高训练水平男女最大摄氧量差异的机制研究：通过先进有创方法揭示氧运输链的性别特异性

本研究发现，高训练水平女性与男性的瘦体重标准化心输出量及腿部血流量无显著差异，但女性因血红蛋白浓度低10%导致氧输送降低，进而使瘦体重标准化最大摄氧量（V?O2max）降低13.7%。肌肉氧提取率（91-92%）、线粒体体积密度（7-8%）及毛细血管密度均无性别差异，表明血红蛋白浓度和体成分是V?O2max性别差异的主要决定因素。

　　

研究背景

最大摄氧量（V?O₂max）是耐力表现和健康寿命的关键指标，反映心肺系统输送氧气和肌肉利用氧气的整合能力。男性通常比训练水平相近的女性表现出高30-40%的绝对V?O₂max，经体重标准化后差异缩小至15-20%。这种差异主要归因于体成分差异，男性具有更低的体脂百分比和更大的骨骼肌质量。然而，除肌肉质量外，其他因素如肌肉质量标准化的血流动力学、整合性氧输送和肌肉氧提取是否导致V?O₂max的性别差异尚不明确。

研究方法

研究纳入23名高训练水平的自行车和铁人三项运动员（10名女性，13名男性），采用金标准导管技术评估运动期间的心输出量（经肺热稀释法）、腿部血流量（热稀释法）、血管 conductance、氧输送和氧提取（动脉和股静脉血采样）。同时通过肌肉活检评估线粒体（透射电镜）和毛细血管密度（免疫组化）。

最大反应

女性绝对V?O₂max较男性低31.4%，但经瘦体重（LBM）标准化后差异缩小至10.0%。绝对心输出量、每搏输出量和双腿血流量在女性中分别低25.8%、22.1%和31.9%，但经LBM标准化后无性别差异。女性血红蛋白浓度和动脉氧含量（C_aO₂）低10%，导致LBM标准化的系统和腿部氧输送低11.4-13.5%。腿部氧提取率（91-92%）、线粒体体积密度（7.2-8.1%）、嵴表面积密度和毛细血管密度无性别差异。

次最大运动反应

在次最大运动期间，女性和男性的肺V?O₂随功率输出增加的模式相似。心输出量和腿部血流量与肺V?O₂的关系在性别间高度一致，经LBM标准化后无差异。女性在给定绝对V?O₂下表现出略高的系统a-v?O₂差，但这归因于运动强度相对较高，当比较相同相对强度（%V?O₂max）时，性别差异消失。

氧提取和肌肉特性

女性和男性在最大运动时达到相似的股静脉氧饱和度（S_fvO₂ 6.8-8.1%）和氧分压（P_fvO₂ 12.8-14.7 mmHg），但由于女性C_aO₂较低，其绝对a-fvO₂差较低。经LBM标准化的系统性和腿部氧提取率无性别差异。肌肉活检显示，线粒体体积密度、I型肌纤维比例（74%面积）、毛细血管密度（～550 capillaries/mm2）和嵴密度在性别间相似。女性II型肌纤维横截面积较男性小38%，但经纤维面积标准化的毛细血管指标（毛细血管密度和CAFA）无性别差异。

血液容量和氧输送

经LBM标准化后，女性血红蛋白质量和红细胞容量较男性低12.6-11.8%，但血浆容量和总血容量无差异。血红蛋白质量与绝对V?O₂max高度相关（r=0.941），血容量与最大心输出量和每搏输出量密切相关。

讨论与结论

研究表明，高训练水平女性和男性在LBM标准化的心输出量、腿部血流量和血管 conductance 方面无差异，但女性因血红蛋白浓度低10%导致氧输送降低，进而使V?O₂max降低。肌肉氧提取能力在性别间相似，且均接近生理极限（～95%）。因此，V?O₂max的性别差异主要源于血红蛋白浓度和体成分的差异，而非心血管或肌肉氧化能力的固有性别差异。这些发现强调，在比较性别差异时，使用LBM而非体重或体表面积进行标准化的重要性。