物質(zhì)。補(bǔ)充甜菜堿對人體健康的影響有[46,47]：降低血脂；保護(hù)肝臟；增強(qiáng)妊娠營養(yǎng)；維持滲透壓；與心血管疾病和腫瘤的治療可能也存在某些關(guān)系[48,49]。Armstrong等[50]的研究表明，補(bǔ)充甜菜堿可以提高運(yùn)動成績，這可能與甜菜堿維持滲透壓的作用相關(guān)。本實驗中，受試者運(yùn)動后即刻血液中的甜菜堿水平下降(平均積分值由14.46下降至8.76)，運(yùn)動后1h與運(yùn)動后1d上升(運(yùn)動后1h平均積分值上升至12.45，運(yùn)動后1d上升至13.54)，可能是因為在運(yùn)動間歇時間里，受試者處于高代謝水平，肉堿、肌酸等物質(zhì)都在大量合成，需要大量的甲基，血液中的甜菜堿作為甲基供體被大量消耗，所以大幅下降。而運(yùn)動后隨著代謝水平的下降，甜菜堿的水平也逐漸恢復(fù)。目前，未檢測到甜菜堿與蝦青素相關(guān)的研究報道。

3.2.6運(yùn)動后1d與運(yùn)動后1w模型不成立原因探討本次研究的結(jié)果中，E5組和E6組經(jīng)多次分析嘗試，模型不成立，即運(yùn)動后1d和運(yùn)動后1w無法正常分析。其原因有：組間差異過小或組內(nèi)差異過大。筆者比較傾向于第一種情況。經(jīng)查閱文獻(xiàn)，急性大強(qiáng)度運(yùn)動后1d機(jī)體的免疫指標(biāo)已經(jīng)完全恢復(fù)[32,51]，紋狀體、中腦、下丘腦的單胺類神經(jīng)遞質(zhì)和運(yùn)動前相比無差異[52]，抗氧化系統(tǒng)也已完全恢復(fù)[53]。在實驗中，多數(shù)差異物在運(yùn)動后1d已經(jīng)非常接近或達(dá)到運(yùn)動前水平，這可能是模型無法成立的原因。當(dāng)然，也不排除由于樣本處理出現(xiàn)問題或人數(shù)過少等原因?qū)е碌牡诙N情況。需要下次做實驗時增加受試者數(shù)目以及嚴(yán)格采集樣本來解決。

4 結(jié)論

(1)蝦青素補(bǔ)充可影響人體在安靜狀態(tài)下糖的氧化、脂肪代謝、氨基酸代謝等基礎(chǔ)代謝過程。

(2)急性大強(qiáng)度運(yùn)動使人體的糖、脂肪、氨基酸代謝等產(chǎn)生一定變化，但在1周內(nèi)即可恢復(fù)。而補(bǔ)充蝦青素可使其恢復(fù)時間縮短，推測其機(jī)制可能與蝦青素補(bǔ)充加速了運(yùn)動導(dǎo)致的機(jī)體某些代謝物變化的恢復(fù)過程有關(guān)。