4周蛋白质过量摄入对运动训练男女性身体成分的影响及FTO基因型的作用

《Journal of the International Society of Sports Nutrition》：The effects of a 4-week protein overfeeding protocol on body composition and influence of FTO genotype in exercise-trained men and women

　　

摘要专业翻译 背景：高蛋白饮食在久坐人群和运动训练人群中均一致地与身体成分的有利变化相关。尽管有大量证据支持活跃个体的蛋白质摄入量应高于推荐膳食允许量（RDA），但刻意进行蛋白质过量摄入的效果，尤其是在那些已摄入充足蛋白质的人群中，仍未得到充分阐明。本研究的主要目的是检验为期4周的蛋白质过量摄入方案对运动训练男女性身体成分的影响。次要目的是确定身体成分的适应性变化是否因FTO rs9939609基因型而异。 方法：招募了56名运动训练的男女性（年龄：22.40±5.78岁；体重：75.47±14.98 kg；BMI：24.52±3.50 kg/m2；抗阻训练：5.12±3.35小时/周），进行为期4周的饮食干预。研究人员指导受试者在维持习惯性训练的同时，将每日蛋白质摄入量在基线水平上增加约20%。使用多频生物电阻抗设备（InBody? 270）在干预前后评估身体成分。膳食摄入通过MyFitnessPal?进行自我监测。35名受试者完成了干预前后两次测试，构成主要分析人群。经基线值调整的线性回归模型显示，FTO基因型并非身体成分变化的显著预测因子（p＞0.05）。 结果：在4周期间，蛋白质摄入量呈接近显著水平的增加趋势（干预前：146±66 g/天 vs. 干预后：164±79 g/天；p＝0.053），约增加12%。总能量摄入、碳水化合物和脂肪摄入均无显著变化。去脂体重显著增加（干预前：59.95±14.14 kg vs. 干预后：60.62±14.42 kg；p＝0.005；Cohen's d＝0.31），全身总水量也显著增加（干预前：43.85±10.35 L vs. 干预后：44.34±10.55 L；p＝0.005）。脂肪量（p＝0.424）、体脂百分比（p＝0.149）和总体重（p＝0.09）均无显著变化。 结论：在运动训练的男女性中，为期4周的适度蛋白质过量摄入方案与去脂体重和全身总水量的显著增加相关，且未伴随脂肪量的增加。这些适应性变化不受FTO rs9939609基因型的修饰。这些发现支持了较高蛋白质摄入不会促进脂肪堆积，并可能有助于改善训练个体身体成分的观点。

论文解读

一、研究背景与问题提出

身体成分是反映整体健康水平的关键指标，相比体质指数（BMI）能更全面地评估营养状态。体脂过多与非传染性疾病风险增加相关，而去脂体重（LBM）增加则与更好的健康结局和更低死亡率相关。全基因组关联研究（GWAS）已识别出300多个与肥胖相关的单核苷酸多态性（SNP），其中FTO基因（α-酮戊二酸依赖性双加氧酶）内的变异在多种族人群中与肥胖的关联最强且最稳定。携带FTO风险等位基因的个体往往摄入更多能量，特别是来自膳食脂肪和糖的能量，并表现出更低的饱腹感。然而，FTO基因型是否影响过量摄入饮食干预的反应尚不明确。

关于蛋白质摄入，现行推荐膳食允许量（RDA）为0.8 g/kg/天，但大量证据表明该水平对规律运动人群不足。美国营养与饮食学会、加拿大营养师协会和美国运动医学会的立场声明建议活跃个体蛋白质摄入量为1.2–2.0 g/kg/天。Antonio实验室的多项研究显示，抗阻训练人群摄入极高蛋白质（2.6–4.4 g/kg/天）不会导致脂肪量显著增加，即使总能量摄入升高也是如此。其机制可能在于蛋白质的食物热效应最高（20–30%），远高于碳水化合物（5–10%）和脂肪（0–3%），从而部分或完全抵消热量盈余。

