高強(qiáng)度間歇性運(yùn)動(dòng)前后高水平女子足球運(yùn)動(dòng)員尿液代謝組學(xué)特征研究

趙 薇，王長權(quán)，侯莉娟

（1. 西北師范大學(xué)，甘肅 蘭州 730070；2. 北京師范大學(xué)，北京 100875）

代謝組學(xué)是一門關(guān)于生物體內(nèi)源性代謝產(chǎn)物的整體及其變化規(guī)律的科學(xué)（李紅娟， 2012），主要研究生物體代謝產(chǎn)物的綜合組成以及機(jī)體在內(nèi)外刺激條件下的代謝反應(yīng)。代謝組學(xué)從代謝物層面展現(xiàn)了人體在運(yùn)動(dòng)過程中的內(nèi)源性物質(zhì)以及能量供應(yīng)的基礎(chǔ)來源，通過檢測人體在運(yùn)動(dòng)后的代謝標(biāo)志物探尋更多與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的潛在生物指標(biāo)的變化規(guī)律（崔海珍 等， 2011；美國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)，2014）。

傳統(tǒng)的生物化學(xué)研究通常從分子層面探討人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體內(nèi)的化學(xué)變化、能量轉(zhuǎn)化和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)之間的關(guān)系，以及在急性運(yùn)動(dòng)和長期運(yùn)動(dòng)后人體代謝產(chǎn)物的變化和適應(yīng)性反應(yīng)。如一些研究通過測量血乳酸、肌糖原、血紅蛋白、血糖、血脂、激素、肌酸激酶等指標(biāo)以及心肺供能來反映運(yùn)動(dòng)員在不同強(qiáng)度、不同時(shí)間和不同類型的運(yùn)動(dòng)中所表現(xiàn)出來的無氧能力、有氧能力、乳酸耐受力和機(jī)體恢復(fù)能力等方面的差異和變化，從而有效評估運(yùn)動(dòng)員機(jī)能狀態(tài)和訓(xùn)練效果（Asghar et al.， 2017；Joyner et al.，2008；Vianna et al.， 2011）。

代謝組學(xué)與傳統(tǒng)生物化學(xué)方法在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域中的應(yīng)用各有特點(diǎn)和優(yōu)勢。傳統(tǒng)生物化學(xué)方法通常側(cè)重于分析特定代謝物或代謝途徑，聚焦于預(yù)先設(shè)定目標(biāo)的變化趨勢，無法揭示未知代謝物的變化情況。相比之下，代謝組學(xué)方法具有高通量性和高靈敏度，能夠同時(shí)檢測數(shù)百到數(shù)千種代謝物，對代謝物的濃度范圍敏感且可捕捉微小的代謝變化，包括小分子代謝物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物等，實(shí)現(xiàn)全方位了解生物體內(nèi)的代謝狀態(tài)。此外，代謝組學(xué)方法還能夠反映代謝網(wǎng)絡(luò)之間的相互關(guān)系，如分析代謝通路交互作用以判斷代謝物之間互補(bǔ)或競爭關(guān)系、正負(fù)相關(guān)關(guān)系等，有助于理解代謝物是如何參與體內(nèi)能量代謝的不同階段、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的不同路徑以及信號傳導(dǎo)的不同表達(dá)。代謝組學(xué)方法不僅為了解運(yùn)動(dòng)員的生理狀態(tài)和訓(xùn)練效果提供了新的視角，還為個(gè)性化的營養(yǎng)管理和訓(xùn)練優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。

