高浩恩 艾競(jìng)一 李方暉 孫磊

南京師范大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院（江蘇南京 210046）

高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（high-intensity intervals training，HIIT）是以無氧閾或最大乳酸穩(wěn)態(tài)的負(fù)荷強(qiáng)度進(jìn)行多次持續(xù)時(shí)間為幾秒到幾分鐘的練習(xí)，且每?jī)纱尉毩?xí)之間安排使練習(xí)者不足以完全恢復(fù)到靜息的訓(xùn)練方法[1]。業(yè)已證實(shí)，HIIT對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)、提升健康人群有氧適能、改善心血管病和2型糖尿病患者的心肺耐力優(yōu)于傳統(tǒng)中等強(qiáng)度持續(xù)性訓(xùn)練（moderate-intensity continuous training，MICT）[2，3]。文獻(xiàn)表明，與相同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的MICT相比，HIIT能更有效的提高骨骼肌氧化代謝活性[4]、增強(qiáng)心肌收縮功能和耗氧應(yīng)答速率[5]、促進(jìn)骨骼肌和心肌線粒體生物合成、改善機(jī)體抗疲勞能力[6]和自我效能感[7]。研究發(fā)現(xiàn)[4]，HIIT對(duì)有氧耐力的提高與骨骼肌丙酮酸脫氫酶、細(xì)胞色素C氧化酶、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶、單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白、檸檬酸合酶等蛋白表達(dá)增加有關(guān)；HIIT也能增強(qiáng)骨骼肌無氧代謝能力、峰值功率[8]和反復(fù)沖刺能力[6]，這可能與血清中磷酸肌酸含量增加、骨骼肌糖酵解的限速酶磷酸果糖激酶活性增強(qiáng)有關(guān)[9，10]。

基于核磁共振波譜（nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR）的非靶向代謝組學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于體能訓(xùn)練監(jiān)控、疾病運(yùn)動(dòng)療法機(jī)制和體適能水平表征等運(yùn)動(dòng)科學(xué)的熱點(diǎn)問題研究，有學(xué)者將其定義為“運(yùn)動(dòng)代謝組學(xué)”[11]。值得注意的是，已有文獻(xiàn)報(bào)道了急性高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練對(duì)血清代謝表型的影響[12]，但未見長(zhǎng)期HIIT誘導(dǎo)血清代謝表型適應(yīng)性改變的文獻(xiàn)報(bào)道?；诖?，本研究采用NMR技術(shù)對(duì)10周MICT和HIIT訓(xùn)練后大鼠血清進(jìn)行代謝指紋圖譜數(shù)據(jù)采集，通過分析比較這兩種訓(xùn)練模式下差異代謝產(chǎn)物的改變來揭示內(nèi)源性代謝途徑的變化，旨在為HIIT更好的應(yīng)用于競(jìng)技體育和運(yùn)動(dòng)健身領(lǐng)域中提供數(shù)據(jù)支撐和理論參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組

選用清潔級(jí)雄性8周齡SD（Sprague Dawley）大鼠34只，體重369.00±24.10 g，由廣東省醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。動(dòng)物許可證號(hào):SCXK（粵）2013-0002。飼養(yǎng)室溫度為23.00℃±1.50℃，相對(duì)濕度45% ±15%。動(dòng)物房保持自然照明。所有大鼠在適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后被隨機(jī)分為安靜對(duì)照組（SC組，n=10），MICT組（n=12）和HIIT組（n=12），共3組。

