疲勞運動及蝦青素補充對大鼠血清代謝影響的代謝組學(xué)研究

吳麗君 王僮

摘 要：目的：采用核磁共振（1H-NMR）代謝組學(xué)技術(shù)探討疲勞運動及蝦青素補充對疲勞運動大鼠血清代謝的影響。方法：將36只雄性SD大鼠隨機分為3組：對照組（C）、運動組（E）、運動加給藥組（EM）。EM組大鼠按每天6.6 mg/kg體重連續(xù)進行蝦青素灌胃21天，E組與EM組大鼠進行遞增負荷至疲勞的游泳運動。運動后即刻對大鼠進行股動脈取血并離心保存，對血樣進行1H-NMR數(shù)據(jù)采集與處理后找出差異代謝物，并使用MetPA數(shù)據(jù)庫分析代謝通路，結(jié)合KEGG數(shù)據(jù)庫篩選出潛在標志物。結(jié)果：1）E組相比C組大鼠血清差異代謝物共15種，其中甘油、檸檬酸、氧化三甲胺（P<0.05）、乳酸、乙酰乙酸（P<0.01）濃度顯著升高，葡萄糖、脂質(zhì)、亮氨酸（P<0.05）、肌酸、異亮氨酸、丙氨酸、纈氨酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、甜菜堿（P<001）濃度顯著降低;15種代謝物共參與20條代謝通路，其中纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成，酮體的合成與降解，丁酸代謝，乙醛酸與二羧酸代謝，甘油脂代謝，檸檬酸循環(huán)6條通路為疲勞干預(yù)潛在的靶標代謝通路，潛在代謝標志物為纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、乙酰乙酸、琥珀酸、甘油、α-酮戊二酸與檸檬酸;2）EM組相比E組大鼠血清差異代謝物共7種，其中葡萄糖（P<0.05）、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸（P<0.01）濃度顯著升高，脂質(zhì)（P<0.05）、乳酸、甘油（P<0.01）濃度顯著降低;7種代謝物共參與9條代謝通路，其中包括纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成，甘油脂代謝2條通路為蝦青素干預(yù)潛在的靶標代謝通路，潛在標志物為纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸與甘油。結(jié)論：1）疲勞運動可通過影響纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成，酮體的合成與降解，丁酸代謝，三羧酸循環(huán)，乙醛酸與二羧酸代謝及甘油脂代謝等6條代謝通路對大鼠機體產(chǎn)生不利影響;2）疲勞運動前補充蝦青素可通過改變其中的纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成及甘油脂代謝通路達到促進機體脂質(zhì)代謝、節(jié)約BCAA利用、延緩運動疲勞的作用。

關(guān)鍵詞：疲勞運動;蝦青素;血清;代謝組學(xué)

眾所周知，運動疲勞運動會損害運動員身心健康，影響其運動成績。國內(nèi)外學(xué)者在延緩運動疲勞的營養(yǎng)補劑方面做了大量研究，包括?；撬醄1]、參芪口服液[2]、維生素D[3]、蝦青素、多酚[4]等。蝦青素（Astaxanthin，ASTA）是一種強自由基清除劑，廣泛存在于蝦、蟹、魚、藻類以及鳥類羽毛中，具有超強抗氧化活性，可降低機體自由基水平，具有抗腫瘤、預(yù)防心腦血管疾病、保護神經(jīng)、保護肝腎臟等多種作用。1987年蝦青素被美國食品和藥品監(jiān)督管理局批準用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的飼料添加劑，并于1999年被批準用于膳食補充劑[5]。在運動人體科學(xué)領(lǐng)域，蝦青素具有改善機體物質(zhì)代謝、增強免疫力、抵抗肌肉炎癥、提高身體耐力、緩解運動疲勞等功效[6]，是近年來的研究熱點之一。

代謝組學(xué)（metabonomics）是20世紀90年代末期繼基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)之后，迅速發(fā)展起來的以高通量檢測和數(shù)據(jù)處理為手段、以信息建模與系統(tǒng)整合為目標、以群組指標分析為基礎(chǔ)的一門生物學(xué)學(xué)科[7]。它主要以生物體液為研究對象，還可采用完整組織樣品進行研究，可以在不預(yù)先設(shè)定將要檢測的具體指標“全景式”掃描所有代謝物，從而反映藥物、環(huán)境污染、運動等外界因素對機體代謝的影響[8]，已廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā)、疾病研究、食品檢測及運動或生活方式引起的干擾等領(lǐng)域[9]?；谄谶\動對機體產(chǎn)生較大擾動，本研究采用1H-NMR代謝組學(xué)技術(shù)研究疲勞運動及蝦青素補充對疲勞運動大鼠血清代謝的影響，試圖從代謝角度闡明疲勞運動及蝦青素補充對機體機能產(chǎn)生影響的作用途徑與機理。

