男子中长跑运动员竞赛、训练及针刺调控核磁共振代谢组学特征研究

发布时间：2020-10-16 11:52

　　 研究目的:训练和竞赛是竞技体育的重要组成部分,其目的是不断挖掘人体的运动潜能,最大程度提升运动员的竞技能力,创造优异运动成绩。随着现代竞技体育竞争越来越激烈,比赛和训练强度也不断逼近人体极限,这些会造成机体机能状态的下降,如何快速恢复,保证训练、比赛的持续、高效性,一直是广大教练员和运动员追求的目标。针刺疗法对运动后人体机能的恢复具有副作用少、简便易行等优点,而且其机理是调动人体潜在的自身调节功能,不会产生兴奋剂问题,值得研究推广。以往对人体和针刺疗法的研究主要是针对于某一物质或者某一途径的几个物质来研究其作用机理,缺乏对二者系统、全面的阐释。代谢组学采用高通量的数据检测和数据处理技术对小分子代谢产物通过信息建模与系统整合进行定量和定性分析,来反映机体机能状态。它关注机体在经历了一系列变化后代谢产物的整体性变化,而不是拘泥于机体受到各种外界条件刺激后某个物质或代谢通路的变化细节,这使其可以更加准确和全面的反映机体受到外部刺激后产生的一系列应激反应。采用代谢组学分析受刺激后的机体和针灸调控有助于有助于全面、系统的理解刺激对机体的影响和针刺调控机制。第一部分:中长跑运动员800m跑及针刺调控后尿液NMR代谢组学特征研究研究方法:选取上海体育学院竞校中长跑运动员18名,均身体健康,分为实验组(EA:9名):800m跑+针刺,对照组(ER:9名):800m跑+自然恢复。针刺穴位的选取“足三里”、“肾俞”“委中”、“关元”。3次取样时间分别为:800m跑前45分钟、800m跑后30分钟、针刺后30分钟。尿液在超导傅立叶转换NMR谱仪上运用cpmgpr1d脉冲序列进行检测,相应的脉冲经过32 k傅立叶转换变为NMR谱图。将图谱文件夹导入第二军医大学药物分析测试中心编制的Matlab软件进行处理,将1H谱按默认值,从10.0到0.2,扣除水峰等活性氢所在的区域δ4.2-6.0,以避开溶剂峰对谱图的影响,然后以每段为0.04进行分段并积分,共获得200个化学位移小段和各化学位移对应的积分值。将对应的积分值进行中心化和比例换算后,以Excel形式贮存,并采用主成分分析(PCA)、偏最小二乘-判别式(PLS-DA)和正交偏最小二乘-判别式(OPLS-DA)进行分析。研究结果:(1)所有运动员800m实测成绩均达到个人最好成绩的90%以上,即实测成绩≥【100+(100-90)】*个人最好成绩/100,符合实验要求。(2)800m跑后疲劳量表显示800m跑后运动员均有疲劳感;800m跑后即刻心率平均值为202.5次/min,表明运动员在800m跑时是高强度进行的。(3)800跑前、后NMR代谢组学多变量分析指标分析显示800m跑前、后尿液样本代谢组学特征有显著性区分。(4)800跑涉及的代谢通路:通过对800m跑前、后差异化代谢物质分析后发现,800m跑涉及的代谢通路主要有肌酸代谢、氨基酸代谢、糖代谢、TCA循环、嘌呤核苷酸代谢、酪氨酸代谢等。(5)针刺后疲劳量表分析表明,两组无明显差异,表明针灸效果不明显。针刺后心率分析显示实验组与对照组二者呈明显差异性。(6)针刺后NMR代谢组学多变量分析显示针刺后实验组和对照组尿液样本无明显的区分,表明针刺效果并不显著。研究结论:(1)800m跑涉及的代谢通路上相关标志物的变化导致疲劳的原因有:能量的消耗,乳酸大量堆积,氧化应激和神经抑制等。(2)经过对800 m跑后的有关代谢物进行代谢组学分析,发现有氧氧化系统参与供能的贡献比较大,与现代研究观点相符。(3)基于核磁共振的尿液代谢组学技术能够全面、系统的分析800m跑前、后机体的代谢情况,为运动训练提供新的研究思路,为运动训练提供指导。(4)800m跑后经过30分钟休息,机体代谢基本上已经恢复到跑前状态。(5)针刺实验组的恢复效果不如自然休息组,其原因很可能是针刺的双向调节作用。第二部分:中长跑运动员大负荷训练课及针刺调控后尿液NMR代谢组学特征研究研究方法:选取上海体育学院竞校中长跑运动员14名,均身体健康,有机分组,分为实验组(TA:7名):大负荷训练+针刺,对照组(TR:7名):大负荷训练+自然恢复。针刺穴位的选取“足三里”、“肾俞”、“大椎”、“关元”。3次取样时间分别为:训练前45分钟、训练后35分钟、针灸后30分钟。多变量NMR代谢组学分析与实验1相同。研究结果:(1)大负荷训练后疲劳量表分析表明大负荷训练后运动员均有疲劳感;大负荷训练课平均心率值为172.4次/min,表明运动员的训练负荷是比较大的。(2)大负荷训练前、后NMR代谢组学多变量分析显示训练前、后尿液样本有明显的区分。(3)大负荷训练涉及的代谢通路:通过对大负荷训练前、后差异化代谢物质分析后发现,800m跑涉及的代谢通路主要有脂肪酸代谢、肌酸代谢、氨基酸代谢、糖代谢、TCA循环、嘌呤核苷酸代谢、甲烷代谢等。(4)针刺后疲劳量表分析显示二者有明显差异,针刺组疲劳恢复效果较好。针刺后实验组心率明显低于对照组,与安静时心率相比,针刺组心率更接近。(5)针刺后NMR代谢组学多变量分析显示针刺后实验组和对照组尿液样本有着显著的区分。(6)本次针刺疗法涉及的代谢通路:通过对针刺后实验组和对照组差异化代谢物质分析后发现,针刺后涉及的代谢通路有氨基酸代谢、糖代谢、TCA循环、甲烷代谢、嘌呤核苷酸代谢、肌酸代谢、胆碱代谢等。研究结论:(1)大负荷训练课涉及的代谢通路上相关标志物的变化导致疲劳的原因有:能量的消耗,乳酸大量堆积,氧化应激等。(2)本次训练课运动员机体呈现出无氧、有氧以及混氧代谢的特点,符合现代中长跑运动比赛的特点。(4)雌黄嘌呤(Hyx)和N-氧化三甲胺(TMAO)在大负荷训练课和800m跑中均出现显著性差异,可能是人体运动代谢调节重要的生物标志物。(3)针刺相关穴位有助于缓解长时间、大强度引起的急性运动性疲劳。(4)针对急性运动疲劳针刺相关穴位主要影响的是能量代谢通路。(5)针刺相关穴位缓解疲劳的作用机制有:促进能量物质合成、抗氧化应激、缓解大脑疲劳(神经抑制)、保护细胞、维护内环境稳态。(6)针刺的靶向目标——可能是代谢通路上的各种酶。(7)运用NMR代谢组学技术研究针刺疗法,有助于定性、定量、客观的评价针刺疗效。
【学位单位】：上海体育学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：G822.2
【部分图文】：