1.2 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案

根據(jù)漆正堂等[10]的方法制定跑臺(tái)方案。MICT和HIIT組大鼠在適應(yīng)性喂養(yǎng)1周開始進(jìn)行為期2周的跑臺(tái)（廣州飛迪生物科技有限公司動(dòng)物實(shí)驗(yàn)跑臺(tái)，型號(hào)FD000043）適應(yīng)性訓(xùn)練。第1周跑速10～15 m/min，每天運(yùn)動(dòng)30 min，第2周20 m/min，每天30～40 min，每周5天，周六、周日休息。適應(yīng)性訓(xùn)練后進(jìn)行正式訓(xùn)練。MICT方案：以18 m/min速度（40%～50%VO2max）[13]熱身3 min，之后以28 m/min速度（70%VO2max）[9]持續(xù)運(yùn)動(dòng)34 min，隨后再以18 m/min速度放松3 min。HIIT方案：以18 m/min運(yùn)動(dòng)5 min，再以42 m/min（95%～99%VO2max）[13]運(yùn)動(dòng)4 min，之后依次交替進(jìn)行，重復(fù)4次，最后以速度為14 m/min放松2 min。運(yùn)動(dòng)均1次/天，5天/周，周六、周日休息，共10周。SC組大鼠不進(jìn)行跑臺(tái)訓(xùn)練。

1.3 耐力測(cè)試

各組大鼠的力竭時(shí)間（time to exhaustion）和跑步距離（running distance）在末次訓(xùn)練后第2天進(jìn)行測(cè)試。方案[13]：進(jìn)行10 min跑臺(tái)熱身運(yùn)動(dòng)（速度5 m/min）后，起始負(fù)荷設(shè)定為10 m/min，每3 min遞增5 m/min，直到力竭。力竭判定標(biāo)準(zhǔn)：動(dòng)物跟不上預(yù)定速度，大鼠臀部壓在籠具后壁，后肢隨轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶后拖達(dá)30 s，毛刷刺激驅(qū)趕無效；行為特征表現(xiàn)為呼吸深急，精神疲倦，俯臥位垂頭，刺激后無反應(yīng)。記錄力竭時(shí)間，并計(jì)算跑步距離。

1.4 血清取樣及組織分離處理

在耐力測(cè)試后48 h稱重，按照4 ml/kg劑量的10%水合氯醛麻醉大鼠后，腹主動(dòng)脈采血。每只大鼠采血1.5 ml放入5 ml EP管中，常溫靜置30 min，然后4℃靜置1小時(shí)，離心15 min，轉(zhuǎn)速為3500 rpm，取上清液分裝于凍存管中密封，轉(zhuǎn)移至-80℃低溫冰箱凍存，待代謝組學(xué)測(cè)試分析。迅速分離比目魚肌、腓腸肌、股四頭肌、趾長(zhǎng)伸肌、腎周脂肪、睪丸并稱重，計(jì)算各組織相對(duì)重量（%）=各組織重量（g）/體重（g）×100%。

1.5 核磁共振波譜分析

1.5.1 樣品采集與制備及測(cè)定條件

從各組血清樣本中隨機(jī)選取7個(gè)樣本用于NMR譜采集和血清代謝組學(xué)分析。常溫解凍樣本，渦旋樣本30 s；離心樣本5 min（4℃，13000 rpm）；超濾膜離心過濾45 min后離心樣本5 min（4℃，13000 rpm）；取澄清透明的濾液于新編號(hào)離心管，加入重水稀釋至500 μl，渦旋10s；離心分離2 min（4℃，13000 rpm）；取480 μl上層清液于NMR管中，600 MHz NMR（25℃）譜儀采集核磁波譜圖。