1 材料與方法

1.1 實驗對象及分組

SPF級雄性SD健康大鼠36只，體重160～180 g，由北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司提供。大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)4天后隨機分為3組，每組12只，分別為對照組（C）、運動組（E）、運動加給藥組（EM），室溫20℃～25℃，相對濕度為（50±10）%。

1.2 實驗儀器與試劑

1.2.1 實驗儀器

Brucker 600-MHz AVACNCEⅢ NMR譜儀，TGL-16高速臺式冷凍離心機（湖南長沙），XW-80A旋渦混合器（上海），KQ5200E型超聲波清洗器等。

1.2.2 實驗試劑

D2O（Norell，USA），PBS（Phosphate buffer saline）緩沖液，甲醇（分析純≥99.5%），蝦青素（湖北武漢雅士達生物科技有限公司生產(chǎn)）。

1.3 實驗設(shè)計與運動方案

實驗方案參照Kalantari[10]與侯莉娟[11]的大鼠游泳方案。運動大鼠適應(yīng)性游泳3天，水溫（30±2）℃，水深40 cm。第一天游泳40 mim，第二天50 mim，第三天60 mim。適應(yīng)性游泳結(jié)束后，正式開始游泳與灌藥。EM組大鼠于上午8點進行蝦青素灌胃，其余大鼠同時間灌服同劑量大豆油，連續(xù)給藥21天。運動分為三個階段：1）下午14：30游泳150 min，持續(xù)7天;2）下午14：30游泳180 min，持續(xù)7天;3）上午8：00、下午14：30游泳各180 min，持續(xù)7天。最后一周大鼠每次運動至力竭，最終積累導(dǎo)致疲勞。力竭判斷標準：大鼠持續(xù)下沉10 s不露出水面[12]。疲勞判斷標準：大鼠出現(xiàn)神情怠倦、皮毛蓬亂枯槁、脫毛，運動能力下降，對外界刺激反應(yīng)遲鈍等征狀[11]。

1.4 樣本采集與處理

1.4.1 樣本采集

最后一天游泳結(jié)束后即刻對3組大鼠進行股動脈取血，以6 000 rpm離心30 min后采集血清，保存于-80℃冰箱備用。

1.4.2 1H-NMR樣本處理

首先將血清樣本解凍處理，后用移液槍吸取450 ul血清放于EP管并加入350 ul D2O，渦旋30秒后以1300 rpm 4℃離心20 min，取550 ul上清液于5 mm核磁管中通過CPMG（Carr-Purcell- Meiboom-Gill）脈沖序列進行1H-NMR檢測，自旋弛豫延遲320 ms，譜寬8KHz，自由感應(yīng)衰減64K數(shù)據(jù)點，進行64次掃描。隨后用MestReNova軟件（Mesterlab Research， Santiago de compostella， Spain）處理樣本核磁信號圖譜，首先用肌酸化學(xué)位移3.04作為參考定標，調(diào)整核磁譜圖偏差位移，手動切除δ4.60-5.20水峰信號，用0.01 ppm作為分段單位，對圖譜0.6 ppm-9.0 ppm段分段積分與歸一化處理，保存數(shù)據(jù)到excel中。使用SIMCA-P13.0分析積分值，最終找出P0.05、VIP1的差異代謝物。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS17.0軟件對實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用t檢驗與雙因素方差分析檢驗樣本顯著性，從統(tǒng)計學(xué)角度分析補充蝦青素及疲勞運動對機體影響。最后將差異代謝物代入MetaboAnalyst 4.0數(shù)據(jù)庫（https：//www.metaboanalyst.ca）中分析可能的代謝通路變化，結(jié)合KEGG數(shù)據(jù)庫尋找潛在標志物。

2 結(jié)果與分析

2.1 疲勞運動前后大鼠血清差異代謝物

由圖1可見，E組與C組樣本PLS-DA模型驗證成立，score圖顯示兩組樣本間區(qū)分明顯，組內(nèi)樣本較集中，表明兩組樣本間具有顯著差異性，S-Plots圖上有些點明顯與其他多數(shù)點分離且離原點較遠，為顯著性差異代謝物。由表1可見，疲勞運動后大鼠血清共15有種差異代謝物，E組比C組血清甘油、檸檬酸、氧化三甲胺（P<0.05）、乳酸、乙酰乙酸（P<0.01）濃度顯著升高，葡萄糖、脂質(zhì)、亮氨酸（P<0.05）、肌酸、異亮氨酸、丙氨酸、纈氨酸、琥珀酸、α-酮戊二酸、甜菜堿（P<0.01）濃度顯著降低。

