高强度间歇运动联合二甲双胍对健康男性血浆脂质组的动态影响研究

《Journal of Proteomics》：A Lipidomic Exploration of the Effects of High-Intensity Interval Exercise in Healthy Men after Metformin Intake

本研究针对高强度间歇运动（HIIE）与二甲双胍联合作用下血浆脂质组动态变化尚不明确的问题，通过脂质组学技术分析了健康男性在服药后12小时内血浆脂质谱的变化。研究发现HIIE可引起脂肪酸（FA）、酰基肉碱（CAR）、甘油磷脂酰胆碱（PC）、鞘磷脂（SM）和三酰甘油（TG）等脂质类别的显著变化，且这种变化可持续至运动后4小时。该研究为理解运动与药物协同调节脂质代谢的机制提供了新视角，对代谢性疾病防治具有重要参考价值。

　　

在现代社会，保持适度的体力活动对健康至关重要。特别是高强度间歇运动（High-Intensity Interval Exercise, HIIE），即短时间高强度运动与短暂恢复期交替进行的训练方式，已被证明能有效改善胰岛素抵抗和2型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus, T2DM）患者的心血管代谢指标。与此同时，二甲双胍（Metformin）作为治疗T2DM的一线药物，其与运动结合的效应逐渐受到关注。然而，尽管已知运动能引起多种代谢物（包括脂质）浓度的显著变化，但关于HIIE对血浆脂质组，特别是在二甲双胍存在下的长期动态影响，目前尚缺乏系统性的探索。脂质如神经酰胺（Cer）、二酰甘油（DG）和酰基肉碱（CAR）等已被证实能激活细胞内信号通路并调节代谢过程，但HIIE对循环脂质物种的整体调控机制仍不明确。因此，深入探究HIIE与二甲双胍联合作用下的脂质组变化，对于揭示运动与药物协同作用的分子机制具有重要意义。

为了回答上述问题，由René Neuhaus、Thomas Meikopoulos、Ana Gradillas、Carolina Gonzalez-Ria?o、Georgios Theodoridis、Stefanos Nikolaidis、Vassilis Mougios、Coral Barbas、Helen Gika和Alma Villase?or组成的研究团队在《Journal of Proteomics》上发表了一项研究，旨在探索健康个体在服用二甲双胍后，进行HIIE或休息状态下12小时内血浆脂质组的变化。该研究采用非靶向脂质组学方法，首次报道了HIIE对健康个体血液脂质组的长期影响。

研究团队招募了9名健康男性志愿者，参与两次实验（运动session A和休息session B），每次持续12小时。志愿者在摄入1000毫克二甲双胍后，session A组进行平均强度为最大心率67%的HIIE，总时长76分钟；session B组则全程休息。在研究期间，共采集14个时间点的血浆样本（从服药前到服药后12小时），并利用液相色谱-四极杆飞行时间质谱（LC-QTOF-MS）技术进行脂质组学分析。通过分子特征提取、数据清洗、归一化及脂质注释等步骤，最终成功注释了247种独特脂质。统计分析采用Wilcoxon检验比较运动与休息条件下各时间点的脂质差异，并利用错误发现率（False Discovery Rate, FDR）校正进行多重比较检验。

脂质组学变化揭示HIIE涉及不同脂质类别的复杂网络

研究结果显示，HIIE对血浆脂质组产生了显著影响，且这种影响在运动后持续存在。在运动结束后立即（T3时间点），共有52种脂质物种在运动组与休息组之间存在显著差异（p < 0.05，pFDR <0.2），主要涉及鞘磷脂（SM）、甘油磷脂酰胆碱（PC）、三酰甘油（TG）和脂肪酸（FA），其次是酰基肉碱（CAR）和神经酰胺（Cer）。其中，乙酰肉碱[CAR(2:0)]和棕榈油酸[FA(16:1)]的变化倍数最高。脂质网络分析表明，大多数脂质在其类别内部相互连接，且运动组中这些脂质的水平普遍升高。

运动诱导的脂质变化轨迹显示与膳食的相互作用

进一步分析脂质在12小时内的动态变化发现，CAR(2:0)在HIIE开始后急剧上升，并在运动结束时达到峰值，之后逐渐下降，但在运动后4小时（T5）仍高于休息组水平。而FA则在运动结束后1小时（T4）达到峰值，且多数FA在T5时仍未恢复至休息水平。此外，研究还观察到膳食摄入对脂质轨迹的影响，例如在6.5小时进食后，某些FA的浓度出现再次下降。其他脂质如PC(16:0_18:0)、SM(d40:1)和Cer(d18:1/22:0)等在运动期间也有所升高，但变化幅度较小。

脂质类别趋势图

热图分析显示，血浆中的CAR、FA、SM、部分TG和PC在HIIE期间及之后显著升高，而溶血甘油磷脂酰胆碱（LPC）则下降。其中，TG和PC在运动后30分钟开始下降，而CAR和FA则持续升高至运动后2小时。进食后，主要是PC、LPC和TG（尤其是多不饱和TG）出现上升趋势。

研究结论表明，HIIE在二甲双胍存在下可引起血浆脂质组的显著变化，且这种变化可持续至运动后4小时。主要受影响的脂质类别包括FA、CAR、PC、SM和TG。这些变化可能是HIIE与二甲双胍在脂质组中的协同效应，其中HIIE起主导作用。该研究首次通过综合非靶向脂质组学方法，揭示了HIIE对健康个体血浆脂质组的长期动态影响，为理解运动与药物联合作用的代谢调控机制提供了新见解。此外，研究结果对T2DM等代谢性疾病的防治具有重要参考价值，尤其在制定个性化运动与药物治疗方案方面。然而，由于样本量较小且缺乏无二甲双胍摄入的对照组，未来需要更大样本的研究进一步验证这些发现。