1.5.2 NNMMRR譜圖數(shù)據(jù)處理與分析

將NMR自由感應(yīng)衰減（free induction decay，F(xiàn)ID）信號(hào)導(dǎo)入 Chenomx NMR suit（version 8.1，Chenomx，Edmonton，Canada）軟件，自動(dòng)進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，調(diào)整相位，校正基線，以DSS（δ0.00）處雙峰中心作為全部譜圖化學(xué)位移的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)0.01～10.00 ppm范圍內(nèi)譜峰進(jìn)行分析，以0.04 ppm單位的化學(xué)位移為分段積分單元。為了防止水的殘留峰干擾，除去4.65～5.05 ppm（水峰）處的分段積分值。然后將所有積分值的面積進(jìn)行歸一化處理，導(dǎo)出到Excel表格中，得到每個(gè)分段和對(duì)應(yīng)的積分面積值矩陣。將上述處理的積分?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)入SIMCA-P 13.0（Umetrics，Sweden）軟件進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA），再用偏最小二乘法判別分析（partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA）找出樣品間差異代謝產(chǎn)物。PCA和PLSDA分析方法具體參見文獻(xiàn)[12]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 21.0軟件分析數(shù)據(jù)，Graph Pad Prism（Version 6.07）軟件作圖。對(duì)各組大鼠體重和組織重量采用單因素方差分析和多重比較檢驗(yàn)；差異代謝產(chǎn)物采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。采用Pearson相關(guān)計(jì)算跑步力竭時(shí)間與膽堿和酪氨酸相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù)用r表示。數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，顯著差異選擇P＜0.05和P＜0.01水平。

2 結(jié)果

2.1 各組大鼠最終體重、相關(guān)組織重量及其相對(duì)重量

表1顯示，與SC組相比，HIIT和MICT組大鼠最終體重、腎周脂肪重量和腎周脂肪相對(duì)重量顯著降低（P＜0.01），睪丸相對(duì)重量顯著性增加（P＜0.01）；與SC組相比，MICT組股四頭肌相對(duì)重量和腓腸肌相對(duì)重量分別增加12.10%（P＜0.05）和21.80%（P＜0.01）；與SC組相比，HIIT組股四頭肌相對(duì)重量和腓腸肌相對(duì)重量分別增加10.60%（P＜0.05）和14.60%（P＜0.01），但股四頭肌和腓腸肌重量分別減少15.60%（P＜0.05）和19.20%（P＜0.05）。

2.2 各組大鼠跑步距離和力竭時(shí)間

如圖1所示，與SC組相比，MICT組大鼠跑步距離（圖1A）和力竭時(shí)間（圖1B）分別增加1.32倍（P＜0.01）和1.28倍（P＜0.01），HIIT組也分別增加1.45倍（圖1A，P＜0.01）和2.33倍（圖1B，P＜0.01）；與MICT組比較，HIIT組跑步距離（圖1A）和力竭時(shí)間（圖1B）分別增加21.50%（P＜0.05）和1.05倍（P＜0.05）。

表1 各組大鼠最終體重、相關(guān)組織重量及其相對(duì)重量

圖1 各組大鼠跑步距離（A）和力竭時(shí)間（B）

2.3 各組大鼠血清基于NMR代謝組學(xué)技術(shù)的圖譜

圖2顯示NMR代謝指紋圖譜，橫坐標(biāo)為化學(xué)位移（單位：ppm）。鑒于譜峰的積分面積與代謝產(chǎn)物的濃度呈正相關(guān)，可通過對(duì)譜峰進(jìn)行積分做相應(yīng)代謝產(chǎn)物的定量分析。由于每一個(gè)代謝產(chǎn)物在相同緩沖液中出峰位置固定，即化學(xué)位移（δ）是固定的，結(jié)合每個(gè)代謝物化學(xué)位移、裂峰及偶合常數(shù)，參照文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)庫對(duì)圖譜進(jìn)行指認(rèn)。圖2標(biāo)注了三組大鼠血清代謝指紋圖譜中有重要貢獻(xiàn)的差異代謝物歸屬。

2.4 各組大鼠血清樣本PCA分析

圖3表示采用PCA對(duì)SC與MICT組、SC與HIIT組、MICT與HIIT組的血清樣本進(jìn)行NMR代謝輪廓分析。結(jié)果顯示，SC與MICT兩組血清樣本得分圖有簇類分布，提取的主成分1（PC1）和主成分2（PC2）各占66.5和14.4%（圖3A）；SC與HIIT兩組也具有簇類分布，PC1和PC2各占62.9和14.2%（圖3B）；MICT和HIIT兩組的簇類分布不明顯，無法得到分離（圖3C）。