由圖2可見，EM組與E組樣本PLS-DA模型驗證成立，score圖顯示兩組間樣本差異明顯，組內(nèi)樣本較集中，表明兩組間具有顯著差異性，S-Plots圖上有些點明顯與其他多數(shù)點分離且離原點較遠，為顯著性差異代謝物。由表2可知，蝦青素干預(yù)后兩組大鼠血清共有7種差異代謝物，EM組相比E組血清葡萄糖（P<0.05）、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸（P<0.01）濃度顯著升高，脂質(zhì)（P<0.05）、乳酸、甘油（P<0.01）濃度顯著降低。

2.2 補充蝦青素前后疲勞運動大鼠血清差異代謝物

由圖2可見，EM組與E組樣本PLS-DA模型驗證成立，score圖顯示兩組間樣本差異明顯，組內(nèi)樣本較集中，表明兩組間具有顯著差異性，S-Plots圖上有些點明顯與其他多數(shù)點分離且離原點較遠，為顯著性差異代謝物。由表2可知，蝦青素干預(yù)后兩組大鼠血清共有7種差異代謝物，EM組相比E組血清葡萄糖（P<0.05）、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸（P<0.01）濃度顯著升高，脂質(zhì)（P<0.05）、乳酸、甘油（P<0.01）濃度顯著降低。

2.3 代謝通路分析

將疲勞運動后與蝦青素干預(yù)運動后的差異代謝物分別輸入MetPA數(shù)據(jù)庫，對其所涉及的代謝通路進行分析，可以看出大鼠疲勞運動前后涉及的通路共20條（表3），本研究以影響值>0.1為閾值，對這些代謝通路進行篩選，高于此值為疲勞運動影響血清代謝的潛在靶標通路（圖3A），代謝通路影響值大于0.1的靶標代謝路中代謝通路圓點越大表示對代謝組學(xué)的重要性越大[13]，共篩選出靶標通路6條，分別是：纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成，丁酸代謝，酮體的合成與降解，檸檬酸循環(huán)，乙醛酸與二羧酸代謝及甘油脂代謝通路。蝦青素補充前后涉及的代謝通路共9條（表4），篩選出的靶標通路共2條（圖3B），分別是：纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成，甘油脂代謝通路。

3 討論

本研究采用1H-NMR代謝組學(xué)技術(shù)、MetPA代謝通路分析工具，探討疲勞運動及蝦青素補充對疲勞運動大鼠血清小分子代謝物及代謝通路的影響。

3.1 疲勞運動對大鼠血清代謝的影響

E組與C組大鼠血清差異代謝物共15種，分別參與20條代謝通路，其中纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成，丁酸代謝，酮體的合成與降解，檸檬酸循環(huán)，乙醛酸與二羧酸代謝及甘油脂代謝6條通路為疲勞運動干預(yù)主要涉及的靶標通路。參與以上6條通路的代謝物有纈氨酸（c00183）、亮氨酸（c00123）、異亮氨酸（c00407）、乙酰乙酸（c00164）、α-酮戊二酸（c00026）、琥珀酸（c00042）、檸檬酸（c00158）、甘油（c00116）。本研究將這8種代謝物視為影響疲勞代謝的潛在標志物。

