24小时超级马拉松运动员非靶向代谢组学分析：揭示生化改变与运动表现生物标志物的新发现

本研究通过高分辨率质谱结合反相色谱技术，首次对24小时超级马拉松(UM)运动员赛前赛后血浆进行非靶向代谢组学分析，揭示了以脂肪酸代谢为主的能量重构机制，发现5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)、β-丙氨酸和肌酸等代谢物与运动表现正相关，为运动员健康管理和运动表现评估提供了新型生物标志物。

　　

在极限耐力运动领域，24小时超级马拉松(Ultramarathon, UM)堪称人类生理极限的试金石。这项持续整天的极限赛事会引发显著的心肺和代谢系统应激反应，运动员体内究竟发生着怎样的生化风暴？既往研究表明，这种超耐力运动会导致骨骼肌和心肌损伤标志物激增，伴随急性炎症反应和脂肪代谢重构。但传统血液检测只能揭示冰山一角，对于更深层的代谢网络变化仍知之甚少。更关键的是，哪些代谢物能预测运动员表现？如何通过营养干预优化运动效能？这些问题成为运动医学领域亟待破解的谜题。

来自意大利超马拉松与越野协会(IUTA)的研究团队在《Life Sciences》发表创新成果，他们首次运用非靶向代谢组学技术，对17名24小时UM运动员展开全景式代谢图谱分析。通过高分辨率质谱(HRMS)结合反相色谱技术，研究人员系统检测了赛前赛后血浆样本，不仅捕捉到脂肪酸代谢的深度重构，更发现5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)等关键代谢物与运动距离显著相关。这项研究为理解超耐力运动的分子机制打开了新窗口，也为运动员健康监控和表现提升提供了科学依据。

研究采用的关键技术包括：1）高分辨率质谱(HRMS)联用反相色谱进行非靶向代谢组分析；2）对IUTA招募的20名男性UM运动员（年龄38-76岁）建立生物样本库；3）结合主成分分析(PCA)和相关性分析等生物信息学方法解析数据。

【主要发现】

1. 代谢轮廓整体变化
   PCA分析清晰显示赛前赛后代谢谱分离，证实24小时剧烈运动引发显著代谢重编程。其中脂质代谢变化最为突出，中长链脂肪酸水平升高反映其作为持续肌肉收缩的能量来源。

2. 氧化应激与炎症特征
   检测到亚油酸和花生四烯酸氧化产物（如9-和13-羟基亚油酸）显著积累，这些氧化脂质(oxylipins)既是活性氧(ROS)作用的分子指纹，也是调控炎症和血管功能的信号介质，可能影响运动员心血管健康。

3. 性能相关生物标志物
   发现5-MTHF（维生素B9活性形式）的赛前水平与跑步距离呈正相关，赛后5-MTHF、β-丙氨酸和肌酸水平也显示相同趋势，提示这些代谢物可能成为预测运动表现的生物标志物。

4. 临床指标验证
   常规检测显示赛后炎症标志物hs-CRP、器官损伤指标（LDH、CK、肌钙蛋白-I）及白细胞计数显著上升，与代谢组结果相互印证，证实了超耐力运动的多系统影响。

【研究意义】
这项研究首次绘制了24小时UM运动的完整代谢图谱，揭示了两个维度的科学价值：在运动医学层面，发现脂肪酸代谢重构是超耐力运动的能量基础，而氧化脂质的积累提示需要关注运动员长期心血管风险；在训练科学层面，5-MTHF等性能相关生物标志物的发现，为个性化营养补充提供了靶点。特别是5-MTHF的双时相相关性（赛前预示潜力，赛后反映消耗）具有重要应用价值。

研究人员特别指出，氧化亚油酸衍生物既是运动应激的标志，也可能通过调控炎症反应影响恢复过程。这些发现将传统血液检测提升至系统生物学层面，为建立"代谢指纹"评估体系奠定基础。未来研究可进一步探索这些代谢标志物在训练监控、风险预警和营养干预中的应用潜力，推动极限运动医学向精准化方向发展。