VO2的慢速成分很可能反映了糖酵解速率的下降，而非上升

《European Journal of Applied Physiology》：The VO2 slow component likely reflects a decline, not a rise, in glycolytic rate

　　在这篇评论中，我们提出V?O?的慢速成分（V?O2sc）反映的是在高强度运动过程中糖酵解速率的下降，而不是上升，并通过模拟证据来支持这一观点。在恒定负荷且强度较高的运动中（即高于临界功率强度），V?O?会持续上升，逐渐趋近于VO?max。这种现象被称为V?O2sc，其原因尚未完全明了。直接注射乳酸（Poole等人，1994年）和肾上腺素诱导的乳酸升高（Womack等人，1995年）都能增加血液中的乳酸水平，但并不提高V?O?，这表明乳酸积累本身并不直接导致V?O?的增加；这一发现最近也得到了能量平衡分析的支持（Taboni等人，2025年）。特别是在高强度运动中，血液中乳酸积累所对应的氧气消耗持续减少，这被解释为无氧代谢与有氧代谢之间代谢转换的持久过程（Colosio等人，2020年）。然而，这种转换只能解释V?O2sc的一部分，其余部分则反映了由于II型肌纤维疲劳导致的效率下降（Colosio等人，2020年）。这与Korzeniewski和Zoladz（2015年）的建模结果一致，他们的模拟显示，通过降低pH值来逐步抑制糖酵解产生的ATP会导致ADP和无机磷酸盐（Pi）的增加，从而促进氧化磷酸化，产生V?O?sc，而无需乳酸作为直接因素。目前缺乏的是确认这种机制是否与基于血液乳酸的糖酵解贡献估计结果相兼容——后者认为乳酸生成本身驱动了V?O2sc的增加。Shaw等人（2026年）的一项最新研究表明，V?O2sc与“糖酵解贡献”之间存在相关性，他们将这种相关性解释为乳酸（和H?）生成驱动V?O?动力学的过程。我们认为，同样的数据也可以支持相反的结论：即糖酵解速率的下降，而非上升，才是V?O2sc的原因。

Shaw等人报告的相关性反映了一个特定的量：血液乳酸积累的能量当量（Ferretti和di Prampero，2026年），即（峰值乳酸浓度减去静息状态下的乳酸浓度）× 2.85 mL·kg?1·mM?1，他们将其称为“糖酵解贡献”。这个量并不代表总糖酵解产生的ATP量，因为丙酮酸有两种可能的去向：通过TCA循环氧化或还原为乳酸。只有当丙酮酸的生成速率超过氧化磷酸化使用的速率时，乳酸才会累积。因此，基于乳酸的估计值反映的是糖酵解超过氧化代谢的部分，而不是总的糖酵解过程。这个额外产生的量并不需要以固定的比例反映总糖酵解产生的ATP量，尤其是考虑到运动过程中氧化磷酸化对ATP再生的贡献会发生变化。重要的是，Shaw等人报告的相关性是在测试的某个3分钟时间段内不同受试者之间的（例如，0–3分钟、3–6分钟、6–9分钟），这一模式与我们的解释是一致的，而非矛盾的。糖酵解能力较强的受试者会积累更多的乳酸，由于他们的糖酵解速率从较高的起点开始下降，因此需要更多的氧化磷酸化来补偿，从而导致更大的V?O2sc。因此，受试者之间的正相关性完全符合糖酵解速率下降的趋势，并不能确定因果关系的方向。