纈氨酸（c00183）、亮氨酸（c00123）和異亮氨酸（c00407）參與纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成通路（圖4a）。這3種氨基酸均為人體必需氨基酸，統(tǒng)稱支鏈氨基酸（BCAA）。BCAA具有維持血漿游離氨基酸濃度，在長時間耐力運動中參與肌肉氧化供能，調(diào)節(jié)肌肉蛋白質(zhì)合成代謝[14]，參與糖代謝，促進乳酸糖異生等作用[15]。研究表明，補充BCAA還可抵消長時間耐力運動導(dǎo)致的肌肉疲勞，減少肌細胞內(nèi)蛋白分解入血[16]，削弱延遲性肌肉酸痛，減少運動性肌肉損傷[17-18]，增強運動能力[19]，促進運動員疲勞恢復(fù)[20]。Karl等基于代謝組學(xué)的研究表明，51公里/4天的越野滑雪運動后，士兵血漿中BCAA分解代謝增加[21]。Lewis等的研究也表明馬拉松運動后受試者血漿中纈氨酸濃度下降[22]。疲勞運動可降低BCAA轉(zhuǎn)氨酶或支鏈SymbolaA@-酮酸脫氫酶的活化從而導(dǎo)致血漿中BCAA水平的變化[23]。BCAA的轉(zhuǎn)氨作用主要發(fā)生在骨骼肌中，其轉(zhuǎn)氨作用的破壞會導(dǎo)致蘋果酸/天冬氨酸穿梭受損，從而減少丙氨酸和谷氨酰胺的形成，并增加乳酸與丙酮酸之比[24]，而谷氨酰胺減少是過度訓(xùn)練的標志之一[25]。BCAA還可與抑制性神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺（5-HT）前體-色氨酸競爭同一載體進入血腦屏障，血清BCAA濃度升高可抑制色氨酸入腦從而減少5-HT的生成與積聚，進而達到延緩疲勞作用，反之亦然。本研究中疲勞運動大鼠血清異亮氨酸、亮氨酸與纈氨酸濃度均下降，表明疲勞運動可加快大鼠血清BCAA分解，或干擾其轉(zhuǎn)氨作用，致使血清BCAA濃度降低，相應(yīng)地增加了5-HT在腦中積聚，從而導(dǎo)致疲勞發(fā)生。

差異代謝物乙酰乙酸（c00164）、α-酮戊二酸（c00026）與琥珀酸（c00042）共同參與丁酸代謝通路（圖4b）。丁酸是通過腸道微生物群發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生的短鏈脂肪酸之一，可由碳水化合物經(jīng)α-酮戊二酸與琥珀酸生成。丁酸鹽通過補充腸道防御屏障的各種成分、抑制炎癥細胞因子形成及減少氧化應(yīng)激，對結(jié)腸炎和結(jié)腸癌產(chǎn)生強烈抑制作用[26]，并對大鼠脂肪細胞的儲存和動員以及葡萄糖攝取有積極影響[27]。研究報道，低氧誘導(dǎo)因子脯氨酰羥化酶（PHD3）可通過與β2腎上腺素受體（ADRβ2）結(jié)合使其羥基化并降解，以上調(diào)肌肉中肌肉環(huán)狀指基因1（MuRF1）和肌肉萎縮F基因（MAFbx， atrogin-1）的表達導(dǎo)致肌肉萎縮，而α-酮戊二酸可特異性下調(diào)PHD3的表達以抑制肌肉萎縮，從而改善大鼠肌肉的運動耐力[28]。本研究中SymbolaA@-酮戊二酸濃度下降，可能導(dǎo)致大鼠肌肉耐力下降從而發(fā)生疲勞。乙酰乙酸是酮體的一種，是脂肪酸不完全氧化的產(chǎn)物，參與酮體的合成與降解通路（圖4c），此通路中β-羥基丁酸轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸，乙酰乙酸轉(zhuǎn)化為乙酰CoA被氧化利用。在長時間運動中，供能底物逐漸由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿ズ图√窃w合成增加[29]。Connor等研究表明，耐力自行車運動員尿液乙酰乙酸濃度顯著增加，是由于長時間耐力運動使機體糖原大量消耗，脂肪供能加強，而氧供不足使血清中酮體含量明顯升高[30]。Nozaki的研究也證實了疲勞運動后受試者血清酮體濃度增加[23]，與本研究中疲勞大鼠血液中乙酰乙酸顯著升高結(jié)果一致，表明本研究中運動供能方式已轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅縿佑弥竟┠?，且機體出現(xiàn)供氧不足，從而導(dǎo)致疲勞發(fā)生。

差異代謝物檸檬酸（c00158）、α-酮戊二酸（c00026）、琥珀酸（c00042）共同參與三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）通路（圖4d）。TCA循環(huán)是機體氧化供能的最有效方式，TCA循環(huán)約產(chǎn)生機體總能量的2/3，是糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)代謝的聯(lián)絡(luò)與轉(zhuǎn)化樞紐，在糖異生、脫氨基與轉(zhuǎn)氨基和脂肪生成中起重要作用[31]。本研究中代謝差異物檸檬酸（CA）作為乙酰-CoA進入TCA循環(huán)的起始物質(zhì)，其濃度大小反映著TCA循環(huán)代謝水平的高低。TCA循環(huán)中氧化應(yīng)激、質(zhì)子泄漏、離子易位和檸檬酸裂解酶活性改變等因素均可使檸檬酸合成過程及氧化磷酸化出現(xiàn)偏離[32]。Zhou等研究表明力竭性游泳運動可顯著提升大鼠血清中檸檬酸濃度[33]，與本實驗結(jié)果一致。Nozaki的研究也表明疲勞運動后受試者血清CA濃度升高，其機制可能為疲勞運動造成骨骼肌細胞受損、能量代謝紊亂[23]。CA還參與乙醛酸與二羧酸代謝通路（圖4e），該代謝是在乙醛酸體中進行的與脂肪轉(zhuǎn)化為糖密切相關(guān)的代謝過程，可通過影響三羧酸循環(huán)關(guān)鍵酶活性導(dǎo)致三羧酸循環(huán)中各種反應(yīng)物和產(chǎn)物水平異常[34]。本研究中E組大鼠血清CA濃度升高、α-酮戊二酸與琥珀酸濃度降低，表明運動導(dǎo)致的TCA、乙醛酸與二羧酸代謝紊亂是造成機體疲勞的原因之一。

