王香生，陳亞軍（香港中文大學(xué)，香港）

對(duì)Cluberton等“糖類(lèi)的補(bǔ)充對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的代謝基因表達(dá)改變的影響”一文的述評(píng)

王香生，陳亞軍（香港中文大學(xué)，香港）

糖，轉(zhuǎn)錄，骨骼肌，基因表達(dá)

本文所推薦的論文是一篇較有代表性的、值得學(xué)習(xí)和借鑒的優(yōu)秀科研報(bào)道。研究背景文獻(xiàn)清楚；研究命題創(chuàng)新性強(qiáng)，具較高的理論和實(shí)踐意義；試驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理；實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制嚴(yán)謹(jǐn)；指標(biāo)測(cè)試體系有代表性；討論部分邏輯清晰，層層推進(jìn)；結(jié)論簡(jiǎn)潔，合理。當(dāng)然，本研究當(dāng)中也存在一些不足之處。例如：雖然此研究中采用了自身對(duì)照的實(shí)驗(yàn)方法，但仍無(wú)法回避樣本量太小的事實(shí)。另外，營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究中身體基線狀態(tài)的控制也應(yīng)值得注意，無(wú)論是受試者運(yùn)動(dòng)前幾天的飲食狀況，還是訓(xùn)練情況都需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，這對(duì)于保持受試者每次測(cè)試前的生理狀態(tài)和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的一致性是很有必要的。

重要名詞：

轉(zhuǎn)錄，骨骼肌，基因表達(dá)，糖

一直以來(lái)，運(yùn)動(dòng)中的糖補(bǔ)充都被認(rèn)為是可以提高運(yùn)動(dòng)耐力并對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激產(chǎn)生良好的適應(yīng)反應(yīng)，但從分子生物學(xué)水平尤其是基因表達(dá)層面了解糖類(lèi)補(bǔ)充和能量代謝及肌肉反應(yīng)的潛在機(jī)制的研究還很少?！癊ffect of carbohydrate ingestion on exercise-induced alterations in metabolic gene expression”是2005年發(fā)表在“Journal of Applied Physiology”（應(yīng)用生理學(xué)雜志）中一篇有代表性的研究報(bào)告。無(wú)論是研究背景陳述的邏輯性，研究命題的創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法的嚴(yán)謹(jǐn)性，還是討論和結(jié)論部分的合理性，此研究都是一篇值得學(xué)習(xí)和借鑒的優(yōu)秀研究論文。

研究背景

此研究在研究背景的鋪陳方面環(huán)環(huán)相扣，邏輯清楚，利用最新的相關(guān)文獻(xiàn)把研究背景交代清楚，直至最后導(dǎo)出自己的研究命題“糖類(lèi)的補(bǔ)充對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的代謝基因表達(dá)的改變”。其邏輯性顯示如下。

研究背景開(kāi)篇點(diǎn)出：肌肉因?yàn)槠湮锢硇裕ㄟ\(yùn)動(dòng)）和代謝性（能源需求）表現(xiàn)出高度適應(yīng)性特點(diǎn)，而目前各項(xiàng)研究顯示骨骼肌的高度適應(yīng)性與代謝相關(guān)基因表達(dá)的改變有關(guān)。

以下研究結(jié)果支持運(yùn)動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的改變可引起代謝相關(guān)基因的表達(dá)：（1）一次性的急性運(yùn)動(dòng)已足以改變Glucose transporter type 4（GLUT4），Pyruvate dehydrogenase kinase 4（PDH-4），Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1（PGC-1）以及uncoupling protein-3（UCP3）等mRNA的表達(dá)，研究也表明，運(yùn)動(dòng)應(yīng)激后所有這些基因表達(dá)的增加與基因轉(zhuǎn)錄速率的增加有關(guān)。（2）研究證實(shí)，降低運(yùn)動(dòng)前肌糖原的水平會(huì)加劇運(yùn)動(dòng)后代謝基因表達(dá)的改變。這表明除了運(yùn)動(dòng)之外，能源代謝底物也是影響代謝基因表達(dá)的一個(gè)重要因素。之后的一些研究也證實(shí)，葡萄糖的補(bǔ)充可以減弱運(yùn)動(dòng)后GLUT4 mRNA的表達(dá)，而在沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的情況下，單純代謝底物的改變也可以導(dǎo)致這些相關(guān)代謝基因表達(dá)的改變。例如，禁食下的物理狀態(tài)可以改變GLUT4，PDH-4，以及UCP3等代謝基因的表達(dá)，而恢復(fù)進(jìn)食又可以恢復(fù)GLUT4等mRNA的表達(dá)水平。

