阿拉比卡与菊苣咖啡对年轻男性急性运动表现及运动后生物标志物的影响：一项对照交叉研究

《Physiological Reports》：Acute effects of arabica and chicory coffee on exercise performance and post-exercise biomarkers in young male adults: A controlled crossover study

比较单次饮用阿拉比卡（Arabica）咖啡与菊苣（chicory）咖啡相对于无咖啡参照条件下对健康年轻男性急性运动表现、心血管代谢反应及运动后生物标志物的影响。22名18~25岁中等活动量年轻男性完成了一项单盲对照交叉研究。无咖啡参照组首先完成；阿拉比卡与菊苣咖啡的顺序随机分配，间隔3天洗脱期。在20 m往返跑测试前45 min饮用180 mL饮品。评估运动表现、心血管代谢变量及运动后脂蛋白脂肪酶（LPL）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、脂联素（adiponectin）和白细胞介素-6（IL-6）。往返跑表现、主观疲劳感及估算最大摄氧量（VO₂max）在各条件间无差异（均p > 0.05）。心血管代谢变量未观察到显著的 Condition × Time 交互作用。运动后LPL蛋白浓度在各条件间差异显著（p = 0.038），菊苣咖啡后数值最高（27.72 ng/mL）。IL-6在菊苣咖啡后呈较低浓度的非显著趋势（38.03 pg/mL；p = 0.094）；TNF-α和脂联素无显著差异。两种饮品均未改善急性运动表现。然而，阿拉比卡与菊苣咖啡显示出不同的运动后生物标志物模式，值得在更大规模的交叉研究中加以证实。

研究背景：咖啡因可影响运动表现与代谢过程，咖啡常在体育活动前被摄入。咖啡因在3~6 mg/kg体重剂量下可增强脂肪氧化并改善耐力表现，但该剂量高于大多数日常咖啡饮品中的咖啡因含量。阿拉比卡咖啡占全球咖啡产量的较大份额，含有咖啡因、绿原酸及多种多酚，其作用已在葡萄糖调节、脂质代谢、氧化应激及脂肪细胞生理学中被研究。无咖啡因咖啡替代品的需求增加，菊苣（Cichorium intybus L.）是最知名的植物基替代品之一，含菊粉、倍半萜内酯、黄酮类、菊苣酸及咖啡酰奎宁酸衍生物，其生物活性组成与阿拉比卡咖啡差异较大。既往实验研究报道菊苣酸可能影响葡萄糖调节，绿原酸与碳水化合物及脂质代谢相关通路有关，菊苣制剂在实验模型中显示抗炎作用。近期一项随机交叉研究提示布鲁塞尔菊苣可影响力竭运动表现及运动后乳酸管理。然而，关于菊苣咖啡在急性运动情境中作用的数据匮乏，尤其是与传统咖啡的比较。因此，本研究调查了运动前单次剂量阿拉比卡咖啡与菊苣咖啡相对于无咖啡对照的急性效应，分析往返跑表现、主观疲劳感、心血管与代谢反应及特定运动后生物标志物。研究人员假设两种饮品因其对比鲜明的咖啡因和植物化学特征会引发不同的急性生理与生化反应谱，尽管单次饮用对运动表现的影响可能有限。

