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运动代谢组学研究虽已揭示运动诱导的代谢变化并发现运动因子（exerkines），但运动强度对代谢变化和运动因子水平的影响尚不明确。研究人员开展了对比中等强度与高强度有氧运动代谢反应的研究，发现运动强度显著影响代谢变化和运动因子水平，为运动推荐提供依据。
运动，这个日常生活中常见的活动，却隐藏着诸多神秘的分子机制。有氧运动能带来诸多健康益处，像降低心血管疾病、2 型糖尿病的患病风险，还能降低全因死亡率。然而，运动背后那些能带来健康效果的分子机制，一直是科学界努力探索的谜题。
近年来，代谢组学成为了探索运动分子机制的有力工具。它能全面展现身体对运动的代谢反应，帮助科学家找到不同人群和运动方式下的代谢特征，识别新的运动诱导通路和代谢物。通过代谢组学研究，科学家发现了一些运动诱导的信号分子 —— 运动因子（exerkines），这些分子能介导身体对运动的生理反应，对健康有益，甚至能预防疾病。比如，乳酸（lactate）和琥珀酸（succinate）这些代谢通路的中间产物，就是具有多种生理功能的运动因子，能参与组织重塑和代谢适应的信号传导。还有 N - 乳酰苯丙氨酸（Lac - Phe），它能抑制运动后的饥饿感和食物摄入，在抗肥胖方面有潜在的治疗价值。
不过，目前的运动代谢组学研究在目标和方法上差异很大，研究的运动方式也各不相同。虽然有研究表明不同运动方式会导致运动后 Lac - Phe 水平不同，但究竟哪些运动方式能促进 Lac - Phe 和其他运动因子的大量合成，还没有明确答案。而且，运动强度对代谢变化和循环中运动因子水平的影响，也从未被系统研究过。
为了解开这些谜团，德国卡尔斯鲁厄的马克斯?鲁布纳研究所（Max Rubner - Institute）的研究人员挺身而出。他们开展了一项别出心裁的研究，对比了年轻、健康且活跃的男性在进行 30 分钟持续中等强度有氧运动（CME）和 30 分钟持续高强度有氧运动（CVE）后的代谢反应。研究成果发表在了《Metabolomics》杂志上，为运动代谢领域带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们招募了 17 名符合条件的男性志愿者，运用生物电阻抗分析法评估志愿者的身体成分，测量静息心率、血压等指标。在实验设计上，采用了两阶段交叉试验，让每位志愿者都按随机顺序完成 CME 和 CVE 试验，中间设置至少 1 周的洗脱期以减少潜在的残留效应。实验过程中，通过心肺运动测试确定每位志愿者的峰值摄氧量（VO2peak），以此计算出 CME（50%VO2peak）和 CVE（75%VO2peak）试验的工作量 。在不同时间点采集志愿者的静脉血样本，随后对血浆样本进行处理，采用非靶向代谢组学分析技术，最终鉴定出 1262 种代谢物。数据分析时，运用随机森林插补算法处理缺失值，使用线性混合模型研究强度依赖性代谢变化，并进行了多种统计检验和通路富集分析。
下面来看看具体的研究结果：
- 参与者特征：17 名健康男性参与者体重正常，平均 BMI 为 22.8。初步运动测试显示，他们的乳酸阈值功率（PLT）平均为 164.6W ，个体无氧阈值功率（PIAT）平均为 215.6W。CVE 试验的功率（224.4W）和最大心率（169 bpm）都显著高于 CME 试验（功率 129.4W，最大心率 132 bpm）。在饮食摄入方面，两次试验的能量摄入没有显著差异，但蛋白质摄入、运动后水摄入以及碳水化合物供能比存在显著差异。
- 强度依赖性代谢改变：研究发现了许多强度依赖性代谢物，其中大部分与氨基酸代谢超通路相关。运动强度增加时，更多代谢物水平上升而非下降。运动后即刻这种效应最为明显，有 85 种强度依赖性代谢物，30 分钟后有 26 种。通过超通路和子通路富集分析发现，氨基酸代谢和能量代谢是最受运动强度影响的超通路，乳酰氨基酸代谢、酰基胆碱代谢、TCA 循环等是强度依赖性子通路。从具体代谢物来看，TCA 循环的中间产物（如琥珀酸、富马酸、苹果酸），N - 乳酰氨基酸（如 Lac - Phe），乳酸，以及一些含乙酰基的化合物（如乙酰肉碱、N - 乙酰化氨基酸）和长链酰基胆碱（如棕榈酰胆碱）都是强度依赖性代谢物。从趋势图上可以看出，Lac - Phe 和乳酸在 CME 试验中水平变化不大，在 CVE 试验中运动后即刻达到峰值，之后逐渐下降；琥珀酸在两次试验中运动后即刻都达到峰值，但 CVE 试验的峰值更明显；N - 乙酰化氨基酸（如 N - 乙酰苯丙氨酸）和乙酰肉碱在 CVE 试验中运动后即刻达到峰值，CME 试验中无明显峰值；而所有分析的酰基胆碱在 CVE 试验中水平下降，之后逐渐上升。
研究结论和讨论部分意义重大。研究表明，运动强度在塑造身体对运动的代谢反应中起着关键作用。像 Lac - Phe、乳酸和琥珀酸这些运动因子，其水平受运动强度的显著影响，中等强度运动可能无法刺激它们大量合成。这意味着，Lac - Phe 潜在的抗肥胖等生理效应，可能只有在高强度运动后才会显现。此外，N - 乙酰化氨基酸和酰基胆碱也会因运动强度而发生系统性改变，暗示着它们可能具有潜在的生理功能。不过，目前对这些代谢物的研究还比较有限，它们在运动代谢中的具体机制和来源还不清楚，需要进一步深入研究。
总的来说，这项研究首次采用交叉设计，通过非靶向代谢组学研究不同运动强度对血液样本代谢变化的影响，为基于强度的运动指南提供了有力支持，也为未来精准的运动推荐指明了方向，让人们对运动与代谢的关系有了更深入的认识，在运动健康领域具有重要的理论和实践价值。