根據(jù)之前的研究結(jié)果可以導(dǎo)出本研究的研究命題假設(shè)：既然在無(wú)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，代謝底物引起的物理狀態(tài)的改變可以改變相關(guān)代謝基因的表達(dá)，那么代謝底物的改變應(yīng)該也可以引起運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下GLUT4，PDH-4，PGC-1以及UCP3等相關(guān)基因的表達(dá)發(fā)生變化。

值得學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)

選題——有較高的理論和實(shí)踐意義

如前所述，運(yùn)動(dòng)中的糖補(bǔ)充一直以來(lái)都被認(rèn)為是一種行之有效的提高機(jī)體運(yùn)動(dòng)耐力，并對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)應(yīng)激有良好反應(yīng)的措施。雖然在綜合生理反應(yīng)上相關(guān)研究極多，但其在基因?qū)用嫔系臐撛跈C(jī)制還不清楚。此項(xiàng)研究從代謝相關(guān)基因表達(dá)方面對(duì)此做一嘗試，無(wú)論是選題的科學(xué)性、實(shí)踐性，還是理論意義，都值得借鑒。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)——簡(jiǎn)單合理，實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制嚴(yán)謹(jǐn)

本研究采用自身對(duì)照的重復(fù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，每名受試者在間隔至少7天后，重復(fù)做兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別攝入6%糖飲料或者等量的口味相似的安慰劑。實(shí)驗(yàn)過(guò)程值得注意的地方包括以下幾個(gè)方面。

（1）清楚交代人體實(shí)驗(yàn)的基本要求。人體研究道德倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)，正式的參加者同意書(shū)，以及受試者詳細(xì)的醫(yī)學(xué)病史調(diào)查等都是進(jìn)行人體研究的必須程序，這些要求在國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)研究中進(jìn)行的還不是很規(guī)范，有需要在未來(lái)的研究發(fā)展中進(jìn)一步完善。

（2）嚴(yán)格的基線（baseline）實(shí)驗(yàn)條件的控制。為了保證兩次實(shí)驗(yàn)前機(jī)體糖原含量（肌糖原和肝糖原）水平相似，應(yīng)盡量減少實(shí)驗(yàn)前一天飲食對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的影響。該研究當(dāng)中每個(gè)受試者要求在實(shí)驗(yàn)前禁食12 h，這對(duì)于運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域的研究是必須的，也是必要的。

（3）采用自身對(duì)照、重復(fù)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法可以增加研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此方法已經(jīng)把受試者個(gè)體之間的差異性從統(tǒng)計(jì)誤差里面去掉，可以更好地觀察研究設(shè)計(jì)中自變量變化對(duì)因變量的直接影響。此方法的采用與否差不多已經(jīng)成為衡量實(shí)驗(yàn)性運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)研究設(shè)計(jì)是否優(yōu)秀的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)。

（4）采用隨機(jī)交叉實(shí)驗(yàn)的順序安排。對(duì)于重復(fù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的安排，一個(gè)最大的潛在缺陷是觀察到的因變量變化可能不是因?yàn)樗O(shè)計(jì)的自變量的變化引起的，而是因?yàn)槠渌蛟斐傻?。例如：受試者完成第二次?shí)驗(yàn)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)、熟練程度，以及心理壓力均與第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)有所不同；如果兩次主實(shí)驗(yàn)之間的間隔時(shí)間不夠長(zhǎng)，那么第一次實(shí)驗(yàn)中自變量的影響有可能在第二次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)還沒(méi)有完全消失，繼續(xù)對(duì)第二次實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生一定的影響。該研究中采用的隨機(jī)交叉實(shí)驗(yàn)的順序安排和至少7天的間隔期就可以有效避免上述方法設(shè)計(jì)所可能帶來(lái)的弊端，同時(shí)也可以保證受試者第一次實(shí)驗(yàn)后完全恢復(fù)。

指標(biāo)測(cè)試體系選擇——有代表性和層次性

實(shí)驗(yàn)研究中測(cè)試指標(biāo)的選擇對(duì)于要達(dá)到的研究目的非常重要。此研究的測(cè)試指標(biāo)全面而富有層次性：氣體代謝指標(biāo)、血液指標(biāo)、肌肉指標(biāo)，以及代謝相關(guān)基因的表達(dá)。從宏觀到微觀，從運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的控制到代謝基因水平的測(cè)試，每一類(lèi)指標(biāo)都有其明確的目的性和層次性，這樣，對(duì)之后的研究結(jié)果的討論和解釋就可以做到點(diǎn)面結(jié)合，有據(jù)可循。

討論——邏輯清晰，層層推進(jìn)；結(jié)論——簡(jiǎn)潔，合理

鑒于糖類(lèi)補(bǔ)充對(duì)代謝相關(guān)基因表達(dá)的影響研究較少，所以此研究報(bào)告中同類(lèi)研究的比較討論篇幅不占多數(shù)，在討論部分中更多的是引用相關(guān)的研究逐類(lèi)分析，采用邏輯上的推理方法，層層推進(jìn)，找出本研究中實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示的意義所在，簡(jiǎn)潔、合理的結(jié)論的得出也就水到渠成。這種層層推進(jìn)的討論方法，對(duì)于從事一些較新學(xué)科領(lǐng)域開(kāi)拓研究的科研工作者來(lái)說(shuō)，很有學(xué)習(xí)和借鑒的意義。