研究人员开展了什么研究及结论与意义：本研究为单盲、对照交叉试验，在伊斯坦布尔哈利奇大学开展。每名参与者首先完成固定的无咖啡参照/对照session，对照条件未纳入随机序列。随后两个干预session分别为阿拉比卡咖啡和菊苣咖啡，两种饮品的顺序在个体水平随机化，随机顺序均衡：11名参与者先接受阿拉比卡咖啡，11名先接受菊苣咖啡，之后每名参与者交叉至另一饮品。实验session之间间隔3天洗脱期。参与者不知晓饮品身份，但由于阿拉比卡与菊苣咖啡在味道、香气和外观上存在差异，无法保证完全盲法；研究者知晓饮品分配。运动测试在运动科学研究与应用实验室进行，生化分析在哈利奇大学分子生物学与遗传学研究实验室进行。session在标准化早晨条件下于2024年1月1日至9月30日之间进行。研究遵循赫尔辛基宣言，经Biruni大学临床研究伦理委员会批准（批准号2015-KAEK-79-23-03）。所有参与者获得书面知情同意。试验在ClinicalTrials.gov回顾性注册（NCT07094191）。从哈利奇大学在读学生中自愿招募18~25岁年轻男性，研究入组前筛查资格。30名志愿者使用PAR-Q+评估，8人因筛查发现医学或运动相关禁忌证被排除，包括需要医学监督运动的心血管疾病、胸痛、近期晕厥、活动性肌肉骨骼疾病、伴低血糖史的2型糖尿病或可能干扰安全参与的医学状况。22名参与者完成研究。基线记录生活方式与饮食特征，运动方案资格主要依据筛查评估和健康史确定。体力活动使用基于代谢当量的标准评估，所有参与者归类为中等体力活动类别。主要结论：在健康、中等活动量年轻男性中，运动前单次饮用阿拉比卡或菊苣咖啡未显著改变往返跑表现、主观疲劳感、估算VO₂max或运动整体心血管代谢反应。最清晰的生化发现是运动后LPL蛋白浓度总体差异显著（p = 0.038），菊苣咖啡后绝对浓度最高。菊苣咖啡还显示IL-6较低的非显著趋势（p = 0.094）。这些发现不应被解释为菊苣增加LPL酶活性或产生已确认抗炎效应的证据，而是表明可能存在不同的急性生化反应模式，值得在更大规模、重复生物标志物测量及直接脂质代谢测量的交叉研究中加以证实。

关键技术方法（不超过250字）：采用单盲对照交叉设计，22名中等活动量年轻男性完成三种条件（无咖啡对照、阿拉比卡咖啡、菊苣咖啡），咖啡条件顺序个体随机化，间隔3天洗脱。运动前45 min饮用180 mL饮品，进行20 m往返跑测试评估表现并估算VO₂max。运动前后测量心率、血压、血乳酸、末梢血氧饱和度、毛细血管血糖，运动后即刻用Borg量表评估主观疲劳感。运动后5 min内采集静脉血，用商品化夹心ELISA试剂盒（ELK Biotechnology）定量血浆LPL蛋白浓度、TNF-α、脂联素（1:1000稀释）和IL-6。样本来源为哈利奇大学在读学生队列。

研究结果：
3.1 参与者特征：共22名中等活动量年轻男性完成所有条件并纳入分析，平均年龄21.34 ± 1.98岁，参照评估时平均体重79.93 ± 11.97 kg，平均BMI 25.80 ± 3.08 kg/m²。实验期间人体测量指标保持稳定，支持采用参与者内交叉比较。
3.2 心血管代谢反应：所有条件下心率从运动前至运动后显著升高并在5 min恢复期下降；收缩压和血糖运动后升高，SpO₂轻度下降；恢复期乳酸值高于运动前。然而心率、收缩压或舒张压、乳酸、SpO₂或血糖均无显著Condition × Time交互作用（均p > 0.05），交互效应量较小（η² = 0.007~0.050），表明三种条件间心血管代谢反应差异有限。
3.3 运动表现：三种条件间运动表现结果相似，往返跑圈数（p = 0.372）、Borg主观疲劳评分（p = 0.317）及估算VO₂max（p = 0.836）在对照、阿拉比卡咖啡和菊苣咖啡条件间均无显著差异。
3.4 条件内运动前后变化：条件内比较显示往返跑测试的预期急性反应。收缩压在对照（p < 0.001）、阿拉比卡咖啡（p < 0.001）和菊苣咖啡（p = 0.039）条件下显著升高，舒张压无显著变化。三种条件下运动后乳酸和血糖均显著升高（均p < 0.001）。氧饱和度仅在阿拉比卡咖啡条件下运动前后显著下降（p = 0.023）；然而相应Condition × Time交互作用不显著（p = 0.651），故该发现不应被解释为阿拉比卡特异性效应的证据。
3.5 运动后生物标志物：四种运动后生物标志物联合多变量比较未达常规0.05显著性水平，但呈趋势（Pillai's Trace = 0.209，F(8,122) = 1.779，p = 0.087）。后续单变量分析中，LPL蛋白浓度在各条件间差异显著（F = 3.445，p = 0.038），菊苣咖啡后数值最高（27.72 ng/mL），其次为阿拉比卡咖啡（19.08 ng/mL）和对照（17.52 ng/mL）；但Bonferroni校正的阿拉比卡-菊苣比较未达常规统计显著性（p = 0.061）。IL-6浓度在菊苣咖啡后最低（38.03 pg/mL），各条件间呈统计趋势（F = 2.452，p = 0.094）；校正后对照-菊苣比较不显著（p = 0.140）。TNF-α（p = 0.267）和脂联素（p = 0.581）无显著差异。三种条件下运动后血糖均显著升高（均p < 0.001），运动后平均血糖最高值见于阿拉比卡咖啡（126.68 mg/dL），其次为对照（124.77 mg/dL）和菊苣咖啡（118.00 mg/dL），但Condition × Time交互作用不显著（p = 0.518），故这些数值差异不应被解释为饮品特异性血糖效应。