2.5 各組大鼠血清樣本代謝物PLS-DA分析

PCA作為無監(jiān)督分析方法，僅能反映數(shù)據(jù)原始狀態(tài)，但在實(shí)驗(yàn)過程中環(huán)境、飲食及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差均會(huì)影響分析結(jié)果。為了明確兩種訓(xùn)練方式對(duì)大鼠血清代謝表型改變的特異性，本研究采用監(jiān)督判別分析PLS-DA對(duì)SC與MICT組、SC與HIIT組之間的血清樣本代謝物進(jìn)行判別分析，所得的散點(diǎn)圖見圖4A和圖4C。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與PCA結(jié)果相似，SC與MICT組、SC與HIIT組的樣本得分圖均有簇類分布。同時(shí)，采用R2X（cum）、R2Y（cum）和Q2（cum）3個(gè)參數(shù)來檢驗(yàn)PLS-DA模型穩(wěn)健性，Q2表征模型的可信程度，一般認(rèn)為Q2值大于0.4可信程度較高；R2X和R2Y表征本模型能解釋變量的百分?jǐn)?shù)。結(jié)果顯示，SC與MICT組Q2為0.46，R2X與R2Y分別為0.20和0.60；SC與HIIT組Q2為0.40，R2X與R2Y分別為0.21和0.61。說明SC與MICT組、SC與HIIT組PLS-DA模型的可信程度基本滿足進(jìn)一步分析差異代謝物的要求。

為了找出SC與MICT組、SC與HIIT組血清樣本中的代謝差異物，本研究通過PLS-DA得出的變量投影重要性指標(biāo)（variable importance in projection，VIP）值大小對(duì)分類重要的變量進(jìn)行衡量。VIP值越大，對(duì)分組貢獻(xiàn)越大，一般默認(rèn)VIP值大于等于1的變量具有顯著性差異。結(jié)果顯示，在區(qū)分SC與MICT組血清代謝譜中，貢獻(xiàn)大小依次為葡萄糖、乳酸、賴氨酸、谷氨酸、膽堿、谷氨酰胺、3-羥基丁酸（圖4B，僅顯示15個(gè)化學(xué)位移點(diǎn)）；而在區(qū)分SC與HIIT組血清代謝譜中，貢獻(xiàn)大小依次為葡萄糖、賴氨酸、乳酸、異亮氨酸、3-羥基丁酸、谷氨酰胺、甘油、亮氨酸、膽堿、纈氨酸（圖4D）。

圖2 各組大鼠血清樣本核磁共振波譜特征峰的指認(rèn)圖

圖3 各組大鼠血清NMR譜PCA得分圖

2.6 差異代謝物的相對(duì)濃度改變及膽堿和酪氨酸與力竭時(shí)間的相關(guān)性

圖5顯示，與SC組相比，MICT和HIIT組大鼠血清葡萄糖顯著降低（P＜0.05，圖5A和圖5B）；MICT組大鼠血清中膽堿、谷氨酰胺、賴氨酸和3-羥基丁酸均高于SC組（P＜0.05，圖5A），HIIT組大鼠血清中膽堿、3-羥基丁酸、谷氨酸、谷氨酰胺、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、酪氨酸和纈氨酸均高于SC組（P＜0.05，圖5B）；相關(guān)分析顯示，HIIT和SC組大鼠血清膽堿（r=0.65，P＜0.05，圖5C）和酪氨酸（r=0.81，P＜0.01，圖5D）與力竭時(shí)間分別呈顯著性和極顯著正相關(guān);MICT和SC組大鼠血清膽堿與力竭時(shí)間呈顯著性正相關(guān)（r=0.57，P＜0.05，圖5E），而MICT和SC組大鼠血清酪氨酸與力竭時(shí)間的相關(guān)性不顯著（r=0.22，P＞0.05，圖5F）。