甘油（c00116）參與甘油脂代謝通路（圖4f）。甘油脂代謝是甘油三酯（TG）水解為游離脂肪酸（FFA）和甘油后被機體利用的過程。運動訓(xùn)練可能通過上調(diào)葡糖轉(zhuǎn)運蛋白4和下調(diào)肌肉素的表達來改善脂質(zhì)代謝，促進甘油三酯分解[35]。其中甘油轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油后被組織利用，而FFA不溶于水，必須與血漿白蛋白結(jié)合進行運輸，它與血漿中5-HT前體色氨酸競爭結(jié)合蛋白載體，故FFA濃度升高會相應(yīng)引起游離色氨酸增多，間接導(dǎo)致腦內(nèi)5-HT聚積，為中樞性疲勞假說提供支持[36]。Lund研究表明，12周的綜合耐力與力量訓(xùn)練促進了人運動后活檢組織中肌管脂代謝增強[37]。Lyudinina的研究也證實越野滑雪運動時，運動員甘油脂代謝增強[38]。有報道稱，馬拉松運動時運動員出現(xiàn)廣泛的脂肪分解，血漿甘油濃度顯著升高，并與其他代謝物共同調(diào)節(jié)葡萄糖和脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)因子Nur77的表達[22]。本研究的運動方式為疲勞運動，運動后血清脂質(zhì)濃度降低，其分解物甘油濃度升高，表明疲勞運動脂肪動員加強，脂肪酸供能增多，與Stander[39]對運動員馬拉松運動后血清代謝組中甘油濃度上升的研究結(jié)果一致。由于甘油必須通過有氧氧化途徑為機體提供能量，供能速率相對較慢，故血液中甘油濃度增加。

3.2 補充蝦青素對疲勞運動大鼠血清代謝的影響

EM組與E組大鼠血清差異代謝物有7種，共參與9條代謝通路，其中纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成，甘油脂代謝2條通路為蝦青素干預(yù)主要涉及的靶標通路。參與以上2條通路的代謝物有纈氨酸（c00183）、亮氨酸（c00123）、異亮氨酸（c00407）和甘油（c00116）。本研究中蝦青素主要對疲勞運動涉及的6條靶標通路中的2條，8種潛在代謝標志物中的4種產(chǎn)生影響。

纈氨酸（c00183）、亮氨酸（c00123）和異亮氨酸（c00407）參與纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成（圖4a）通路。研究表明，BCAA補充可促進組織蛋白合成并加速新陳代謝、延緩運動疲勞[40]，低濃度的BCAA與中樞性疲勞密切相關(guān)[41]。而蝦青素可調(diào)節(jié)運動代謝，增強運動表現(xiàn)，促進疲勞恢復(fù)[42]。Tatiana等研究表明，大鼠45天連續(xù)服每天用1毫克ASTA/kg體重游泳疲勞時間明顯延遲了29%[43]。Zanghi等研究表明，補充蝦青素的狗疲勞運動后支鏈氨基酸水平明顯高于對照組[44]。本研究中EM組大鼠血清BCAA濃度顯著高于E組，與Zanghi等的研究結(jié)果相似，表明蝦青素補充可通過抑制疲勞運動造成的BCAA減少，從而起到延緩疲勞的作用。