目前，運(yùn)用代謝組學(xué)方法從能量代謝的視角來研究集體球類項(xiàng)目女子運(yùn)動(dòng)員在高強(qiáng)度間歇性運(yùn)動(dòng)前后代謝物變化的報(bào)道相對較少。因此，本研究采用代謝組學(xué)方法，選取北京師范大學(xué)女子足球隊(duì)主力隊(duì)員在比賽前后的尿液進(jìn)行分析，旨在為女子足球運(yùn)動(dòng)員機(jī)能評定與訓(xùn)練監(jiān)控提供理論依據(jù)，為教練員科學(xué)設(shè)計(jì)足球?qū)ｍ?xiàng)訓(xùn)練方案、監(jiān)控運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程和評價(jià)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以北京師范大學(xué)參加2021 年大學(xué)生女子超冠聯(lián)賽半決賽（全場80 min、上下半場之間休息15 min）的10 名運(yùn)動(dòng)員［年齡：（20.45±1.23）歲；身高：（1.67±0.07）m；體重：（57.89±3.98）kg；BMI：（21.65±3.41）kg/m2；訓(xùn)練年限：（7.33±2.08）年］為實(shí)驗(yàn)對象。為保證實(shí)驗(yàn)前后采樣的一致性，事先向受試者介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉蓸右螅嬍?、睡眠、能量補(bǔ)劑等）、采樣時(shí)間點(diǎn)、采樣方式以及采樣流程。

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集與預(yù)處理

根據(jù)研究目標(biāo)確定采樣比賽場序和時(shí)間，采樣人員于比賽當(dāng)天清晨6：30 采集受試者晨尿中段15 mL，比賽開始前30 min 和結(jié)束后30 min 分別采集尿液15 mL。將樣品標(biāo)號后迅速放入干冰儲存箱，隨后放入-80 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 樣品提取試劑、儀器及檢測設(shè)備

本研究采用甲醇（67-56-1，≥99.0%，Thermo）、乙腈（75-05-8，≥99.0%，Thermo）、2-氯苯丙氨酸（103616-89-3，98.5%，Aladdin）、甲酸（64-18-6，LC-MS grade，TCI）、甲酸銨（540-69-2，≥99.0%，Sigma）、H20（Milli-Q）等試劑，利用冷凍離心機(jī)（湘儀，H1850-R）、混勻儀（Vortex Mixer，QL-866）、濾膜（Jin Teng，0.22 umPTFE）等儀器完成檢測樣品的提取。代謝組學(xué)檢測儀器主要為液相色譜儀（Thermo，Ultimate3000）、質(zhì)譜儀（Thermo，Q Exactive）。為了保證數(shù)據(jù)處理的完整性，樣品采用質(zhì)譜的正、負(fù)離子兩種模式進(jìn)行分析。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

樣品經(jīng)LC-MS 檢測后，使用Proteowizard 軟件將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為mzXML 格式。采用XCMS 軟件包對數(shù)據(jù)進(jìn)行峰檢測和歸一化，采用R.language ropls 軟件包進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析。將各組樣品質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（principal component ananlysis，PCA）和偏最小二乘法判別分析（partial least squares-discriiminate analysis，PLS-DA）（馬海峰 等，2015），以VIP＞1 且P＜0.05 作為篩選潛在差異代謝物的標(biāo)準(zhǔn)。所有化合物均通過BioDeep 代謝組數(shù)據(jù)庫進(jìn)行潛在的生物標(biāo)志物驗(yàn)證與篩選，再將篩選出來的生物標(biāo)志物輸入MetobAnalyst4 軟件進(jìn)行相應(yīng)的代謝通路分析，以P＜0.05 作為代謝通路篩選的標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 受試者的內(nèi)部負(fù)荷情況

受試者比賽內(nèi)部負(fù)荷的監(jiān)測結(jié)果顯示（表1），上下半場的平均心率、平均心率強(qiáng)度、最高心率以及最高心率強(qiáng)度均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明運(yùn)動(dòng)員在本場比賽中承受了中高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。雖然受試者在上下半場的RPE 之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但比賽前的RPE 平均值為2.1±4.3，上下半場結(jié)束后分別達(dá)到7.8±2.3 和7.6±6.2，在一定程度上也表明機(jī)體產(chǎn)生了疲勞。

表1 受試者比賽心率和RPE監(jiān)測結(jié)果（n＝10）Table 1 The Monitoring Results of the Subjects’ Heart Rate and RPE during Competition （n＝10）