圖4 各組大鼠血清1H NMR指紋圖譜的PLS-DA散點(diǎn)圖和VIP圖

3 討論

3.1 HIIT和MICT后大鼠血清代謝組學(xué)的適應(yīng)性改變

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，MICT和HIIT均能降低大鼠體脂百分比，增加骨骼肌相對(duì)重量，進(jìn)而提高大鼠運(yùn)動(dòng)耐力水平[9]。本研究也證實(shí)這一結(jié)論。本文表1顯示，與SC組大鼠相比，MICT組和HIIT組大鼠的最終體重、腎周脂肪重量及其相對(duì)重量降低，股四頭肌、腓腸肌及睪丸的相對(duì)重量均顯著增加，提示MICT和HIIT導(dǎo)致大鼠的體成分發(fā)生相似的適應(yīng)性改變。

本研究進(jìn)一步研究MICT和HIIT對(duì)大鼠血清代謝組學(xué)的影響。結(jié)果顯示，SC與HIIT（圖3B）、SC與MICT組（圖3A）大鼠血清代謝譜PCA得分圖均具有簇類分布，但MICT與HIIT組并無簇類分布（圖3C）。提示，MICT和HIIT導(dǎo)致大鼠血清代謝組發(fā)生明顯改變。然而，僅從PCA中無法區(qū)分MICT和HIIT所引起的代謝表型變化差異，這與Pechlivanis等[14]研究結(jié)果一致。Pechlivanis等[14]研究發(fā)現(xiàn)，8周大強(qiáng)度沖刺間歇訓(xùn)練前后血清代謝組學(xué)發(fā)生明顯改變；但間歇期60 s和間歇期10 s在訓(xùn)練后的血清代謝譜PCA得分圖無簇類分布。

本研究參考Zafeiridis等[15]分析方法，采用PLS-DA分別對(duì)SC與MICT組、SC與HIIT組的血清指紋圖譜分別進(jìn)行建模，所得的代謝產(chǎn)物變量對(duì)分類重要程度由VIP值衡量。VIP圖顯示（圖4B），SC與MICT組差異代謝產(chǎn)物包括葡萄糖、3-羥基丁酸、乳酸、賴氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、膽堿；SC與HIIT組差異代謝產(chǎn)物包括葡萄糖、3-羥基丁酸、乳酸、賴氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、谷氨酰胺、膽堿和酪氨酸（圖4D）。本文進(jìn)一步對(duì)上述差異代謝物峰面積進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，MICT組3-羥基丁酸、膽堿、谷氨酰胺和賴氨酸均高于SC組（圖5A）；HIIT組支鏈氨基酸（branched-chain amino acids，BCAAs）、3-羥基丁酸、膽堿、谷氨酰胺、酪氨酸均顯著高于SC組（圖5B）；HIIT和MICT組血清中葡萄糖水平均低于SC組。上述差異代謝產(chǎn)物涉及氨基酸、葡萄糖和脂肪酸等代謝產(chǎn)物改變，這與8周沖刺間歇訓(xùn)練引起的人體血清差異代謝產(chǎn)物的適應(yīng)性變化相類似[14]。值得指出的是，與MICT組相比，本研究中HIIT組既有相同的代謝傾向，又有其特異性的代謝產(chǎn)物變化。

