全食物蛋白来源在运动后状态下差异调节餐后血浆二亮氨酸谱

《Molecular Nutrition & Food Research》：Whole-Food Protein Sources Differentially Modulate Postprandial Plasma Dileucine Profiles in the Post-Exercise State

　　

二亮氨酸是一种含亮氨酸的二肽，其增强合成代谢信号的能力可能优于单独补充亮氨酸。本研究探讨了摄入动物性与植物性全食物后餐后血浆二亮氨酸和亮氨酸浓度及其与肌肉蛋白合成率（MPS）的关联。研究人员对两项随机对照试验中总计26名健康成人（25 ± 4.3岁）的血浆样本进行了二次分析。受试者分别摄入低脂猪肉（LFP）、高脂碎猪肉（HFP）、互补性米饭与豆类（COMP）、等氮混合营养饮料（ISO）或碳水化合物对照（CHO）。研究人员测定了血浆浓度及肌肉蛋白合成率（MPS）。仅在摄入LFP后血浆二亮氨酸显著升高（p < 0.05），其300分钟增量曲线下面积（iAUC）大于CHO（p = 0.038）。除COMP和CHO外，所有条件下血浆亮氨酸均升高，其中LFP显示最高浓度（p < 0.05）。研究人员观察到二亮氨酸峰值浓度（C_max）与肌肉蛋白合成率变化（ΔMPS）之间存在中度相关（r = 0.436，p = 0.037），而亮氨酸C_max未显示显著关联（r = 0.265，p = 0.102）。全食物蛋白源通常不升高血浆二亮氨酸，LFP除外。虽然二亮氨酸C_max与ΔMPS相关，但该关联的强度表明，二亮氨酸可能是除游离亮氨酸之外影响MPS的若干餐后因素之一。

全食物蛋白源在运动后状态下对餐后血浆二亮氨酸谱的差异调节作用

一、研究背景与目的

膳食蛋白质摄入可刺激餐后循环氨基酸水平的升高，这些氨基酸既是骨骼肌蛋白合成（muscle protein synthesis, MPS）的底物，也是其信号调节分子。在必需氨基酸中，亮氨酸已被确认为通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1（mechanistic target of rapamycin complex 1, mTORC1）进而刺激MPS的关键调节因子。然而，膳食蛋白在消化过程中还会产生包括二肽和三肽在内的小分子肽，其中部分可完整进入循环。具体而言，二肽和三肽可通过位于肠上皮细胞顶膜的原偶联肽转运蛋白1（PepT1）跨肠上皮转运。近年研究提示，含亮氨酸的二肽——二亮氨酸（dileucine, Leu–Leu）可能比等量游离亮氨酸具有更强的合成代谢刺激作用：急性交叉设计试验显示，摄入2 g二亮氨酸可快速升高血浆二亮氨酸浓度，并较等量游离亮氨酸更显著地刺激肌原纤维蛋白合成率；10周抗阻训练研究也观察到每日补充2 g二亮氨酸较亮氨酸和安慰剂更大程度地改善下肢力量和肌肉耐力。尽管游离结晶二肽的摄入已确立完整分子的合成代谢作用，但关于这些短肽如何从完整食物蛋白中释放并被吸收，目前认识仍然有限。已有研究显示，摄入12.5 g水解或非水解形式的乳清或大豆蛋白均可升高餐后血浆中包括Leu–Leu在内的支链氨基酸（branched-chain amino acid, BCAA）二肽浓度，且乳清诱导的Leu–Leu浓度高于大豆。然而，高度加工蛋白分离物对血浆二亮氨酸的影响已有报道，但全食物蛋白源对二亮氨酸浓度的调节作用仍不明确。为此，本研究旨在确定摄入全蛋白食物对餐后血浆二亮氨酸浓度上升的影响，并检验以下假设：与结晶氨基酸混合物或碳水化合物对照相比，全食物摄入会升高餐后血浆二亮氨酸浓度；消化更快的低脂肉类比高脂碎肉或豆类与米饭组成的植物性餐食诱导更高的二亮氨酸峰值浓度（C_max）；血浆二亮氨酸反应幅度与肌原纤维蛋白合成率正相关。