然而，以往研究多集中于极端蛋白质过量摄入，对已在训练人群中、基线蛋白质摄入已接近或超过推荐量时，适度增加蛋白质摄入是否足以产生有利的身体成分变化，尚缺乏充分研究。此外，既往研究多为横断面或自我选择的饮食模式，难以分离蛋白质对身体成分变化的独立贡献。因此，本研究的主要目的是检验运动训练男女性在习惯性摄入基础上增加约20%蛋白质、持续4周对身体成分的影响，次要目的是检验FTO风险基因型与非风险基因型个体对身体成分变化的反应是否存在差异。

二、研究设计与关键方法

本研究采用单组前后测设计。从大学社区招募健康、运动训练的成年人（至少一年规律体育活动，定义为每周至少150分钟中等强度有氧运动或每周至少两天肌肉强化训练），排除使用合成代谢类固醇、当前受伤无法正常训练或自报有肾脏或肝脏疾病史者。共56名受试者完成基线测试，其中35名完成干预后评估并纳入主要分析。干预期间，研究人员指导受试者在维持习惯性训练的同时，将每日蛋白质摄入量在个体基线水平上增加约20%，可使用全食物、蛋白质补充剂或两者结合，并明确要求不显著改变碳水化合物或脂肪摄入。膳食摄入通过MyFitnessPal?智能手机应用自我监测，每周至少记录三天。身体成分使用经验证的多频生物电阻抗分析（BIA）设备InBody? 270在干预前后各评估一次，测量体重、BMI、脂肪量、去脂体重、体脂百分比和全身总水量（TBW）。FTO rs9939609基因型通过唾液样本提取基因组DNA，采用TaqMan SNP基因分型检测法经实时聚合酶链反应（PCR）确定。T/T基因型被归类为非风险等位基因携带者，A/T和A/A被归类为风险等位基因携带者。统计分析采用配对样本t检验评估干预前后变化，使用Cohen's d计算效应量，显著性水平设为p＜0.05。

三、研究结果

3.1 受试者

56名运动训练男女性完成基线评估，35名返回进行干预后测试并纳入主要分析，21名因无法联系或无法参加后续测试而被排除。受试者平均训练经验7.40±6.66年，每周进行约3.48±3.59小时有氧运动和5.12±3.35小时抗阻训练，BMI为24.52±3.50 kg/m²，属于正常体重。根据FTO rs9939609基因型，33名（58.9%）为风险等位基因携带者（AA/AT），23名（41.1%）为非风险携带者（TT）。

3.2 基线FTO基因型比较

基线身体成分和膳食摄入变量在FTO风险基因型（AA/AT）与非风险基因型（TT）组间均无显著差异（所有p＞0.05）。具体而言，BMI、体重、脂肪量、去脂体重、体脂百分比和全身总水量在两组间均无显著差异；能量摄入、碳水化合物摄入、脂肪摄入和蛋白质摄入同样无显著组间差异。

3.3 膳食摄入

蛋白质摄入量从干预前的146±66 g/天增加至干预后的164±79 g/天（Δ＝+18 g/天；p＝0.053），呈接近显著水平的增加趋势，约增加12%。按体重标准化后，蛋白质摄入同样呈接近显著增加趋势（1.93±0.68 g/kg/天 vs. 2.12±0.75 g/kg/天；p＝0.053）。总能量摄入无显著变化（2124±746 kcal/天 vs. 2175±826 kcal/天；Δ＝+51 kcal/天；p＝0.691）。碳水化合物（p＝0.929）和脂肪摄入（p＝0.676）均无显著变化。受试者平均实现了目标蛋白质增加量（20%）的约60%。

3.4 身体成分

去脂体重显著增加（59.95±14.14 kg vs. 60.62±14.42 kg；Δ＝+0.67 kg；p＝0.005；Cohen's d＝0.31）。全身总水量也显著增加（43.85±10.35 L vs. 44.34±10.55 L；Δ＝+0.49 L；p＝0.005）。BMI轻度但显著增加（24.47±3.91 kg/m² vs. 24.66±3.86 kg/m²；Δ＝+0.19 kg/m²；p＝0.008）。总体重呈增加趋势但未达统计学显著（74.46±15.96 kg vs. 75.03±16.20 kg；Δ＝+0.57 kg；p＝0.09；d＝0.28）。脂肪量无显著变化（14.12±7.69 kg vs. 14.49±7.82 kg；p＝0.424；d＝0.00）。体脂百分比呈下降趋势但未达统计学显著（19.23±8.38% vs. 18.77±8.45%；p＝0.149；d＝?0.06）。