甘油（c00116）參與甘油脂代謝通路（圖4f）。蝦青素可降低肝臟甘油三酯、血漿甘油三酯和總膽固醇濃度，對治療肥胖和代謝綜合征有重要作用[45]。它可以直接與過氧化物酶體增殖物激活受體PPARα和PPARγ相互作用，激活PPARα同時抑制PPARγ，從而減少體外肝細胞的脂質(zhì)積累[46]。還可促進甘油異生成糖，將甘油先轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫u丙酮，再在醛縮酶的作用下將其轉(zhuǎn)變?yōu)?，6-二磷酸果糖，最終轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟潜唤M織攝取利用[47]。Aoi研究表明，補充蝦青素4周與正常飲食組大鼠相比，蝦青素補充組大鼠運動時的脂肪利用顯著提高，且運動時間延長[48]。Ikeuchi研究表明，服用蝦青素后，游泳小鼠血漿中脂肪堆積顯著降低，運動時間明顯延長[47]。Liu等研究也表明，與正常飲食大鼠相比，蝦青素喂養(yǎng)大鼠運動后血漿甘油、脂肪酸濃度顯著降低，脂質(zhì)利用加速[49]。本研究中補充蝦青素組大鼠血清甘油濃度顯著降低，與Ikeuchi及Liu等的研究結(jié)果類似，表明蝦青素可促進疲勞運動大鼠血清甘油利用，為疲勞運動提供能量。

本研究中的代謝物也可作為底物對信號通路產(chǎn)生影響，下一步的研究可結(jié)合相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中酶活性、蛋白或基因表達等變化，從分子和代謝兩個水平深入探究疲勞運動對代謝通路與信號傳導(dǎo)通路的整體調(diào)節(jié)作用。

4 結(jié)論

4.1 疲勞運動可通過影響纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成，酮體的合成與降解，丁酸代謝，三羧酸循環(huán)，乙醛酸與二羧酸代謝及甘油脂代謝等6條代謝通路對大鼠機體產(chǎn)生不利影響。

4.2 疲勞運動前補充蝦青素可通過改變其中的纈氨酸、亮氨酸與異亮氨酸的生物合成及甘油脂代謝通路達到促進機體脂質(zhì)代謝、節(jié)約BCAA利用、延緩運動疲勞的作用。

參考文獻：

[1]WALDRON M， PATTERSON S D， TALLENT J， et al. The Effects of an Oral Taurine Dose and Supplementation Period on Endurance Exercise Performance in Humans：A Meta-Analysis [J]. Sports Medicine， 2018， 48 （5）：1247-1253.

[2]袁海峰， 馬薇嬌， 李澤龍，等.參芪口服液對運動性疲勞大鼠運動能力及氧化應(yīng)激的影響 [J]. 當(dāng)代體育科技， 2018，8（6）：7-10.

[3]OWENS D J， ALLISON R， CLOSE G L. Vitamin D and the Athlete：Current Perspectives and New Challenges [J]. Sports Medicine， 2018， 48 （1）：3-16.

[4]BOWTELL J， KELLY V. Fruit-Derived Polyphenol Supplementation for Athlete Recovery and Performance [J]. Sports Medicine， 2019， 49 （1）：3-23.

[5]GUERIN M， HUNTLEY M E， OLAIZOLA M. Haematococcus astaxanthin：applications for human health and nutrition [J]. Trends in Biotechnology， 2003， 21 （5）：210-216.

[6]DJORDJEVIC B， BARALIC I， ANDJELKOVIC M， et al. The Effect Of Astaxanthin On Mucosal Immunity， Oxidative Stress And Inflammation In Soccer Players [J]. Medicine & Science in Sports & Exercise， 2015， 47 （5S）：894-894.

[7]OLIVER S G， WINSON M K， KELL D B， et al. Systematic functional analysis of the yeast genome [J]. Trends in Biotechnology， 1998， 16 （9）：373-378.

[8]KUEHNBAUM N L， GILLEN J B， KORMENDI A， et al. Multiplexed separations for biomarker discovery in metabolomics：Elucidating adaptive responses to exercise training [J]. ELECTROPHORESIS， 2015， 36 （18）：2226-2236.

[9]MARKLEY J L， BRüSCHWEILER R， EDISON A S， et al. The future of NMR-based metabolomics [J]. Current Opinion in Biotechnology， 2017（43）：34-40.

[10]KALANTARI A， SAREMI A， SHAVANDI N， et al. Impact of Four Week Swimming Exercise with Alpha-Tocopherol Supplementation on Fertility Potential in Healthy Rats [J]. Urology journal， 2017， 14 （5）：5023-5026.

[11]侯莉娟， 劉曉莉， 喬德才. 大鼠游泳運動疲勞模型建立的研究 [J]. 實驗動物科學(xué)與管理， 2005 （1）：1-3.

[12]郭慶軍， 常耀明， 李金聲，等.大鼠游泳運動疲勞模型力竭標準的研究 [J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進展， 2010， 10 （15）：2855-2858.

[13]楊銀平. 基于細胞代謝組學(xué)技術(shù)的人參皂苷Rb1對SH-SY5Y細胞保護機制研究 [J]. 分析化學(xué)， 2019， 47 （1）：49-58.