二、研究设计与主要发现

研究人员对两项在ClinicalTrials.gov注册（NCT05876299和NCT06781723）的独立随机对照试验中保存的生物样本进行了二次分析。受试者为23名健康成人（21名男性和2名女性；平均年龄25 ± 4.3岁；BMI 25 ± 2 kg·m^?2），数据于2023年7月至2025年4月在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校临床研究实验室采集。所有试验均在隔夜禁食至少10小时后于约07:00进行。受试者在摄入处理前完成一次标准化抗阻运动（腿举和腿屈伸：1组10次65% 10RM及4组10次90% 10RM）。五种处理条件包括：低脂碎猪肉（LFP，n = 7）、高脂碎猪肉（HFP，n = 8）、互补性米饭与黑豆（COMP，n = 8）、等氮混合营养饮料（ISO，n = 8）以及碳水化合物对照饮料（CHO，n = 8）。LFP和HFP均提供20 g蛋白质，但脂肪含量分别为4.4 g和20.6 g，能量分别为120 kcal和266 kcal；COMP和ISO均提供20 g蛋白质、114 g碳水化合物、2.1 g粗纤维、0.83 g脂肪和548 kcal能量，且两者氨基酸谱完全匹配；CHO与HFP能量匹配（266 kcal，73.3 g碳水化合物）。血浆氨基酸浓度采用液相色谱-串联质谱法（LC–MS/MS）测定，肌原纤维蛋白分数合成率（fractional synthesis rate, FSR）通过¹³C苯丙氨酸富集测定。结果发现：仅在LFP条件下，血浆二亮氨酸在90–120 min显著高于基线（p < 0.001），且高于所有其他条件；LFP的300 min增量曲线下面积（iAUC）显著大于CHO（p = 0.038），其C_max显著高于ISO（p = 0.029）和CHO（p = 0.016）。HFP和COMP均未显著升高血浆二亮氨酸。血浆亮氨酸方面，ISO在30 min快速达峰，LFP在60–180 min维持显著高于其他条件，LFP的C_max显著高于COMP、CHO和HFP。相关性分析显示，二亮氨酸C_max与ΔMPS呈显著中度正相关（r = 0.436，p = 0.037），而亮氨酸C_max与ΔMPS无显著相关（r = 0.265，p = 0.102）。这些发现表明，摄入中等剂量全食物蛋白通常不会显著升高餐后血浆二亮氨酸，LFP除外；二亮氨酸C_max与MPS的关联提示其可能是影响运动后肌肉合成代谢的餐后因素之一，但并非唯一决定因素。

三、关键研究方法概述

本研究为两项随机对照试验（NCT05876299和NCT06781723）的二次分析，样本来自23名健康成人（21男/2女，年龄25 ± 4.3岁，BMI 25 ± 2 kg·m^?2）。核心方法包括：①标准化抗阻运动模型（1组10次65% 10RM + 4组10次90% 10RM的腿举和腿屈伸）；②五种等蛋白（20 g）处理条件——LFP、HFP、COMP（143 g黑豆+108 g白米）、ISO（与COMP匹配的结晶氨基酸、麦芽糊精、纤维素、果胶和大豆油混合物）及CHO（运动饮料，与HFP能量匹配）；③血浆二亮氨酸和亮氨酸浓度采用LC–MS/MS（SCIEX 5500 QTRAP）测定；④肌原纤维FSR通过¹³C苯丙氨酸示踪测定；⑤回顾性比较采用先前独立试验（NCT03952884）中10名健康男性摄入2 g游离二亮氨酸的iAUC数据；⑥统计学采用线性混合效应模型、Bonferroni事后检验及Pearson相关分析（C_max经log₁₀转换）。

四、研究结果

（一）血浆二亮氨酸浓度

仅LFP条件在90–120 min血浆二亮氨酸浓度显著高于基线（p < 0.001），且同时显著高于其他所有条件（均p < 0.05）；180–300 min各条件间无显著差异。LFP的300 min iAUC显著大于CHO（p = 0.038），但与ISO、COMP和HFP无显著差异。LFP的C_max（10.3 ± 3.5 nmol·L^?1）显著高于ISO（6.7 ± 0.9 nmol·L^?1，p = 0.029）和CHO（6.4 ± 1.7 nmol·L^?1，p = 0.016），与HFP（7.5 ± 2.1 nmol·L^?1，p = 0.190）和COMP（7.07 ± 1.5 nmol·L^?1，p = 0.074）无差异。回顾性比较显示，游离二亮氨酸（DILEU）的0–60 min早期iAUC显著高于所有其他条件（均p < 0.05）；但在0–180 min期间，DILEU与LFP和HFP相当（p = 1.000），且DILEU和LFP的总净暴露量均大于COMP和CHO（p < 0.05）。