2.2 代謝組學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制結(jié)果

圖1 和圖2 中3 個(gè)時(shí)段的基峰色譜圖顯示，不同時(shí)段尿樣代謝物存在差異。PCA 圖中的質(zhì)量控制（quality control，QC）樣本呈簇集分布，說明數(shù)據(jù)重復(fù)性良好，正負(fù)離子模式系統(tǒng)穩(wěn)定。潛在的特征峰變異系數(shù)（relative standard deviation，RSD）分別為79.9%和74.5%，均＞70%，說明數(shù)據(jù)質(zhì)量良好。

圖1 不同時(shí)段基峰色譜圖和質(zhì)量分析圖（正離子模型）Figure 1. Base Peak Chromatograms and Quality Analysis Diagram in Different Time Periods （positive ion model）

圖2 不同時(shí)段基峰色譜圖和質(zhì)量分析圖（負(fù)離子模型）Figure 2. Base Peak Chromatograms and Quality Analysis Diagram in Different Time Periods （negative ion model）

2.3 主成分分析結(jié)果

2.3.1 比賽當(dāng)天晨尿與賽前30 min尿樣的主成分分析結(jié)果

圖3a 和圖4a 顯示，雖然運(yùn)動(dòng)員比賽初始狀態(tài)的尿樣樣品分布呈離散狀態(tài)，但R2分別為0.99 和0.97（圖3c、圖4c），達(dá)到模型可解釋度要求，表明受試者基礎(chǔ)代謝狀態(tài)基本可以滿足后續(xù)研究的要求。

如圖3b 和圖4b 所示，在以主成分PC1 和PC2 組成的二維坐標(biāo)中，受試者在運(yùn)動(dòng)前的代謝模型與基礎(chǔ)狀態(tài)有著明顯的區(qū)分，且置換檢驗(yàn)圖（圖3c、圖4c）中Q2均＞50%，說明正負(fù)離子模式下的PLS-DA 模型未發(fā)生過擬合現(xiàn)象。

2.3.2 比賽前后尿樣的主成分分析結(jié)果

如圖5b、6b 所示，以主成分PC1 和PC2 組成的二維坐標(biāo)中，受試者運(yùn)動(dòng)前后的代謝模型出現(xiàn)了較為明顯的區(qū)分，且置換檢驗(yàn)圖（圖5c、圖6c）中Q2分別為84.3% 和83.1%，均＞50%，說明正負(fù)離子模式下的PLS-DA 模型在多次檢驗(yàn)中未發(fā)生過擬合現(xiàn)象。

圖5 比賽前后尿液樣本的多元分析圖（正離子模型）Figure 5. Multivariate Analysis of Urine Samples at before and after the Competition （positive ion model）

圖6 比賽前后尿液樣本的多元分析圖（負(fù)離子模型）Figure 6. Multivariate Analysis of Urine Samples at before and after the Competition （negative ion model）

2.4 差異代謝物分析結(jié)果

如表2 所示，受試者在賽前和賽后正、負(fù)離子模式下的差異代謝物共883 種，將其進(jìn)行顯著性差異代謝物篩選發(fā)現(xiàn)，在比賽后受試者尿樣中的乳酸、肌酸、丙酮酸、肌酐、L-纈氨酸、色氨酸、丙氨酸等代謝物顯著上調(diào)（VIP＞1.3 且P＜0.01），腺嘌呤、β-葡萄糖、酪氨酸、檸檬酸、琥珀酸等代謝物顯著下調(diào)（VIP＞1.4 且P＜0.01）。其中，乳酸（LAC）與丙酮酸（Pyr）的占比變化（圖7）表明賽后不同位置運(yùn)動(dòng)員LAC/Pyr 變化趨于一致，反映了運(yùn)動(dòng)員LAC/Pyr關(guān)系的位置特點(diǎn)。

圖7 大學(xué)女子足球運(yùn)動(dòng)員賽后30 min乳酸與丙酮酸的占比Figure 7. Percentage of Lactate and Pyruvate in Female Soccer Players at 30-min after the Competition

表2 受試者賽前、賽后尿樣差異代謝物的變化情況Table 2 Changes of Urine Metabolites at before and after the Competition

