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中长跑运动员大负荷训练周期的代谢组学分析

编辑:郭波|吴瑛|马海峰|孙涛 单位:上海体育学院|滨州学院|湖州师范学院

来源:第十届全国体育科学大会发布日期:2015-07-15 18:38:48浏览:231次

研究目的与意义

代谢组学(metabolomics / metabonomics)是世纪末发展起来的一门学科。它通过对生物体内的代谢物进行定量的分析,寻找各种代谢物浓度和比例的变化与机体生理、病理变化之间的相互关系及作用规律。它反映机体代谢的整体变化情况,所以有别于传统的采用单一或某几个指标的检测方法,代谢组学研究可以更加全面、准确的反映机体状态变化的整体性。代谢特征是长期专项训练所致的、适应项目需要的、相对稳定的机体代谢状态。这种长期训练和比赛形成的特征,使得运动员在安静状态下即呈现出区别于普通人,或者区别于其他运动项目的运动员的代谢特征。因此,大家希翼通过对中长跑运动员四周大负荷训练前后尿液的代谢组学分析,揭示中长跑训练的代谢特征,并探讨其形成机制,为中长跑训练的监控提供可能的、新的无创指标。

研究方法

1、实验方案:选取上海体育学院竞校中长跑队10名男运动员为实验对象。本研究选择的实验时段为冬训期间以运动队的训练计划中一个相对完整的大负荷训练中周期(4周),该训练周期之前是农历新年,运动员有一周左右的休息与调整训练时间。实验期间,运动员周一到周六统一训练,周日休息,作息时间一致,饮食起居一致,实验前1月至实验期间,受试者未服用任何干预代谢过程的药物。研究过程中采集三次尿样,分别为:训练周期开始的第一天清晨;训练中期强度和量达到高峰之后的周一清晨(以训练计划为依据);训练周期结束(4周)后的周一清晨。取清晨空腹时尿液5mL,经13 000R/MIN 离心10分钟,取上清3mL,分装,-80°保存。

21H-NMR谱图采集及分析

Varian Unity Inova 600 NMR 谱仪(VarianUSA)上,利用一维 NOESY 脉冲序列采集所有尿液样品的1H-NMR谱。采用VNMR App包(MestReNovaV5.3.1-4696mestrelab research S.L.)处理所有的1H-NMR谱图,以分析谱图中的代谢信息。然后将校正后的数据导入SIMCA-P+12.0App(UmetricsUmeiSweden)进行模式识别分析。即采用主成分分析(Principle Components Analysis PCA)来观察样品间的区别。为了更好地区分训练前、中、后三个训练阶段代谢的差异,本文采用了偏最小二乘-判别式分析(Partial Least Squares- Discriminant AnalysisPLS-DA)。

研究结果

1、从PCA的分析结果来看,经过近一个月的大强度训练之后,训练前、中、后期的尿液能够得到有效分离,说明各取样点运动员的代谢情况有所差异。

2PLS-DA的分析结果。对比训练中期与训练前期的尿液,大家发现训练中期甘露糖酸含量下降较为明显;而将训练后期与训练前期的尿液比对发现,随着训练时间和强度的加大,尿液中的肌酐、L-组氨酸、络氨酸和山梨醇含量下降明显。在训练后期与训练中期的比对中,只发现络氨酸的含量有较明显的下降。

研究结论

14周大负荷训练前、中、后不同训练阶段尿液中各代谢物浓度的变化存在较大差异,涉及糖、氨基酸、糖异生、尿素循环、柠檬酸循环等相关的物质代谢,训练后期表现尤为突出。

2、基于NMR代谢组学技术对运动员尿液进行分析,从新的视角揭示中长跑训练的代谢特征,有可能成为一种潜在的、无创伤指标,为中长跑训练的监控提供帮助。

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