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基于代谢组学中长跑运动员大负荷训练阶段的代谢特征及穴位刺激调节的可能机制

郭波  
【摘要】:研究目的:关于中长跑物质代谢和能量代谢的研究已取得了很多有益成果,但大多基于传统生理生化方法预设一些常规大分子物质进行研究,很难全面反映运动训练和竞赛对运动员代谢产生的整体性、系统性影响,所以,迫切需要引入一种新的理念和方法,更加全面、准确的反映中长跑训练中物质代谢和能量代谢的整体性和动态性变化。穴位刺激能够激发人体的自我调节功能,在促进身体机能恢复、改善机体运动能力等方面具有很大的潜力。以往的穴位刺激研究往往专注于某一物质或某几个物质的变化,很难体现穴位刺激对人体调节的整体作用。代谢组学通过“全景式”地扫描代谢物的变化,可对所获得的高通量生物学信息进行分析,是揭示大负荷训练对机体代谢影响和穴位刺激调节强有力的分析方法。本研究采用基于核磁共振的代谢组学方法分析和探讨中长跑运动员大负荷训练阶段的代谢特征,寻找影响中长跑运动员大负荷训练阶段代谢通路变化的关键代谢物,构建代谢组学图谱;研究长期穴位刺激干预对中长跑运动员大负荷训练后代谢模式的改变及其分子机制,尝试从代谢的角度解释穴位刺激在运动员机能状态恢复中可能的作用机制。研究方法:选取上海体育学院附属竞校中长跑队男子运动员18名,均身体健康,分成实验组(LTA,9名):穴位刺激组,对照组(LTR,9名):自然恢复组。选取“足三里”(双腿)、“委中”(双腿)、“肾俞”和“关元”穴,对实验组(LTA)运动员进行电针刺激,每天治疗30分钟,持续时间4周。采集三次尿样的时间分别为:训练阶段开始的早晨(周一);训练中期(两周之后)的周一早晨;训练阶段结束(四周之后)的周一早晨。使用预饱和压水峰的NoesyPr1d脉冲[RD-90-t1-90-tm-90-ACQ]采集一维NOESY谱图。所有谱图均在25℃条件下使用带有超低温探头的Bruker(Karlsruhe,Germany)Avance III600 MHz谱仪进行采集。使用MestReNova软件进行FID数据的处理(版本12.0,Mestrelab Research S.L.)。使用0.3 Hz的线宽因子进行FID的傅里叶变换来提高谱图的信噪比,然后对谱图进行相位矫正,基线调整,谱峰对齐,将TSP的甲基峰定标为0.00 ppm。将每个不重叠的谱峰进行归属后代谢物取其峰高度作为谱峰的定量结果,然后进行数据的归一化处理。将归一化后的数据进行UV标度化后在SIMCA-P~+14(Umetrics AB,Ume?,Sweden)软件上进行主成分分析(PCA),最小二乘法-监督分析(PLS-DA),潜在结构的正交投影-监督分析(OPLS-DA)。研究结果:(1)大负荷训练后,运动员尿液中牛磺酸、抗坏血酸、N-乙酰基糖蛋白、2-氨基已二酸、葡萄糖、2-羟基异丁酸的含量显著下降;谷氨酰胺、酪氨酸、丙二醇、乳酸、二甲基甘氨酸、缬氨酸、甲基烟酰胺、α-酮戊二酸、丙氨酸和甲酸含量显著上升,主要涉及氨基酸代谢、能量代谢、氧化应激和肠道菌群代谢通路的变化。(2)穴位刺激以后,运动员尿液中N-乙酰基糖蛋白、苯乙酰甘氨酸含量上升;谷氨酰胺、柠檬酸、乳酸、α-酮戊二酸、酪氨酸、3-氨基异丁酸、甘氨酸、甲酸的含量下降。穴位刺激对运动员产生影响的代谢通路主要有氨基酸代谢、能量代谢和肠道菌群代谢。研究结论:(1)中长跑运动员大负荷训练阶段训练开始、结束时尿液样本的NMR代谢图谱存在显著差异,能够从代谢组学分析中筛选出影响中长跑运动员大负荷训练阶段代谢通路变化的关键代谢物。(2)中长跑运动员大负荷训练阶段的代谢特征为:有氧氧化代谢发挥最大作用;糖酵解占有很大比重,乳酸大量堆积;氨基酸代谢活跃,多数氨基酸分解代谢增强;氧化应激水平较高。(3)穴位刺激能对大负荷训练阶段中长跑运动员的能量代谢、氨基酸代谢及肠道菌群代谢起到良好的调节作用。(4)穴位刺激具有靶向性,其可能机制是穴位刺激能够增强或抑制相应代谢通路上酶的活性;穴位刺激的“双向调节”作用,客观而言是对机体固有的调节功能进行激活。


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