咖啡因及其代谢物对业余自行车运动员运动表现和生理参数的调控作用及机制研究

本研究针对咖啡因代谢产物对运动生理的影响机制，通过随机双盲交叉试验，首次揭示咖啡因(6 mg·kg-1)虽受代谢物(茶碱/可可碱)部分拮抗，仍显著提升业余自行车选手16 km计时赛(TT)成绩(Δ-39.7 s)及功率输出(Δ+6.17 W)，为运动营养干预提供精准剂量依据。

　　

在运动营养学领域，咖啡因作为最广泛使用的合法兴奋剂，其提升运动表现的机制已被大量研究证实。然而鲜为人知的是，咖啡因在体内会迅速代谢为茶碱(theophylline)和可可碱(theobromine)等活性物质，这些代谢产物可能通过复杂机制影响咖啡因的总体效应。目前，关于这些代谢产物如何调节运动生理参数，以及是否会干扰咖啡因的促运动效果，成为运动科学界亟待解答的关键问题。

针对这一科学空白，来自巴西联邦大学体育与营养科学研究创新实验室(LAPICEN)的Bianca A. ALMEIDA团队在《Clinical Nutrition ESPEN》发表了一项创新性研究。研究人员采用严格的双盲、随机、安慰剂对照、交叉试验设计，招募14名男性业余自行车运动员，通过模拟16公里计时赛(TT)测试，系统评估6 mg·kg^-1咖啡因及其代谢产物对运动表现和多项生理指标的调控作用。研究过程中同步监测通气量(VE)、心率(HR)、血乳酸等参数，并采用高效液相色谱法测定血液中咖啡因及代谢物浓度。

METHODS关键技术

研究采用经典的运动生理学实验范式：1) 通过随机双盲交叉设计控制偏倚；2) 16 km室内骑行台TT模拟真实比赛场景；3) 采用6 mg·kg^-1标准化咖啡因剂量；4) 动态监测VE、HR、功率输出等参数；5) 血乳酸分析仪和HPLC检测生化指标；6) 统计学分析代谢物/母药比值与各参数相关性。

RESULTS主要发现

代谢物-生理相关性

• 茶碱/咖啡因比值与VE呈显著负相关(r=-0.69)，与TT耗时正相关(r=0.73)，提示该代谢物可能通过抑制呼吸驱动延长运动时间

• 可可碱/咖啡因比值显示相似关联模式，证实两种代谢物均参与生理调节

咖啡因核心效应

• 显著提升VE达11.2 L·min^-1(p<0.01)，血乳酸升高2.86 mmol·L^-1(p<0.01)，反映代谢激活

• TT时间缩短39.7秒(p<0.01)，功率输出增加6.17 W(p<0.01)，维持显著促运动效果

CONCLUSIONS研究启示

该研究首次揭示咖啡因代谢产物通过调节通气功能产生与母药相反的作用，但6 mg·kg^-1剂量下咖啡因的净效应仍表现为显著提升运动表现。这一发现为运动员咖啡因补充策略提供重要启示：代谢个体差异可能导致响应变异，但适当剂量可确保正向收益。研究同时为运动营养品开发指明新方向——通过调控代谢通路可能优化咖啡因效应。从公共卫生角度，该成果为业余运动人群安全使用咖啡因提供了科学依据。