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研究目的:利用核磁共振波谱方法研究不同运动水平游泳运动员的血液代谢组学特征,寻找特定运动水平或对应的机能状态内稳态下的敏感代谢物标记,探讨利用代谢组学方法对游泳运动员进行运动水平、身体机能评定的可行性,并提供基础数据和理论参考。研究方法:游泳运动员均处于大赛后的调整期,采样前两周,所有运动员均按统一的运动量和强度的训练方案进行训练,日常饮食全部按照统一食谱进行,由负责教练员进行监督。在两周内如有生病服药或不按照训练方案训练及不按食谱饮食的运动员均排除出实验。两周后,所有符合条件的运动员按运动等级分成两组,健将组:国际健将、健将运动等级游泳运动员102名,其中男运动员52名,身高为184.7±5.2 cm,体重为78.7±9.3kg,年龄为18-29岁,训练年限均在10年以上;女运动员50名,身高为171.8±5.0cm,体重为62.2±6.3kg,年龄为16-27岁,训练年限均在8年以上,来自浙江队和上海队。对照组:一级、二级游泳运动员82名,其中男运动员53名,身高为180.1±6.3cm,体重为77.1±10.1kg,年龄为17-23岁,训练年限均在9年以上;女运动员29名,身高为168.7±4.9cm,体重为59.8±8.6kg,年龄为16-22岁,训练年限均在8年以上,来自上海队、上海体育学院、上海交通大学和同济大学。运动员清晨空腹采集静脉血2ml,静置30分钟,离心机4000rpm离心15分钟,取上层血清600μl,置入冻存管,液氮急冻,放入-80°冰箱备用。血样解冻后,吸取170μl血样和340μl磷酸缓冲液(45m M)至5mm核磁管,混匀后进行核磁检测。使用CPMG序列[RD-90°-(τ-180°-τ)n-ACQ]采集小分子信息。参数设置如下:谱宽(SW)为20 ppm,等待时间(RD)为2 s,90°脉宽为11.3μs,采样点数为32 K,FID累加次数为32次。回波演化时间(d20)为350μs,回波循环(L4)为100,总回波时间(2nτ)为70 ms。在MestReNova软件(Mest Re Nova8.1,Spain)中对所有1HNMR谱的FID信号在傅立叶变换前加上增宽因子为1Hz的指数窗函数进行变换,然后进行相位和基线校正,使用α-葡萄糖低场的信号(δ5.237)进行化学位移定标。然后对核磁谱图进行积分(0.4-8.6),在积分过程中需要去除残余水峰信号。每段积分区间大小为0.002 ppm(600 MHz为1.2 Hz)。对积分后的数据化学位移漂移明显的信号进行校正。为消除由于样品的浓度差异而造成的分析误差,对数据进行归一化处理。将归一化后的数据导入SIMCA-P+软件包(V.13.0,Umetrics,Sweden)进行多变量统计分析,采用正交化偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)的多变量统计分析方法。提取的差异代谢物进行组间比较。研究结果:所有游泳运动员的血样经过核磁共振(NMR)检测,均得到1H NMR均值谱,代谢物的归属通过二维谱图和查阅相关文献,再利用公共数据库HMDB(humanmetabolomedatabase)和BMRB(biologicalmagneticresonancebank)进行最终确认。最后归属出36种代谢物,涉及糖、氨基酸、核苷酸和胆碱等多条代谢通路。健将组男运动与对照组男运动员OPLS-DA模型均在显著性差异(R2Y=0.659,Q2=0.477,P<0.01),健将组女运动员与对照组女运动员的OPLS-DA模型也存在显著性差异(R2Y=0.637,Q2=0.343,P<0.01),两个模型均表现出较好的可解释性、可预测性和有效性。显著差异代谢物的比较中,健将组男运动员的血清高密度脂蛋白(HDL)、乳酸(Lac)的水平显著的高于对照组(P<0.05),谷氨酰胺(Gln)、甘氨酸(Gly)、异亮氨酸(Ileu)、缬氨酸(Val)和α-葡萄糖(α-Glc)的水平显著的低于对照组(P<0.05,P<0.01,P<0.001);健将组女运动员的血清高密度脂蛋白(HDL)、乳酸(Lac)和不饱和脂肪酸(UFA)显著高于对照组(P<0.05,P<0.01,P<0.001),3-羟基丁酸(3-HB)和α-葡萄糖(α-Glc)显著低于对照组(P<0.05,P<0.01)。研究结论:中国优秀游泳运动员具有明显的血液代谢组学特征,且男、女运动员血样中的特征代谢物不完全相同;运动等级(运动水平)与优秀游泳运动员的血液代谢组学特征存在密切关联,利用代谢组学方法和特定的敏感代谢物标记对游泳运动员进行运动水平和机能状态的评定是可行的;本研究的血液代谢组学结果可作为游泳运动员运动表型特征的一部分,为今后的游泳运动员表型组学研究提供代谢组学方面的基础数据和理论参考。