（二）血浆亮氨酸浓度

血浆亮氨酸存在显著的时间×条件交互作用（p < 0.001）。ISO在30 min快速达峰（p = 0.016），LFP在60–180 min、HFP在90–120 min延迟升高；LFP在60–180 min窗口内显著高于所有其他条件（p < 0.05）。CHO、COMP和ISO条件下血浆亮氨酸值低于基线（p < 0.05）。LFP和HFP的0–300 min总净暴露量（iAUC）大于其他条件（p < 0.05）。LFP的C_max（223.3 ± 42.3 μmol·L^?1）显著高于COMP、CHO和HFP（均p < 0.05），但与ISO（185.7 ± 23.6 μmol·L^?1）无差异（p = 0.153）。回顾性分析中，DILEU的0–60 min iAUC显著高于所有其他条件（p < 0.001）；0–180 min期间，LFP和DILEU的总亮氨酸暴露最高，显著超过ISO、COMP和CHO（均p < 0.05）。

（三）峰值血浆浓度与肌肉蛋白合成之间的关联

在含蛋白条件下，二亮氨酸C_max与ΔMPS呈显著中度正相关（r = 0.436，p = 0.037）；而亮氨酸C_max与ΔMPS仅呈弱相关且不显著（r = 0.265，p = 0.102）。二亮氨酸累积暴露量（iAUC）与ΔMPS无显著相关（r = ?0.054，p = 0.810）；而亮氨酸iAUC与ΔMPS呈中度正相关（r = 0.354，p = 0.032）。

五、讨论与结论

本研究表明，摄入中等剂量全食物蛋白源通常不会显著升高餐后血浆二亮氨酸浓度，但低脂猪肉（LFP）例外，其诱导了可检测的餐后二亮氨酸升高，且伴随最高的血浆亮氨酸反应。与游离二亮氨酸摄入的回顾性比较揭示了明显的动力学差异：全食物动物蛋白产生的餐后血浆二亮氨酸升高时间延迟，而游离二亮氨酸在15–60 min内快速达峰。LFP与HFP之间的差异提示，食物基质对二肽出现的时间模式有显著影响——绞肉物理破坏结缔组织网络可加快蛋白质消化和吸收动力学，而共摄入脂肪（HFP）则延缓胃排空和蛋白水解，使短肽的释放时间延迟而非总量减少。植物性条件（COMP）中蛋白质被纤维细胞壁包裹，消化缓慢，二亮氨酸在系统积累前已被水解为游离亮氨酸。值得注意的是，尽管二亮氨酸C_max与ΔMPS正相关，但该关联强度中等（r = 0.436），且二亮氨酸iAUC与ΔMPS无相关，表明循环二亮氨酸的合成代谢作用更多取决于其峰值幅度而非总暴露量。研究人员强调，该相关不应被解释为因果关系，较高的二亮氨酸C_max可能只是良好消化动力学和营养可利用性的被动替代标志。研究结论为：摄入中等剂量全食物蛋白源不会实质性地升高餐后血浆二亮氨酸浓度，LFP除外；二亮氨酸C_max与运动后肌原纤维蛋白合成率变化正相关，但关联强度提示其仅是影响MPS的多个餐后因素之一。研究的局限性包括：各全食物条件间的总能量未匹配（COMP为548 kcal，LFP仅为120 kcal），且未测定消化过程中肠腔内二亮氨酸生成的动态时间线。由于各全食物条件总蛋白剂量（20 g）匹配，观察到的差异更可能归因于食物基质依赖的消化差异以及释放肽段快速充盈并饱和低亲和力高容量PepT1系统的能力，而非总蛋白摄入量的差异。未来研究应定量测定肠腔内肽段生成并在体内追踪这些短肽片段，以阐明食物来源二亮氨酸的形成机制、肠道存活/吸收及其对运动后MPS反应的最终贡献。