[14]JACKMAN S R， WITARD O C， PHILP A， et al. Branched-Chain Amino Acid Ingestion Stimulates Muscle Myofibrillar Protein Synthesis following Resistance Exercise in Humans [J]. Frontiers in Physiology， 2017（8）：390.

[15]HORMOZNEJAD R， ZARE JAVID A， MANSOORI A. Effect of BCAA supplementation on central fatigue， energy metabolism substrate and muscle damage to the exercise：a systematic review with meta-analysis [J]. Sport Sciences for Health， 2019：1-15.

[16]PATTERSON S D， WALDRON M， JEFFRIES O. Chapter 13 - Proteins and Amino Acids and Physical Exercise [M]//WALRAND S. Nutrition and Skeletal Muscle，Academic Press，2019：183-196.

[17]RA S-G， MIYAZAKI T， KOJIMA R， et al. Effect of BCAA supplement timing on exercise-induced muscle soreness and damage：a pilot placebo-controlled double-blind study [J]. J Sports Med Phys Fitness， 2018， 58 （11）：1582-1591.

[18]KIM D-H， KIM S-H， JEONG W-S， et al. Effect of BCAA intake during endurance exercises on fatigue substances， muscle damage substances， and energy metabolism substances [J]. J Exerc Nutrition Biochem， 2013， 17 （4）：169-180.

[19]GUALANO A B， BOZZA T， LOPES DE CAMPOS P， et al. Branched-chain amino acids supplementation enhances exercise capacity and lipid oxidation during endurance exercise after muscle glycogen depletion [J]. J Sports Med Phys Fitness， 2011， 51 （1）：82-88.

[20]JAFARI H， ROSS J B， EMHOFF C-A W. Effects of Branched-Chain Amino Acid Supplementation on Exercise Performance and Recovery in Highly Endurance-Trained Athletes [J]. The FASEB Journal， 2016（30）：lb683-lb683.

[21]KARL J P， MARGOLIS L M， MURPHY N E， et al. Military training elicits marked increases in plasma metabolomic signatures of energy metabolism， lipolysis， fatty acid oxidation， and ketogenesis [J]. Physiological reports， 2017， 5 （17）：e13407.

[22]LEWIS G D， FARRELL L， WOOD M J， et al. Metabolic Signatures of Exercise in Human Plasma [J]. Science translational medicine， 2010， 33（2）：33-37.

[23]NOZAKI S， TANAKA M， MIZUNO K， et al. Mental and physical fatigue-related biochemical alterations [J]. Nutrition， 2009， 25 （1）：51-57.

[24]SHE P， ZHOU Y， ZHANG Z， et al. Disruption of BCAA metabolism in mice impairs exercise metabolism and endurance [J]. Journal of Applied Physiology， 2010， 108 （4）：941-949.

[25]SMITH D J， NORRIS S R. Changes in glutamine and glutamate concentrations for tracking training tolerance [J]. Med Sci Sports Exerc， 2000， 32 （3）：684-689.

[26]CAGLAR A， TOMAR O， EK？倫Z T. Butyric Acid：Structure， Properties and Effects on Health [J]. Kocatepe Veterinary Journal， 2017， 10 （3）：213-225.

[27]HEIMANN E， NYMAN M， DEGERMAN E. Propionic acid and butyric acid inhibit lipolysis and de novo lipogenesis and increase insulin-stimulated glucose uptake in primary rat adipocytes [J]. Adipocyte， 2015， 4 （2）：81-88.

[28]CAI X， YUAN Y， LIAO Z， et al. α-Ketoglutarate prevents skeletal muscle protein degradation and muscle atrophy through PHD3/ADRB2 pathway [J]. The FASEB Journal， 2017， 32 （1）：488-499.

[29]EVANS M， COGAN K E， EGAN B. Metabolism of ketone bodies during exercise and training：physiological basis for exogenous supplementation [J]. The Journal of Physiology， 2017， 595 （9）：2857-2871.

[30]OCONNOR， JAMES W. Comparative changes in plasma， urine and sweat during endurance exercise using NMR-based metabolomics [J]. Medical Research Archives， 2015， 2 （3）：15-21.

[31]AKRAM M. Citric Acid Cycle and Role of its Intermediates in Metabolism [J]. Cell Biochemistry and Biophysics， 2014， 68 （3）：475-478.

[32]ALVES TIAGO C， PONGRATZ REBECCA L， ZHAO X， et al. Integrated， Step-Wise， Mass-Isotopomeric Flux Analysis of the TCA Cycle [J]. Cell Metabolism， 2015， 22 （5）：936-947.