讨论部分总结：本交叉研究的主要发现是，运动前单次饮用阿拉比卡或菊苣咖啡未在健康年轻男性中产生往返跑表现、主观疲劳感或估算有氧表现的可测量优势。心血管代谢反应亦主要由运动本身主导：收缩压、乳酸和血糖运动后大幅变化，但变化幅度在各条件间无显著差异。最清晰的生化发现是运动后LPL总体条件效应显著，菊苣咖啡后绝对浓度最高，以及菊苣咖啡后IL-6较低的非显著趋势。成对比较未达常规统计显著性，故这些发现应被解释为不同急性生物标志物反应模式的初步证据，而非明确的代谢或抗炎效应。关于运动表现，考虑到所用剂量，阿拉比卡咖啡缺乏明确运动增强效应并不意外；咖啡因是公认的运动增强剂，但最一致的效应通常在约3~6 mg/kg剂量下报道，本干预接近习惯性单杯咖啡，估计咖啡因暴露低于许多以运动表现为导向的方案，且未直接测量咖啡因含量。习惯性咖啡因摄入和个体敏感性可进一步修饰反应。此外，20 m往返跑是一项渐进式现场测试，整合有氧能力、反复加速与减速、动机及对递增努力的耐受性；Borg评分反映主观努力体验，不一定与单一客观表现指标平行变化。关于心血管代谢反应，三种条件下运动后收缩压升高而舒张压无显著变化，符合渐进性递增运动强度的正常心血管反应；咖啡因可通过拮抗腺苷受体急性修饰血管张力，可能影响某些个体血压，但本研究中Condition × Time交互作用不显著，故阿拉比卡咖啡后较大的数值升幅不能确信地与普通个体内变异区分。氧饱和度同样需谨慎：阿拉比卡条件下SpO₂显著下降，但条件间交互作用不显著，故本数据不支持阿拉比卡咖啡本身导致临床意义氧饱和度下降的更强解释。运动后乳酸在所有条件下显著升高，证实方案施加了实质性高强度代谢需求；近期一项初步随机交叉研究报告布鲁塞尔菊苣改善力竭有氧运动表现和运动后恢复，乳酸氧化增强被提出为可能机制之一，本研究未重现饮品间乳酸反应差异。关于运动后生物标志物，实验研究显示菊苣提取物可通过涉及NF-κB和MAPK的通路抑制炎症信号，菊苣种子制剂亦在非酒精性脂肪性肝病等代谢状况中临床研究；这些观察使菊苣后较低IL-6值具有生物学意义，然而总体IL-6比较仅达趋势，对照-菊苣成对比较不显著，且IL-6在运动中作用复杂，收缩骨骼肌释放IL-6作为肌因子参与底物动员和代谢信号，故运动后即刻较低值不应自动解释为有益炎症抑制，需恢复期连续采样以确定菊苣是否实质性改变正常运动相关IL-6反应。