2.5 差異代謝通路分析結(jié)果

對不同時(shí)段運(yùn)動(dòng)員尿樣中顯著變化的生物標(biāo)志物進(jìn)一步篩選，并運(yùn)用KEGG 代謝通路和MetPA 數(shù)據(jù)庫剔除受干擾的代謝通路。由于代謝物的產(chǎn)生并非一條路徑，某一代謝物會(huì)富集在多條代謝通路中，故根據(jù)代謝通路重要性、相對中心性篩選確定代謝通路。如表3 所示，運(yùn)動(dòng)員在比賽前后主要代謝物所富集的代謝通路共10 條，其中，變化最為顯著（P＜0.05）的代謝通路為：糖酵解/糖異生、磷酸戊糖代謝、酪氨酸代謝、檸檬酸代謝、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸代謝等。

表3 足球比賽前后主要代謝物所富集的代謝通路Table 3 Metabolic Pathways Involved in Major Metabolites at before and after the Competition

3 討論

由研究結(jié)果可知，運(yùn)動(dòng)競賽對女子足球運(yùn)動(dòng)員的機(jī)體代謝變化產(chǎn)生了非常顯著的影響，并且與其他代謝物相比，與能量相關(guān)的代謝物在比賽前后的變化更為明顯。足球運(yùn)動(dòng)員在比賽中良好的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)很大程度上取決于其加速能力、反復(fù)沖刺能力、控球能力以及有氧耐力，在比賽過程中機(jī)體的磷酸肌酸和糖酵解利用率相對較高。研究發(fā)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)前后共有16 種差異代謝物和10 條代謝通路，其中，差異代謝物主要包括丙酮酸、異檸檬酸、次黃嘌呤、蘋果酸、β-葡萄糖、乳酸、酪氨酸、檸檬酸、纈氨酸等，差異代謝通路主要包括檸檬酸代謝、葡萄糖代謝（糖酵解、有氧代謝）、氧化應(yīng)激、氨基酸代謝以及脂質(zhì)代謝等，以上差異代謝物及其所富集的通路主要與能量代謝系統(tǒng)、神經(jīng)代謝系統(tǒng)、氧化應(yīng)激反應(yīng)以及支鏈氨基酸代謝密切相關(guān)。

3.1 能量代謝系統(tǒng)

3.1.1 ATP-CP代謝系統(tǒng)

肌酐是人體肌肉內(nèi)磷酸肌酸的代謝產(chǎn)物，幾乎所有由代謝產(chǎn)生的肌酐均會(huì)隨尿液排出體外，因此，尿肌酐排出量可以作為評定磷酸肌酸供能的重要生化指標(biāo)（運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)編寫組，1987）。研究結(jié)果顯示，女子足球運(yùn)動(dòng)員在比賽后尿液中的肌酐、肌酸等與無氧代謝相關(guān)的潛在生物標(biāo)志物發(fā)生了顯著變化，且競技水平更高的運(yùn)動(dòng)員肌酐變化幅度更為明顯，提示無氧代謝系統(tǒng)在足球比賽的能量供應(yīng)過程中貢獻(xiàn)率較高。以上結(jié)果與以往的研究結(jié)果基本一致，如一些研究發(fā)現(xiàn)足球（白冰怡，2021；Guo et al.，2020； Quintas et al.，2020）、橄欖球（Hudson et al.，2021）、田徑（孫濤，2018）、籃球（Khoramipour et al.，2021）、排球（Zhou et al.，2021）等項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員在比賽和訓(xùn)練后的尿液中肌酸和肌酐含量均呈上升趨勢，說明高能磷酸系統(tǒng)在短時(shí)間、高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的供能作用十分顯著。磷酸肌酸在線粒體和肌原纖維之間扮演著傳遞高能磷酸化合物的角色，可快速拾取線粒體產(chǎn)生的高能磷酸鹽，并通過磷酸肌酸支鏈將這些高能基團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肌原纖維，因此磷酸肌酸可視為連接兩者之間的“高能磷酸橋”（Gabr et al.，2011）。磷酸肌酸作為高能磷酸系統(tǒng)供能的前體物，為骨骼肌提供了能量緩沖。