3.5 FTO基因型与干预反应

经基线值调整的线性回归模型显示，FTO基因型不是4周干预后身体成分变化的显著预测因子。BMI（β＝?0.253，p＝0.113）、体重（β＝?5.593，p＝0.201）、脂肪量（β＝0.004，p＝0.993）、去脂体重（β＝?0.491，p＝0.362）、体脂百分比（β＝0.751，p＝0.342）和全身总水量（β＝?0.384，p＝0.323）均未观察到显著关联。

四、讨论与结论

本研究的主要发现是，运动训练男女性在基线基础上增加约20%蛋白质摄入、持续4周，导致去脂体重和全身总水量显著增加，而脂肪量无伴随性增加。尽管受试者仅实现了约12%的实际蛋白质增加（约为目标20%的60%），这种适度提高仍与去脂体重的有意义增加（Δ＝+0.67 kg；d＝0.31）相关。该结果与既往文献一致，支持较高蛋白质摄入有利于抗阻训练人群身体成分改善的观点。本研究将Antonio实验室关于极高蛋白质过量摄入（3.0–4.4 g/kg/天）不导致脂肪增加的发现，扩展至更贴近现实的情境：在基线摄入已较高（1.93 g/kg/天）的基础上适度增加蛋白质（至2.12 g/kg/天）仍能产生显著的瘦体重增加，提示蛋白质的合成代谢和产热特性即使在基线摄入较高时仍可能发挥作用。

全身总水量的显著增加（+0.49 L）可能部分解释去脂体重的同步增加，因为水合状态和细胞内水是BIA测量的瘦体重组分的主要贡献因素。骨骼肌主要由水构成，瘦组织增加伴随相应的细胞内水增加。体脂百分比无显著变化（Δ＝?0.46%；p＝0.149）提示瘦体重增加是真实的成分转变而非水肿造成的假象。脂肪量基本不变（Δ＝+0.37 kg；p＝0.424；d＝0.00），这与蛋白质过量摄入文献中一致的主题相符。蛋白质的食物热效应（20–30%）远高于碳水化合物和脂肪，本研究观察到的总能量摄入小幅增加（约51 kcal/天）可能被额外蛋白质的产热成本抵消甚至超越。

FTO基因型与基线身体成分或膳食摄入无关联，也未预测4周蛋白质过量摄入干预后的身体成分变化。尽管FTO风险等位基因在普通人群中与更高的肥胖风险和 adiposity 相关，但既往研究表明这些关联在体力活动活跃的个体中可能减弱。多项研究报告体力活动活跃个体中FTO基因型组间人体测量结局无差异，一项大型荟萃分析估计规律体力活动可将FTO风险等位基因的促肥胖效应降低约30%。本研究未观察到基因型依赖性差异，可能反映了队列高度活跃的特征。然而，由于仅35名受试者完成干预且基因型亚组样本量较小，研究可能不足以检测细微的基因型依赖性反应。

本研究的局限性包括：膳食依从性不完整（实际增加约12%而非目标的20%）；身体成分采用BIA评估，较DXA等标准方法更易受水合状态波动影响；4周干预时间可能不足以捕捉更大的身体成分变化；完成干预的样本量较小（n＝35）降低了统计功效并限制了结果的普适性；FTO基因型亚组分析进一步减小了有效样本量。未来研究应纳入更大队列、进行前瞻性样本量计算、采用结构化监督的渐进抗阻训练方案、使用DXA改善测量精度，并考虑延长干预周期至12–24周。

结论：在运动训练男女性中，为期4周的蛋白质过量摄入方案导致去脂体重显著增加（+0.67 kg；p＝0.005）和全身总水量显著增加（+0.49 L；p＝0.005），而脂肪量和体脂百分比无显著变化。尽管受试者仅实现了目标蛋白质增加量（20%）的约60%（实际增加约12%），这种适度的蛋白质摄入提高仍与去脂体重的小幅但统计学显著的增加相关（Cohen's d＝0.31）。这些发现证实了既往证据，即较高的膳食蛋白质摄入不会促进脂肪堆积，并可能在运动训练人群中带来有利的身体成分变化，包括瘦体重增加。