LPL是唯一具有统计显著总体条件效应的生物标志物，最高绝对浓度见于菊苣咖啡后，尽管Bonferroni校正的阿拉比卡-菊苣比较仍略高于常规显著性阈值；LPL对甘油三酯水解和组织摄取循环脂肪酸至关重要，运动本身是脂肪组织和脂质代谢的重要调节因素，阿拉比卡与菊苣在咖啡因和植物化学组成上差异显著，绿原酸和咖啡酸可影响AMPK和PPAR相关代谢通路，咖啡因已被研究抗脂肪生成和代谢作用包括与肠道微生物群相互作用，这些组成差异可能促成观察到的LPL模式，然而由于校正成对比较不显著且检测定量的是LPL蛋白而非催化活性，该发现不应被解释为菊苣增加LPL酶活性或脂肪氧化的证据。TNF-α和脂联素各条件间无显著差异，TNF-α参与炎症反应和肌肉重塑，脂联素通过AdipoR1和AMPK通路参与胰岛素敏感性、脂肪酸代谢和骨骼肌信号传导；观察性研究报道习惯性咖啡消费与较高脂联素和较低炎症标志物长期相关，但不应假定单次运动前剂量是这些长期关联的原因。三种条件下运动后血糖均显著升高，咖啡因可能影响运动中和运动后葡萄糖处理，咖啡多酚与整体葡萄糖代谢已被研究；本实验中血糖无显著Condition × Time交互作用，提示饮品类型影响可能小于急性运动刺激。关于优势、局限与建议：样本量小且仅含中等活动量年轻男性，限制向女性、老年人、高水平训练运动员、久坐个体和临床人群的外推；仅评估单次急性饮用，阿拉比卡饮品旨在反映正常消费而非标准化高剂量咖啡因干预；制备饮品的确切咖啡因和多酚含量未分析定量，阿拉比卡咖啡因剂量为参考数据估算；炎症和代谢生物标志物仅在有限运动后时间点评估，重复采样可更清晰描绘恢复期时程；LPL以ELISA蛋白水平而非直接活性测定测量。未来研究应结合重复生物标志物测量与直接脂质氧化指标如呼吸交换率、游离脂肪酸、甘油，并在可能时测定酶促LPL活性；更大规模随机交叉研究还应检验数周重复菊苣消费是否产生单次饮用无法检测的代谢或恢复效应。无咖啡参照条件在所有参与者中首先完成，而仅两种咖啡条件顺序随机化，故与对照的比较可能受阶段或顺序效应影响，包括学习、熟悉化及跨访视动机或恢复变化；熟悉化session和3天洗脱期旨在减少这些影响但无法排除，因此咖啡条件与对照间差异不能完全归因于饮品干预；此外缺乏感官匹配安慰剂限制完全盲法。尽管有这些局限，参与者内交叉结构、标准化早晨测试、熟悉化程序及每名参与者重复暴露于两种咖啡干预减少了若干重要的人间变异来源。

研究结论翻译：在健康、中等活动量年轻男性中，运动前单次饮用阿拉比卡或菊苣咖啡未显著改变往返跑表现、主观疲劳感、估算VO₂max或运动整体心血管代谢反应。最清晰的生化发现是运动后LPL蛋白浓度总体差异显著（p = 0.038），菊苣咖啡后绝对浓度最高。菊苣咖啡还显示IL-6较低的非显著趋势（p = 0.094）。这些发现不应被解释为菊苣增加LPL酶活性或产生已确认抗炎效应的证据，而是表明可能存在不同的急性生化反应模式，值得在更大规模、重复生物标志物测量及直接脂质代谢测量的交叉研究中加以证实。