在足球比賽中，ATP-CP 代謝系統(tǒng)參與了能量供應(yīng)，ATP 降解則會(huì)產(chǎn)生次黃嘌呤代謝物，如次黃嘌呤和尿酸。次黃嘌呤和腺嘌呤作為嘌呤核苷酸的合成前體，在能量傳遞和存儲中發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而影響ATP 的生成與維持。已有研究表明，機(jī)體內(nèi)腺嘌呤的含量升高說明其作為能量來源的前體物被更有效地利用（Tullson et al.，1991）。Pitti 等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，在足球比賽后，乳酸、琥珀酸、葡萄糖和丙酮酸含量的顯著增加影響了嘌呤循環(huán)的活動(dòng)性，導(dǎo)致酸腺苷脫氨酶和腺苷酸激酶的增加，改善了線粒體內(nèi)能量代謝活動(dòng)。

3.1.2 糖酵解系統(tǒng)

研究結(jié)果顯示，女子足球運(yùn)動(dòng)員在比賽后尿液中的β-葡萄糖降低、丙酮酸含量升高，提示在比賽過程中糖酵解系統(tǒng)參與了機(jī)體的能量供應(yīng)。在高強(qiáng)度的足球比賽中，葡萄糖和脂肪通過氧氣分解產(chǎn)生ATP 的速率通常無法滿足肌肉持續(xù)收縮所需的能量。因此，糖酵解成為一種重要的能量供應(yīng)輔助途徑。盡管其產(chǎn)能效率相對較低，但在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中卻發(fā)揮著關(guān)鍵作用。一方面，在足球運(yùn)動(dòng)中，機(jī)體需要同時(shí)依賴不同的代謝途徑來滿足能量需求；另一方面強(qiáng)調(diào)了無氧糖酵解代謝在足球比賽供能中的重要性（Bangsbo et al.， 2007）。

3.1.3 有氧供能系統(tǒng)

脂肪酸代謝在人體能量供應(yīng)過程中扮演著關(guān)鍵角色，是長時(shí)間、低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的主要供能途徑之一，與此相關(guān)的代謝物變化與足球運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)密切相關(guān)（Jensen，2003）。隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的增加，能量消耗速率顯著上升，激活了機(jī)體的脂肪分解和三羧酸循環(huán)通路，從而滿足運(yùn)動(dòng)的能量需求。本研究中的纈氨酸、色氨酸和異亮氨酸在賽后顯著增加，表明在比賽過程中機(jī)體的TCA 循環(huán)和氨基酸代謝增強(qiáng)，有氧代謝發(fā)揮重要作用。纈氨酸、色氨酸以及異亮氨酸在有氧代謝過程中的作用已在多項(xiàng)研究中得到證實(shí)。如Lee 等（2021）和Tian 等（2001）研究發(fā)現(xiàn)，纈氨酸在長時(shí)間有氧運(yùn)動(dòng)過程中起到了重要的能量供給作用，并且與運(yùn)動(dòng)后的肌肉恢復(fù)密切相關(guān)；色氨酸代謝途徑中的5-羥色氨酸在氧氣利用和代謝調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Pintus 等（2022）研究表明，意大利甲級職業(yè)聯(lián)賽的足球運(yùn)動(dòng)員在賽季前、賽前和賽后不同時(shí)間點(diǎn)上的馬尿酸、次黃嘌呤、3-羥基丁酸、檸檬酸和肌酸等代謝物發(fā)生了顯著變化。 Berton（2017）、Dudzinska（2010）和Goodwin（2007）的研究顯示，在長時(shí)間運(yùn)動(dòng)中，三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物明顯增加，這表明有氧供能系統(tǒng)得到充分調(diào)動(dòng)。

3.2 神經(jīng)代謝系統(tǒng)