他们平均每周训练是 11.5±3h。3.2.4.2 实验流程实验前 12 小时内受试运动员均未从事剧烈运动，身着运动服装进入试验场地，对受试者体重、身高等信息进行测量，准确填写个人档案表,同时实验员调试仪器，然后集中对受试运动员进行实验注意事项和仪器功能的讲解。正式实验前 30 分钟适量补水(300 一 500ml)以保证尿液收集。运动前 45 分钟第一次采样，填写运动性疲劳 PRE 问卷；准备运动 30 分钟后，正式开始 800m 计时极限跑，跑完后两组运动员开始填写运动性疲劳 PRE 问卷，运动后 30 分钟第二次采样；然后对照组静坐自然恢复，实验组开始进行针灸穴位刺激 30 分钟，效应 30 分钟后，两组第三次采样，填写运动性疲劳 PRE 问卷。（注：尿样采集时间是基于水在人体内代谢到尿液的时间，并听取中科院上海药物研究所有关专家意见结合有关文献[15、50]选定，认为：机体受刺激后，体内物质产生的应激变化代谢到尿液的效应时间为 30 分钟。）

800m 跑前后心率分析表 1-5 运动员心率变化表（n=18， ±SD.次/min）组别 800m 跑前 800m 跑后即刻心率 48.6 士 1.8 202.5 士 5.9.00<0.01表 1-5 中，800m 跑前运动员心率平均值为 48.6 次/min，800m 跑后即刻值为 202.5 次/min，运动员跑后心率均达到 200 次/min，表明运动员在是高强度进行的。另外二者相比 P<0.01，二者差异非常显著。.3 800m 跑前、后尿液代谢组学分析 800m 跑前后尿液多变量分析X

如图 1-2 所示 800 跑前、后实验组和对照组尿液 NMR 代谢组学数据经多计分析后，PCA 的 Q2 值为 0.52，PLS-DA 的 Q2 值为 0.94，OPLS-DA 的 Q298。三者的 Q2 值均大于 0.4，表明两组样本在 PCA、PLS-DA 和 OPLS-DA分图上呈簇类分布状态。PLS-DA 模型的 R2Y 值为 0.97，OPLS-DA 模型的为 0.99，接近 1；并且 OPLS-DA 可靠度排列实验表明 Q2 最右侧点的 Y 值有左边点的 Y 值（图 D），也表明 OPLS-DA 样本得分图二者呈簇类分布。果表明 800m 跑前、后尿液样本代谢组学特征有显著性区分。2） 800m 跑前、后以及针灸组与对照组尿液 OPLS-DA 三维得分图图 1-3 一维核磁共振氢谱的 OPLS-DA 三维得分图中 OPLS-DA 模型 R2Y70，Q2 值为 0.52 大于 0.4，E0 和 E30 呈簇类分布，分化明显，这也更加证明了 800m 跑前、后尿液样本代谢组学特征有显著性区分。
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本文编号：2843219