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(yùn)動及蝦青素補(bǔ)充對疲勞運(yùn)動大鼠血清代謝的影響。方法：將36只雄性SD大鼠隨機(jī)分為3組：對照組（C）、運(yùn)動組（E）、運(yùn)動加給藥組（EM）。EM組大鼠按每天6.6 mg/kg體重連續(xù)進(jìn)行蝦青素灌胃21天，E組與EM組大鼠進(jìn)行遞增負(fù)荷至疲勞的游泳運(yùn)動。運(yùn)動后即刻對大鼠進(jìn)行股動脈取血并離心保存，對血樣進(jìn)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(biāo)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(biāo)代謝通路，潛在代謝標(biāo)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(biāo)代謝通路，潛在標(biāo)志物為纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸與甘油。結(jié)論：1）疲勞運(yùn)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(jī)體產(chǎn)生不利影響;2）疲勞運(yùn)動前補(bǔ)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(dá)到促進(jìn)機(jī)體脂質(zhì)代謝、節(jié)約BCAA利用、延緩運(yùn)動疲勞的作用。

關(guān)鍵詞：疲勞運(yùn)動;蝦青素;血清;代謝組學(xué)

眾所周知，運(yùn)動疲勞運(yùn)動會損害運(yùn)動員身心健康，影響其運(yùn)動成績。國內(nèi)外學(xué)者在延緩運(yùn)動疲勞的營養(yǎng)補(bǔ)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(qiáng)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(qiáng)抗氧化活性，可降低機(jī)體自由基水平，具有抗腫瘤、預(yù)防心腦血管疾病、保護(hù)神經(jīng)、保護(hù)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(zhǔn)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的飼料添加劑，并于1999年被批準(zhǔn)用于膳食補(bǔ)充劑[5]。在運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域，蝦青素具有改善機(jī)體物質(zhì)代謝、增強(qiáng)免疫力、抵抗肌肉炎癥、提高身體耐力、緩解運(yùn)動疲勞等功效[6]，是近年來的研究熱點(diǎn)之一。

代謝組學(xué)（metabonomics）是20世紀(jì)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(biāo)、以群組指標(biāo)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(jìn)行研究，可以在不預(yù)先設(shè)定將要檢測的具體指標(biāo)“全景式”掃描所有代謝物，從而反映藥物、環(huán)境污染、運(yùn)動等外界因素對機(jī)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(yùn)動或生活方式引起的干擾等領(lǐng)域[9]?；谄谶\(yùn)動對機(jī)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(yùn)動及蝦青素補(bǔ)充對疲勞運(yùn)動大鼠血清代謝的影響，試圖從代謝角度闡明疲勞運(yùn)動及蝦青素補(bǔ)充對機(jī)體機(jī)能產(chǎn)生影響的作用途徑與機(jī)理。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jī)分為3組，每組12只，分別為對照組（C）、運(yùn)動組（E）、運(yùn)動加給藥組（EM），室溫20℃～25℃，相對濕度為（50±10）%。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

Brucker 600-MHz AVACNCEⅢ NMR譜儀，TGL-16高速臺式冷凍離心機(jī)（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(shí)驗(yàn)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(dá)生物科技有限公司生產(chǎn)）。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與運(yùn)動方案

實(shí)驗(yàn)方案參照Kalantari[10]與侯莉娟[11]的大鼠游泳方案。運(yùn)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(diǎn)進(jìn)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(yùn)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(yùn)動至力竭，最終積累導(dǎo)致疲勞。力竭判斷標(biāo)準(zhǔn)：大鼠持續(xù)下沉10 s不露出水面[12]。疲勞判斷標(biāo)準(zhǔn)：大鼠出現(xiàn)神情怠倦、皮毛蓬亂枯槁、脫毛，運(yùn)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)，進(jìn)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(biāo)，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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用t檢驗(yàn)與雙因素方差分析檢驗(yàn)樣本顯著性，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度分析補(bǔ)充蝦青素及疲勞運(yùn)動對機(jī)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(biāo)志物。

2 結(jié)果與分析

2.1 疲勞運(yùn)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(yàn)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(diǎn)明顯與其他多數(shù)點(diǎn)分離且離原點(diǎn)較遠(yuǎn)，為顯著性差異代謝物。由表1可見，疲勞運(yùn)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(yàn)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(diǎn)明顯與其他多數(shù)點(diǎn)分離且離原點(diǎn)較遠(yuǎn)，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(bǔ)充蝦青素前后疲勞運(yùn)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(yàn)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(diǎn)明顯與其他多數(shù)點(diǎn)分離且離原點(diǎn)較遠(yuǎn)，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(yùn)動后與蝦青素干預(yù)運(yùn)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(jìn)行分析，可以看出大鼠疲勞運(yùn)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(jìn)行篩選，高于此值為疲勞運(yùn)動影響血清代謝的潛在靶標(biāo)通路（圖3A），代謝通路影響值大于0.1的靶標(biāo)代謝路中代謝通路圓點(diǎn)越大表示對代謝組學(xué)的重要性越大[13]，共篩選出靶標(biāo)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(bǔ)充前后涉及的代謝通路共9條（表4），篩選出的靶標(biāo)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(yùn)動及蝦青素補(bǔ)充對疲勞運(yùn)動大鼠血清小分子代謝物及代謝通路的影響。