氨基酸代謝過程產(chǎn)生的氨會(huì)引起肌肉和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞（Pitkanen et al.，2003）。研究結(jié)果顯示，與賽前相比，女子足球運(yùn)動(dòng)員在賽后的色氨酸、谷氨酸、酪氨酸等代謝物均發(fā)生了顯著變化，與之前相關(guān)研究結(jié)果一致（Hackney et al.， 2013）。在有氧環(huán)境中色氨酸被氧化為5-羥色胺（5-HT），而5-HT 作為人體最重要的神經(jīng)遞質(zhì)，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)起到抑制作用。Wilkinson 等（2010）研究表明，腦細(xì)胞中色氨酸含量的增加會(huì)導(dǎo)致5-HT 神經(jīng)遞質(zhì)活動(dòng)頻率增加，造成運(yùn)動(dòng)員決策能力下降。這些變化與機(jī)體承受的外部負(fù)荷之間存在正向相關(guān)（Dunstan et al.，2017；Meeusen et al.， 2006）。當(dāng)比賽進(jìn)入運(yùn)動(dòng)員無法適應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)能力和認(rèn)知功能的下降（?zgünen et al.，2010）。相關(guān)的研究結(jié)果也支持以上觀點(diǎn)，如有研究發(fā)現(xiàn)足球運(yùn)動(dòng)員神經(jīng)疲勞導(dǎo)致的注意力下降和決策負(fù)擔(dān)可能是影響上下半場運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)差異的因素之一（Jordet et al.， 2007；Nédélec et al.， 2012）。

3.3 氧化應(yīng)激反應(yīng)

自由基的產(chǎn)生和抗氧化防御系統(tǒng)之間的不平衡導(dǎo)致機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)。無氧代謝產(chǎn)生的LAC/Pyr 變化可以作為判斷機(jī)體內(nèi)環(huán)境氧化應(yīng)激狀態(tài)的指標(biāo)（Sutton et al.，1980）。劇烈運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的氧化應(yīng)激增強(qiáng)降低了參與糖酵解、三羧酸循環(huán)和ATP 代謝相關(guān)酶的含量，阻礙葡萄糖代謝速率，導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡（Karlsen et al.，2005）。研究結(jié)果顯示，女子足球運(yùn)動(dòng)員賽后的LAC/Pyr 變化與已有研究結(jié)果并不一致（Sakaguchi et al.，2019），推測其原因可能為機(jī)體代謝對運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)取決于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。此外，次黃嘌呤與氧化應(yīng)激之間也存在密切關(guān)系，它能夠促使機(jī)體產(chǎn)生更多自由基，破壞細(xì)胞內(nèi)平衡，從而增加細(xì)胞氧化損傷的風(fēng)險(xiǎn)。而且運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對機(jī)體內(nèi)的次黃嘌呤水平會(huì)產(chǎn)生一定影響（Militello et al.，2021；Sahlin et al.，1999）。如有研究發(fā)現(xiàn)中高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)能夠?qū)е聶C(jī)體內(nèi)的次黃嘌呤代謝迅速增加，產(chǎn)生更多的能量供給，并伴隨著乳酸積累與疲勞堆積，因此增加了次黃嘌呤對運(yùn)動(dòng)的調(diào)控作用。而低運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度后次黃嘌呤的變化并不明顯（Ogino，2000；Wlodarczyk ，2020；Zielinski ，2015）。與氧化應(yīng)激相關(guān)代謝物的改變能夠在一定程度上反映機(jī)體的疲勞狀態(tài)，通過影響氧化應(yīng)激相關(guān)通路能夠提高運(yùn)動(dòng)員的耐力水平和免疫功能（Finau et al.， 2006； Power et al.，2020）。

3.4 支鏈氨基酸代謝

支鏈氨基酸是機(jī)體從外界食物蛋白中獲得的必須氨基酸，由纈氨酸、亮氨酸和異亮氨基酸組成。研究表明，支鏈氨基酸不僅對于治療疾病和健康促進(jìn)有積極作用，而且對于緩解機(jī)體疲勞和骨骼肌酸痛、合成蛋白質(zhì)、增強(qiáng)機(jī)體能量供應(yīng)也有著非常重要的作用（Chang et al.，2015）。研究結(jié)果顯示，賽后支鏈氨基酸代謝通路所涉及的纈氨酸和異亮氨基酸含量顯著升高，表明在比賽中支鏈氨基酸代謝在能量代謝中占有一定比例，但其具體機(jī)制還有待進(jìn)一步深入研究。此外，還有研究提出補(bǔ)充支鏈氨基酸能夠有效緩解運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練過程中產(chǎn)生的中樞疲勞，如Chang 等（2015）對男女手球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了訓(xùn)練前補(bǔ)給支鏈氨基酸的研究發(fā)現(xiàn)，與安慰劑組相比，干預(yù)組的中樞疲勞程度明顯降低。足球比賽具有多情景轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員能夠在疲勞狀態(tài)下保持對外界刺激的快速反應(yīng)十分重要，適當(dāng)補(bǔ)充乳清蛋白有利于維持肌肉功能。