Shaw等人的数据直接说明了糖酵解速率的下降。他们估计的糖酵解贡献在三个3分钟的时间段内显著下降，这一模式与Colosio等人（2020年）的研究结果一致，后者也测量到了血液乳酸积累所对应的氧气消耗的下降。然而，V?O2sc的额外氧气消耗并没有相应下降，在第二和第三时间段内（分别为8±3 mL·kg?1和4±3 mL·kg?1）仍然高于第一时间段（2±1 mL·kg?1）。Colosio等人发现，在高强度运动中，糖酵解与氧化磷酸化之间的代谢转换可以解释部分V?O2sc，但不是全部。他们认为额外的V?O2sc反映了由于疲劳和II型肌纤维 recruitment效率下降所致（Colosio等人，2020年）。通过使用Mader模型（Mader，2003年）并在MetaboliSim（Dunst等人，2026年；Rothschild等人，2026年）中进行模拟，可以明确解释这种分离现象（图1），其中V?O2sc是由糖酵解速率下降和相应的氧化磷酸化增加共同驱动的。这与普遍的观点不同，后者认为V?O2sc是由于骨骼肌收缩效率逐渐降低所致（Jones等人，2011年）。在我们的模拟中，V?O?的增加并不需要收缩效率的任何变化。Mader模型将肌肉和血液中的乳酸视为独立的部分。糖酵解通量受到Hill动力学效应的调节，ADP和AMP浓度升高会促进糖酵解，而pH值下降则会抑制糖酵解。随着运动的进行，这种由pH值介导的抑制直接表现为糖酵解速率的下降（图1C）。由于在恒定负荷运动中外部功率输出和总ATP消耗大致恒定，一个途径中的ATP供应减少必须通过另一个途径的增加来补偿。因此，在恒定负荷运动过程中，净糖酵解产生的ATP量可能会下降，这种不足由PCr-ADP途径驱动的氧化磷酸化来弥补。这种转变在PCr的逐渐下降中得到了体现（图1B）。由于ADP是氧化磷酸化的关键激活因子，即使功率输出保持不变，V?O?也会继续上升。

特别是在高强度运动中，也可能出现真正的效率下降（Jones等人，2011年），这与Korzeniewski和Rossiter（2020年）提出的临界Pi触发额外ATP使用以及Colosio等人（2020年）将高强度运动中的效率下降归因于II型肌纤维疲劳的观点是一致的。这些解释都不需要乳酸作为直接因素。这一解释还解决了Poole等人（1994年）和Womack等人（1995年）的研究结果之间的矛盾：由于乳酸本身在机制中不起因果作用，实验中乳酸水平升高对V?O?没有影响也是可以预料的。综合这些发现表明，糖酵解速率的下降才是V?O2sc的真正决定因素，但方向与Shaw等人（2026年）提出的相反。是糖酵解速率的下降，而不是上升，需要氧化磷酸化的增加来补偿，我们认为这种补偿性转变是V?O2sc的主要驱动力，尽管真正的效率下降（Jones等人，2011年）以及由临界Pi触发的额外ATP使用（Korzeniewski和Rossiter，2020年）或II型肌纤维疲劳招募（Colosio等人，2020年）也起到了作用。

图1：恒定负荷运动至耗尽过程中的模拟代谢动态（计算模拟，MetaboliSim；外部负荷=320 W，V?O?max=50 mL·min?1·kg?1，vLamaxblood=0.4 mmol·L?1·s?1，体重=70 kg，活性肌肉质量=30% BW）。这些参数使得运动强度处于高强度范围，耗尽时间约为11.7分钟，与Shaw等人的实验协议相符（恒定负荷，功率为峰值的75%；平均耗尽时间为11.2分钟）。慢速成分在研究的3–11分钟时间段内逐渐发展。阴影区域表示运动阶段，未阴影区域表示恢复阶段。每个图中的绿色线条表示V?O?，根据图中的变量进行了重新缩放以便于对比。A）在初始快速上升后，V?O?的慢速成分从大约3分钟开始出现并持续到运动结束。B）肌肉肌酸（PCr）、ATP和无机磷酸盐（Pi）（左侧轴）以及ADP（右侧轴，蓝色）的变化。PCr在整个运动过程中逐渐下降，而ATP保持不变。C）肌肉pH值（左侧轴，黑色实线）和糖酵解速率（νLa，右侧轴，蓝色虚线）。糖酵解速率在运动开始时迅速上升，随后随着肌肉pH值的下降而逐渐被抑制，这与pH值介导的糖酵解抑制一致。D）肌肉中的乳酸浓度（黑色实线）和血液中的乳酸浓度（蓝色虚线），显示了肌肉内乳酸积累与血液中乳酸出现之间的时间延迟，后者在运动停止后仍会继续上升。在运动结束前V?O?的缓慢上升是由于糖酵解速率下降，需要通过氧化磷酸化来增加ATP供应。