圖5 差異代謝物的相對(duì)濃度改變及膽堿和酪氨酸與力竭時(shí)間的相關(guān)性

3.2 HIIT和MICT誘導(dǎo)的相同血清代謝產(chǎn)物變化

本文圖5顯示，兩種訓(xùn)練方式均能導(dǎo)致大鼠血清中谷氨酰胺和膽堿水平顯著增加。與本研究一致的是，Pechlivanis等[14]研究發(fā)現(xiàn)，8周大強(qiáng)度沖刺跑訓(xùn)練可導(dǎo)致受試者血清代謝表型中的谷氨酰胺和膽堿濃度呈現(xiàn)顯著增加。作為膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿生物合成的前體，血清膽堿濃度降低將直接導(dǎo)致中樞系統(tǒng)中乙酰膽堿水平合成、釋放和利用減少，引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控能力和支配肌肉收縮的神經(jīng)傳導(dǎo)速度下降，進(jìn)而誘發(fā)運(yùn)動(dòng)性疲勞[16]。運(yùn)動(dòng)前補(bǔ)充膽堿可通過增加血清中膽堿水平來提高運(yùn)動(dòng)員有氧耐力和抗疲勞能力[16，17]。與膽堿類似，補(bǔ)充谷氨酰胺也可提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)成績(jī)，這與谷氨酰胺降低肌細(xì)胞內(nèi)血氨和緩沖乳酸濃度有關(guān)[18]。動(dòng)物研究證實(shí)，長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可通過增加小鼠血清代謝表型中谷氨酰胺[19]和膽堿[20]水平提高小鼠運(yùn)動(dòng)成績(jī)；而谷氨酰胺在跑步耐力強(qiáng)的小鼠血清中高于跑步耐力差的小鼠[19]；Gonzales等[21]的磁共振質(zhì)子波譜掃描實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后中老年男性大腦枕葉灰質(zhì)區(qū)的膽堿含量明顯高于安靜對(duì)照組，且與受試者VO2max呈正相關(guān)。本研究也證實(shí)，HIIT和SC組大鼠血清膽堿（r=0.65，P＜0.05，圖5C）與力竭時(shí)間分別呈顯著性正相關(guān)，MICT和SC組大鼠血清膽堿（r=0.57，P＜0.05，圖5E）與力竭時(shí)間也呈顯著正相關(guān)，提示血清膽堿可作為上述兩種訓(xùn)練方式提高大鼠耐力成績(jī)的共同代謝標(biāo)示物。

本研究還發(fā)現(xiàn)，HIIT和MICT組大鼠血清中的3-羥基丁酸（長(zhǎng)鏈脂肪酸不完全氧化的代謝產(chǎn)物）增加的同時(shí)，葡萄糖含量顯著減少（圖5A和B）。業(yè)已證實(shí)[22]，3-羥基丁酸可作為高效的能量底物為骨骼肌和大腦供能，也能通過加速肌糖原生物合成來提高有氧耐力。Pechlivanis等[14]對(duì)運(yùn)動(dòng)員尿液代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，3-羥基丁酸在急性大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后增加并于1 h達(dá)到峰值，但運(yùn)動(dòng)后2 h回到基線水平。Huang等[23]在大鼠一次性力竭運(yùn)動(dòng)和重復(fù)性訓(xùn)練后，采用傳統(tǒng)生化技術(shù)測(cè)定也發(fā)現(xiàn)3-羥基丁酸在血清中增加，而重復(fù)性訓(xùn)練比單次長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)更容易促進(jìn)機(jī)體脂肪分解代謝。提示，長(zhǎng)期HIIT和MICT均可加速機(jī)體脂肪酸代謝，進(jìn)而減少運(yùn)動(dòng)過程對(duì)葡萄糖的過度依賴。

此外，血清中的賴氨酸在運(yùn)動(dòng)組中也顯著增加（圖5A和B）。賴氨酸作為肉毒堿生物合成的前體物質(zhì)參與線粒體脂肪酸β氧化過程[24]。研究證實(shí)[24]，賴氨酸補(bǔ)充可抑制力竭運(yùn)動(dòng)大鼠心臟和肝細(xì)胞凋亡，延長(zhǎng)力竭時(shí)間。Falegan等[19]也證實(shí)，跑步能力強(qiáng)的小鼠血清賴氨酸儲(chǔ)備量高于跑步能力弱的小鼠。同樣，Xiang等[25]對(duì)健康安靜組、健康耐力運(yùn)動(dòng)組、2型糖尿病安靜組和2型糖尿病耐力運(yùn)動(dòng)4個(gè)組大鼠的血清進(jìn)行代謝組學(xué)分析后也發(fā)現(xiàn)，與健康安靜組相比，2型糖尿病大鼠血清中賴氨酸水平降低，但耐力運(yùn)動(dòng)能提高健康大鼠血清中賴氨酸水平，進(jìn)而改善骨骼肌脂肪酸β氧化速率。Taylor等[26]研究進(jìn)一步表明，賴氨酸補(bǔ)充能促進(jìn)小鼠骨骼肌脂肪分解基因表達(dá)和骨骼肌糖原的合成，抑制肌細(xì)胞內(nèi)脂肪合成過程。綜上可知，HIIT和MICT訓(xùn)練模式可能通過賴氨酸促進(jìn)脂肪酸分解，同時(shí)也通過增加骨骼肌胰島素敏感性和糖原合成酶蛋白表達(dá)來提高大鼠肌糖原含量，使機(jī)體能量代謝趨于脂肪酸分解代謝轉(zhuǎn)變，從而維持運(yùn)動(dòng)過程中血糖穩(wěn)態(tài)[19]。