4 啟示

4.1 模擬比賽情境的訓(xùn)練設(shè)計(jì)是影響運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練效果的重要因素之一

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練適應(yīng)是機(jī)體在重復(fù)訓(xùn)練下產(chǎn)生的累積效應(yīng)。訓(xùn)練適應(yīng)的結(jié)果既要保證為機(jī)體提供動(dòng)能的能量存儲，更要關(guān)注提高機(jī)體能量的可利用性和經(jīng)濟(jì)性，滿足各種條件下能源物質(zhì)的再合成（Hawlet et al.，2010）。隨著比賽時(shí)間延長和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的積累，運(yùn)動(dòng)員傳球的合理性、跑動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性、決策的準(zhǔn)確性等方面逐漸偏離比賽的實(shí)際需求。在訓(xùn)練實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合足球運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目負(fù)荷特征，注重從能量代謝視角復(fù)盤比賽情境，在此基礎(chǔ)上對足球?qū)ｍ?xiàng)訓(xùn)練進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)施、監(jiān)測與評價(jià)，以此有針對性地提高訓(xùn)練效果。

4.2 競賽認(rèn)知能力的保持是提高運(yùn)動(dòng)員競技表現(xiàn)的關(guān)鍵因素之一

通常情況下，無論是教練員、運(yùn)動(dòng)員還是科研人員更多關(guān)注的是比賽中的機(jī)能能力，但對于集體球類項(xiàng)目來講，除了以上因素，在復(fù)雜的動(dòng)態(tài)比賽環(huán)境中決定運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和運(yùn)動(dòng)決策的要素還包括神經(jīng)系統(tǒng)和心理調(diào)節(jié)能力。在運(yùn)動(dòng)過程中除了骨骼肌需要大量的能量供應(yīng)以外，神經(jīng)代謝系統(tǒng)也需要一定的能量供應(yīng)，由此說明神經(jīng)系統(tǒng)像骨骼肌系統(tǒng)一樣，同樣需要通過反復(fù)的訓(xùn)練增加其適應(yīng)競賽環(huán)境的要求，以此改善運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中由于能量供應(yīng)不充分導(dǎo)致的競技表現(xiàn)下降，保證其技、戰(zhàn)術(shù)水平的正常發(fā)揮。

4.3 運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)的合理補(bǔ)給是運(yùn)動(dòng)員保持良好競技狀態(tài)的有效手段之一

依據(jù)能量代謝物的特性，保持機(jī)體內(nèi)代謝環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡不僅需要依靠內(nèi)部物質(zhì)的相互作用，還需要依靠外部攝取營養(yǎng)來滿足機(jī)體在不同環(huán)境下的物質(zhì)代謝和能量代謝需求。運(yùn)動(dòng)員通過合理攝入碳水化合物和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，有助于為機(jī)體提供運(yùn)動(dòng)所需的能量，促進(jìn)骨骼肌恢復(fù)，防止肌肉組織的細(xì)胞損傷，改善肌細(xì)胞的氧化代謝，延遲運(yùn)動(dòng)疲勞，維持機(jī)體水電平衡，從而提高與保持運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

5 結(jié)論

1）高水平女子足球運(yùn)動(dòng)員在大強(qiáng)度比賽后顯著變化的代謝物主要涉及ATP-CP 系統(tǒng)、糖酵解系統(tǒng)、有氧氧化系統(tǒng)、神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及氨基酸代謝系統(tǒng)。

2）代謝組學(xué)方法能夠?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員在備戰(zhàn)期和賽前的飲食與營養(yǎng)補(bǔ)充以及運(yùn)動(dòng)效果的評價(jià)提供更全面、更具針對性的數(shù)據(jù)分析與指導(dǎo)。