近红外光谱衍生的肌肉氧化能力与高水平训练女子中距离跑运动员的氧化代谢预测指标相关

《Physiological Reports》：Near infrared spectroscopy-derived muscle oxidative capacity correlates to oxidative metabolic predictors of performance in highly trained female middle-distance runners

　　

研究人员调查了高水平训练女子中距离跑运动员中肌肉氧化能力、氧气代谢指标（最大能力和可持续稳态）与严重域表现之间的关系。递增平板测试确定了最大摄氧量（V?O₂max）和乳酸转折点（LTP）。临界速度（CS）通过历史比赛和训练数据计算得出。力竭时间（TTE）试验以预计在4分钟内引发力竭的速度进行。肌肉氧化能力（股直肌）通过近红外光谱（NIRS）在轻度运动后间歇性动脉袖带阻断（8×5秒开启/5秒关闭）期间测量的肌肉氧摄取（mV?O₂）脱氧斜率来评估。斜率拟合为单指数模型以计算恢复速率常数（k）。肌肉氧化能力与V?O₂max（r=0.71，p=0.002）、LTP（r=0.67，p=0.005）和估计CS（r=0.66，p=0.005）高度相关。然而，肌肉氧化能力与TTE表现无关（r=0.13，p=0.622）。NIRS衍生的肌肉氧化能力与高水平训练女子跑者的最大和可持续氧化代谢率密切相关，但似乎独立于严重域表现所需的有限能量能力。

**论文解读：近红外光谱衍生的肌肉氧化能力与高水平训练女子中距离跑运动员的氧化代谢预测指标**

**研究背景与问题**
骨骼肌线粒体氧化代谢通量的最大速率具有高度可塑性，并与全身最大有氧功率和运动表现密切相关。传统上，评估肌肉氧化代谢速率需要侵入性肌肉活检或昂贵的设备（如³¹P-磁共振波谱）。近十年来，近红外光谱（NIRS: 利用近红外光测量组织氧合的非侵入性技术）成为一种低成本、无创的替代方法，通过测量运动后肌肉氧消耗（mV?O₂）的恢复动力学来评估肌肉氧化能力。然而，现有研究多集中于男性运动员或混合人群，对高水平训练女子中距离跑运动员的关注不足。尤其是，肌肉氧化能力与最大可持续代谢率（即最高稳态氧化代谢率，MMSS）之间的关系尚不明确，而后者是区分重度和严重运动强度域的关键边界。此外，在女子中距离跑运动员中，肌肉氧化能力是否与严重域表现（如4分钟力竭跑）相关，仍缺乏数据。随着近期对女子运动员冲击4分钟英里纪录的关注，了解其生理特征至关重要。因此，本研究旨在探讨高水平训练女子中距离跑运动员股直肌（跑步中高度活跃的双关节肌）的肌肉氧化能力与两个独立氧化代谢预测指标（V?O₂max和MMSS）之间的关系，并评估其与4分钟力竭跑表现的相关性。

**研究概述与结论**
研究人员招募了16名高水平训练女子中距离跑运动员（年龄18–30岁，均能在6分钟内跑完1英里），通过递增平板测试测定V?O₂max和乳酸转折点（LTP），利用历史比赛和训练数据估计临界速度（CS），并通过NIRS测量股直肌的肌肉氧化能力（恢复速率常数k）。随后，研究人员以预计4分钟力竭的速度进行力竭时间（TTE）试验。结果表明，肌肉氧化能力与V?O₂max（r=0.71，p=0.002）、LTP（r=0.67，p=0.005）和估计CS（r=0.66，p=0.005）均呈强正相关，但与TTE表现无显著相关性（r=0.13，p=0.622）。该研究首次证明，在女子中距离跑运动员中，跑步特异性肌肉（股直肌）的氧化能力与最大和可持续氧化代谢率密切相关，但严重域表现可能更多依赖于有限能量储备（如底物水平磷酸化）而非氧化能力本身。论文发表在《Physiological Reports》。