[33]ZHOU W， ZENG G， LYU C， et al. The Effect of Exhaustive Exercise on Plasma Metabolic Profiles of Male and Female Rats [J]. J Sports Sci Med， 2019， 18 （2）：253-263.

[34]張寧. 穿山龍抗急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的腎臟代謝組學(xué)研究 [J]. 中華中醫(yī)藥雜志， 2017（5）：2034-2039.

[35]YU J， ZHENG J， LIU X F， et al. Exercise improved lipid metabolism and insulin sensitivity in rats fed a high-fat diet by regulating glucose transporter 4 （GLUT4） and musclin expression [J]. Brazilian Journal of Medical and Biological Research， 2016， 49（5）：e5129.

[36]MANAF F A， LAWLER N G， PEIFFER J J， et al. Characterizing the plasma metabolome during and following a maximal exercise cycling test [J]. Journal of Applied Physiology， 2018， 125 （4）：1193-1203.

[37]LUND J， RUSTAN A C， LVSLETTEN N G， et al. Exercise in vivo marks human myotubes in vitro：Training-induced increase in lipid metabolism [J]. PLOS ONE， 2017， 12 （4）：e0175441.

[38]LYUDININA A Y， IVANKOVA G E， BOJKO E R. Priority use of medium-chain fatty acids during high-intensity exercise in cross-country skiers [J]. Journal of the International Society of Sports Nutrition， 2018， 15 （1）：1-8.

[39]STANDER Z， LUIES L， MIENIE L J， et al. The altered human serum metabolome induced by a marathon [J]. Metabolomics， 2018， 14 （11）：150.

[40]GERVASI M， SISTI D， AMATORI S， et al. Effect of a Carbohydrate/Branched Chain Aminoacids/Alanine sport nutritional supplement （Friliver performance） on perceived exertion in a 9-weeks high intensity interval training sessions [J]. Clinical Nutrition， 2018（37）：S299-S299.

[41]QUIROGA N， DINUNZIO C， VAN SCOY J， et al. EFFECTS OF BRANCH CHAIN AMINO ACID SUPPLEMENTATION IN DELAYING CENTRAL FATIGUE; proceedings of the International Journal of Exercise Science：Conference Proceedings， F， 2017 [C].

[42]BROWN D R， GOUGH L A， DEB S K， et al. Astaxanthin in Exercise Metabolism， Performance and Recovery：A Review [J]. Frontiers in Nutrition， 2018，76（4）：1-9.

[43]POLOTOW T G， VARDARIS C V， MIHALIUC A R， et al. Astaxanthin supplementation delays physical exhaustion and prevents redox imbalances in plasma and soleus muscles of Wistar rats [J]. Nutrients， 2014，12（6）：5819-5838.

[44]ZANGHI B M， MIDDLETON R P， REYNOLDS A J. Effects of postexercise feeding of a supplemental carbohydrate and protein bar with or without astaxanthin from Haematococcus pluvialis to exercise-conditioned dogs [J]. American Journal of Veterinary Research， 2015，76（4）：338-350.

[45]IKEUCHI M， KOYAMA T， TAKAHASHI J， et al. Effects of Astaxanthin in Obese Mice Fed a High-Fat Diet [J]. Bioscience， biotechnology， and biochemistry， 2007，71（4）：893-899.

[46]JIA Y， WU C， KIM J， et al. Astaxanthin reduces hepatic lipid accumulations in high-fat-fed C57BL/6J mice via activation of peroxisome proliferator-activated receptor （PPAR） alpha and inhibition of PPAR gamma and Akt [J]. The Journal of Nutritional Biochemistry， 2016（28）：9-18.

[47]IKEUCHI M， KOYAMA T FAU - TAKAHASHI J， TAKAHASHI J FAU - YAZAWA K， et al. Effects of astaxanthin supplementation on exercise-induced fatigue in mice [J]. 2006， 29 （10）：2106-2110.

[48]AOI W， NAITO Y FAU - TAKANAMI Y， TAKANAMI Y FAU - ISHII T， et al. Astaxanthin improves muscle lipid metabolism in exercise via inhibitory effect of oxidative CPT I modification [J]. Biochemical and Biophysical Research Communicadons， 2008， 366 （4）：892-897.

[49]LIU P H， AOI W， TAKAMI M， et al. The astaxanthin-induced improvement in lipid metabolism during exercise is mediated by a PGC-1alpha increase in skeletal muscle [J]. J Clin Biochem Nutr， 2014， 54 （2）：86-89.