3.1 疲勞運(yùn)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(yùn)動干預(yù)主要涉及的靶標(biāo)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(biāo)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(yùn)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(jìn)乳酸糖異生等作用[15]。研究表明，補(bǔ)充BCAA還可抵消長時間耐力運(yùn)動導(dǎo)致的肌肉疲勞，減少肌細(xì)胞內(nèi)蛋白分解入血[16]，削弱延遲性肌肉酸痛，減少運(yùn)動性肌肉損傷[17-18]，增強(qiáng)運(yùn)動能力[19]，促進(jìn)運(yùn)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(yùn)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(yùn)動后受試者血漿中纈氨酸濃度下降[22]。疲勞運(yùn)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(biāo)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(jìn)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(jìn)而達(dá)到延緩疲勞作用，反之亦然。本研究中疲勞運(yùn)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(yùn)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(bǔ)充腸道防御屏障的各種成分、抑制炎癥細(xì)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(qiáng)烈抑制作用[26]，并對大鼠脂肪細(xì)胞的儲存和動員以及葡萄糖攝取有積極影響[27]。研究報(bào)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(dá)導(dǎo)致肌肉萎縮，而α-酮戊二酸可特異性下調(diào)PHD3的表達(dá)以抑制肌肉萎縮，從而改善大鼠肌肉的運(yùn)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(yùn)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(yùn)動員尿液乙酰乙酸濃度顯著增加，是由于長時間耐力運(yùn)動使機(jī)體糖原大量消耗，脂肪供能加強(qiáng)，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(shí)了疲勞運(yùn)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(yùn)動供能方式已轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅縿佑弥竟┠埽覚C(jī)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(jī)體氧化供能的最有效方式，TCA循環(huán)約產(chǎn)生機(jī)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(jìn)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(yùn)動可顯著提升大鼠血清中檸檬酸濃度[33]，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。Nozaki的研究也表明疲勞運(yùn)動后受試者血清CA濃度升高，其機(jī)制可能為疲勞運(yùn)動造成骨骼肌細(xì)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(jìn)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(yùn)動導(dǎo)致的TCA、乙醛酸與二羧酸代謝紊亂是造成機(jī)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(jī)體利用的過程。運(yùn)動訓(xùn)練可能通過上調(diào)葡糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4和下調(diào)肌肉素的表達(dá)來改善脂質(zhì)代謝，促進(jìn)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(jìn)行運(yùn)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(jìn)了人運(yùn)動后活檢組織中肌管脂代謝增強(qiáng)[37]。Lyudinina的研究也證實(shí)越野滑雪運(yùn)動時，運(yùn)動員甘油脂代謝增強(qiáng)[38]。有報(bào)道稱，馬拉松運(yùn)動時運(yùn)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(dá)[22]。本研究的運(yùn)動方式為疲勞運(yùn)動，運(yùn)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(yùn)動脂肪動員加強(qiáng)，脂肪酸供能增多，與Stander[39]對運(yùn)動員馬拉松運(yùn)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(jī)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(bǔ)充蝦青素對疲勞運(yùn)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(biāo)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(yùn)動涉及的6條靶標(biāo)通路中的2條，8種潛在代謝標(biāo)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(bǔ)充可促進(jìn)組織蛋白合成并加速新陳代謝、延緩運(yùn)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(yùn)動代謝，增強(qiáng)運(yùn)動表現(xiàn)，促進(jìn)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(bǔ)充蝦青素的狗疲勞運(yùn)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(bǔ)充可通過抑制疲勞運(yùn)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(xì)胞的脂質(zhì)積累[46]。還可促進(jìn)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(bǔ)充蝦青素4周與正常飲食組大鼠相比，蝦青素補(bǔ)充組大鼠運(yùn)動時的脂肪利用顯著提高，且運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(bǔ)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(jìn)疲勞運(yùn)動大鼠血清甘油利用，為疲勞運(yùn)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(dá)等變化，從分子和代謝兩個水平深入探究疲勞運(yùn)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(yùn)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(jī)體產(chǎn)生不利影響。

4.2 疲勞運(yùn)動前補(bǔ)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(dá)到促進(jìn)機(jī)體脂質(zhì)代謝、節(jié)約BCAA利用、延緩運(yùn)動疲勞的作用。

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