需要改善的地方

樣本量偏小

對(duì)于此類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的營(yíng)養(yǎng)研究來(lái)說(shuō)，6個(gè)受試者是最低的可以接受的樣本量。盡管研究者在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法上進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，而且在統(tǒng)計(jì)中采用了雙因素重復(fù)方差分析（Twoway ANOVA with repeated measures）的方法，但仍不能回避樣本量偏小這樣的批評(píng)。如果此研究中能增加至8～9個(gè)樣本，研究的說(shuō)服力和統(tǒng)計(jì)意義就會(huì)更大。當(dāng)然由于此項(xiàng)研究需要進(jìn)行肌肉活檢，對(duì)每名受試者至少要在運(yùn)動(dòng)前后各采取3個(gè)肌肉樣本，這個(gè)過(guò)程的困難性我們也應(yīng)該予以理解。

主實(shí)驗(yàn)前應(yīng)采用更為嚴(yán)格的飲食控制

如前所述，雖然此研究主實(shí)驗(yàn)前，每個(gè)受試者都會(huì)禁食12 h，但這在營(yíng)養(yǎng)研究中顯然是一個(gè)最基本的要求。由于運(yùn)動(dòng)前1 d甚至3 d的飲食都可能會(huì)對(duì)機(jī)體運(yùn)動(dòng)前糖原儲(chǔ)備水平有所影響，因此我們建議所有受試者在第1次實(shí)驗(yàn)前3 d均要求進(jìn)行飲食的記錄，并且在第2次實(shí)驗(yàn)前3 d重復(fù)第1次的飲食習(xí)慣，將飲食的影響減少到最小。如果我們能夠保證每位受試者兩次主實(shí)驗(yàn)前3 d均能進(jìn)食營(yíng)養(yǎng)均衡（不是特別高糖，高脂或者高蛋白）、成分相似的食物，對(duì)運(yùn)動(dòng)前基線糖原水平的控制將會(huì)更加理想。

主實(shí)驗(yàn)前3 d應(yīng)控制身體訓(xùn)練

大強(qiáng)度、力竭性運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)身體機(jī)能狀態(tài)和糖原儲(chǔ)備產(chǎn)生較大影響，因此運(yùn)動(dòng)前3 d應(yīng)避免此類(lèi)運(yùn)動(dòng)，這對(duì)于保持兩次主實(shí)驗(yàn)前機(jī)體糖原儲(chǔ)備和生理狀態(tài)的一致是必要的。

[1]王香生，陳亞軍，駱卓明.運(yùn)動(dòng)前進(jìn)食不同血糖指數(shù)食物對(duì)長(zhǎng)跑能力的影響[J].中國(guó)運(yùn)動(dòng)雜志，2003，22(5):453-4 5 7。

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(責(zé)任編輯：何聰)

Comments on the Article "Effect of carbohydrate ingestion on exercise-induced alterations in metabolic gene expression" Written by Cluberton and Others

carbohydrate; transcription; skeletal muscle; gene expression述評(píng)專(zhuān)家簡(jiǎn)介：王香生，教授，博士研究生導(dǎo)師。英國(guó)利物浦大學(xué)運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)士，英國(guó)拉夫堡大學(xué)運(yùn)動(dòng)科學(xué)碩士，英國(guó)拉夫堡大學(xué) （英聯(lián)邦學(xué)人）運(yùn)動(dòng)生理學(xué)博士。香港中文大學(xué)體育運(yùn)動(dòng)科學(xué)系教授，香港中文大學(xué)教育學(xué)院副院長(zhǎng)（研究），以及香港中文大學(xué)聯(lián)合書(shū)院副院長(zhǎng)，美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)（American College of Sports Medicine, ACSM）會(huì)士及香港運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)及科學(xué)學(xué)會(huì)（Hong Kong Association of Sports Medicine and Sports Science, HKASMSS）理事會(huì)成員。主要研究領(lǐng)域包括運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)及代謝作用，飲品補(bǔ)充與運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，以及體力活動(dòng)與健康等。在各種國(guó)際期刊上發(fā)表高影響因子文獻(xiàn)50余篇，并且與世界各地相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的專(zhuān)家學(xué)者建立了良好的合作關(guān)系。

評(píng)析文章： Effect of carbohydrate ingestion on exercise-induced alterations in metabolic gene expression

Cluberton, L.J., McGee, S.L., Murphy, R.M., & Hargreaves, M.(2005). J Appl Physiol. , 99(4):1359-63