**主要技术方法**
研究人员从美国俄勒冈大学学生和社区招募16名高水平训练女子中距离跑运动员（满足Tier 2–Tier 4训练分类，多数为Tier 3）。使用递增平板测试（0%坡度，起始速度个性化，每3分钟递增1或0.5 km/h）测定V?O₂max和LTP（通过指尖采血分析乳酸浓度）。通过历史比赛记录（800米–10公里）和最近训练数据，采用双参数速度-持续时间模型（D = CS × t + D′）估计CS和D′（有限能量储备）。肌肉氧化能力采用改良Mito6方案：受试者进行2分钟低强度功率自行车运动（1.5 W/kg，75 rpm）后，在股直肌上放置NIRS传感器（PortaLite，Artinis Medical Systems），通过8次间歇性动脉袖带阻断（5秒充气/5秒放气，压力~250 mmHg）测量mV?O₂（通过组织饱和指数（%TSI）的负线性斜率），并将斜率拟合为单指数模型计算恢复速率常数k。TTE试验在平板跑上进行，速度根据个体CS和D′设定为预计4分钟力竭，受试者盲于时间和速度，直至力竭。

**研究结果**
**3.1 肌肉氧化能力与运动指标**
肌肉氧化能力恢复时间常数（τ）平均为36.6±7.2秒，恢复速率常数（k）平均为1.702±0.360 min^?1。V?O₂max平均为59.7±6.2 mL·kg^?1·min^?1。LTP和估计CS对应的速度分别为15.0±1.5 km/h和14.8±1.6 km/h，两者高度相关（r=0.91，p<0.001）。通过Pearson相关分析，肌肉氧化能力（k和τ）与V?O₂max（r=0.71，p=0.002）、LTP（r=0.67，p=0.005）和估计CS（r=0.66，p=0.005）均显著相关，表明肌肉氧化能力与最大及可持续氧化代谢率密切相关。

**3.2 肌肉氧化能力与TTE表现的关系**
平均TTE为238.9±75.1秒，平均跑步距离为1114.0±339.4米，表明速度设定成功诱发了约4分钟的力竭。TTE期间V?O₂达到递增测试V?O₂max的103%±7%，心率达到184±7 bpm，血乳酸达到8.6±2.1 mM。然而，肌肉氧化能力与TTE表现无显著相关性（r=0.13，p=0.622），且D′与TTE表现也无相关性（r=0.36，p=0.18）。这表明严重域表现可能独立于肌肉氧化能力，而更多依赖于有限能量储备（D′）的利用和底物水平磷酸化。

**讨论总结与结论**
讨论部分指出，本研究首次在女子中距离跑运动员中证实股直肌（跑步特异性肌肉）的肌肉氧化能力与V?O₂max和MMSS（以LTP和估计CS为指标）强相关，支持了肌肉氧化能力是最大和可持续氧化代谢的关键生理决定因素。然而，严重域表现（TTE）与肌肉氧化能力无关，这与Possamai等（2023）在男性划船运动员中的发现一致，提示严重域运动表现可能主要受非氧化代谢因素（如底物水平磷酸化和肌肉酸化）影响。研究还讨论了方法学局限性：未控制月经周期（但ATT在可接受范围内），CS为估计值而非直接测定，TTE为“开环”试验可能引入心理因素。结论部分：肌肉氧化能力与最大（V?O₂max）和最高可持续氧化代谢率（MMSS）强相关，表明NIRS衍生的肌肉氧化能力反映了耐力运动中线粒体能量通量的关键生理决定因素；但肌肉氧化能力不能预测严重域盲法TTE表现，可能由于有限能量储备的额外影响。这些发现表明，股直肌的骨骼肌氧化能力是高水平训练女子中距离跑运动员最大和可持续氧化代谢的重要决定因素。