3.3 HIIT誘導(dǎo)特異的血清代謝產(chǎn)物變化

值得指出的是，本文圖5B顯示，BCAAs和酪氨酸兩個(gè)代謝產(chǎn)物在HIIT組特異性增加。BCAAs包括亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸三種具有支鏈碳骨架的氨基酸。大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過程中，BCAAs既可經(jīng)支鏈α酮酸脫氫酶分解并為骨骼肌收縮供能，也能參與肝臟糖異生和肌肉蛋白質(zhì)合成等過程；血清BCAAs含量降低將引發(fā)蘋果酸/天冬氨酸穿梭、丙氨酸和谷氨酰胺合成降低，導(dǎo)致骨骼肌細(xì)胞內(nèi)的血乳酸/丙酮酸比值和氨水平增加，引起骨骼肌收縮機(jī)能下降[27]。

作為芳香族氨基酸，酪氨酸是合成兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺、腎上腺素和去甲腎上腺素的前體，同時(shí)也可以通過分解轉(zhuǎn)變成為延胡索酸和乙酰乙酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)[27]。研究認(rèn)為[28]，腦內(nèi)多巴胺含量與肌肉協(xié)調(diào)能力以及耐力運(yùn)動(dòng)成績(jī)呈正相關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明[20]，長(zhǎng)期自主轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)和耐力運(yùn)動(dòng)也能增加血清代謝表型中酪氨酸含量；跑步耐力強(qiáng)的小鼠血清酪氨酸水平顯著高于跑步耐力弱的小鼠[29]。與本研究結(jié)果一致的是，Duft等[27]對(duì)22名中年肥胖男子進(jìn)行24周的力量聯(lián)合耐力訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)組血清中的酪氨酸和BCAAs濃度均高于對(duì)照組，且酪氨酸與受試者VO2max呈正相關(guān)?；谇叭搜芯縖20，22，29]和本文圖5的結(jié)果提示：酪氨酸和BCAAs可作為HIIT誘導(dǎo)機(jī)體代謝適應(yīng)性變化的特異性標(biāo)示物，其中酪氨酸代謝變化可能與HIIT組大鼠耐力水平的改善有關(guān)（r=0.81，P＜0.01）。

4 總結(jié)

4.1 與安靜對(duì)照組相比，高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組和中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練組相同的差異代謝產(chǎn)物包括葡萄糖、3-羥基丁酸、乳酸、賴氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、膽堿；支鏈氨基酸和酪氨酸在高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組大鼠血清中特異性增加，表明長(zhǎng)期高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后機(jī)體呈現(xiàn)出與中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練不同的代謝適應(yīng)性變化。

4.2 共同差異代謝物中的膽堿與力竭時(shí)間呈正相關(guān)，表明10周高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練和中等強(qiáng)度持續(xù)訓(xùn)練對(duì)大鼠運(yùn)動(dòng)耐力的提升均可能與膽堿代謝改變有關(guān)。

4.3 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組特異代謝物酪氨酸與力竭時(shí)間呈正相關(guān)，表明酪氨酸代謝的改變與高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練組大鼠耐力水平增強(qiáng)有關(guān)。