全氢化植物油基非乳制奶精摄入损害小鼠运动表现：血清代谢组学与肠道菌群分析

《Frontiers in Nutrition》：Fully hydrogenated vegetable oil-based non-dairy creamer intake impairs athletic performance in mice: serum metabolomics and intestinal microbiota analyses

本研究通过小鼠模型揭示全氢化植物油基非乳制奶精（FHVO-NDC）摄入虽不改变体重与摄食行为，但会显著损害运动表现。其机制涉及骨骼肌萎缩（肌纤维直径减小）、肌糖原储存下降、关键疲劳相关酶（如Na+/K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase）活性降低，并伴随血清有害代谢物（如2-氟烟酸）积累与肠道有害菌（如Alistipes）富集，为运动营养品安全性评估提供重要实验依据。

　　

引言

运动营养补充剂、高蛋白能量棒和代餐蛋白固体饮料被运动员和健身爱好者广泛食用，旨在恢复运动后体能并优化训练效果。为提升这些加工食品和饮料的口感与质地，非乳制奶精常被添加以提供类似乳脂的浓郁口感。其核心成分是氢化植物油。部分氢化会产生反式脂肪，对代谢和心血管产生已知不良影响。全氢化工艺则消除了反式脂肪，生成全氢化植物油基非乳制奶精（FHVO-NDC），其主要成分为饱和脂肪。越来越多的证据表明，过量摄入饱和脂肪可能增加代谢综合征风险并促进慢性低度炎症，这两者均与肌肉质量和力量下降以及运动表现受损有关。尽管功能性食品和运动饮料对运动员有益，但其中添加的非乳制奶精可能抵消这些益处。本研究旨在通过对照小鼠模型，探究FHVO-NDC摄入对肌肉生理、血清代谢组学和肠道菌群的综合影响。

材料与方法

实验选用16只健康雄性C57BL/6J小鼠，随机分为对照组（CON，饮用普通水）和处理组（TRT，饮用添加0.167% FHVO-NDC的水）。FHVO-NDC剂量根据人体日常摄入量换算确定。实验周期70天，监测指标包括身体条件、摄食行为、运动表现（前肢抓力、力竭游泳、悬丝、爬杆测试）、肌纤维特征、肌肉疲劳相关生化指标（糖原、丙酮酸激酶、琥珀酸脱氢酶、Na⁺/K⁺-ATPase、Ca²⁺-Mg²⁺-ATPase）、血清代谢物谱以及肠道菌群组成。采用单因素方差分析（One-way ANOVA）进行统计学分析，代谢组学数据使用正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），菌群差异使用LEfSe分析和随机森林模型进行评估。

结果

FHVO-NDC的脂肪酸组成分析显示其富含饱和脂肪酸（37.44%），包括月桂酸、硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸等，不饱和脂肪酸含量较低。摄入FHVO-NDC并未显著影响小鼠的体重、体长、体表面积、体重指数（BMI）以及每日饲料和水的摄入量。然而，处理组小鼠的运动表现显著下降，具体表现为第42、56、70天的前肢抓力减弱，力竭游泳时间、悬丝时间和爬杆测试成绩均差于对照组。同时，处理组小鼠的腓肠肌相对重量和肌纤维直径显著减小，肌肉糖原含量以及丙酮酸激酶、琥珀酸脱氢酶、Na⁺/K⁺-ATPase、Ca²⁺-Mg²⁺-ATPase的活性均显著降低。血清代谢组学分析发现，处理组中有442种代谢物上调，884种下调。其中，2-氟烟酸（2-fluoronicotinic acid）和磷脂酰甘油PG(16:0/18:1)水平显著升高。肠道菌群分析显示，虽然Alpha多样性和Beta多样性无显著组间差异，但LEfSe分析表明处理组中Alistipes、ASF356（Clostridium）和Escherichia_Shigella等菌属富集，而对照组中Lactobacillus为标志性菌属。随机森林分析进一步确认Alistipes是区分两组最重要的菌属。相关性分析显示，Alistipes的丰度与血清2-氟烟酸水平呈正相关。

讨论

本研究结果表明，FHVO-NDC摄入虽未引起小鼠一般健康状况恶化，但通过多途径损害了其运动表现。骨骼肌萎缩（表现为肌纤维直径减小和肌肉重量下降）直接削弱了肌肉的收缩能力。肌肉能量代谢紊乱是关键因素：糖原储存减少限制了持久运动的能量供应；而丙酮酸激酶、琥珀酸脱氢酶等关键酶以及Na⁺/K⁺-ATPase、Ca²⁺-Mg²⁺-ATPase活性的降低，共同阻碍了ATP的有效生成，导致肌肉易疲劳。血清中升高的2-氟烟酸可能通过抑制烟酸磷酸核糖基转移酶（NaPRTase）活性，影响烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）合成，进而干扰细胞能量代谢。PG(16:0/18:1)则与肌肉减少症相关。肠道菌群结构的改变，特别是Alistipes等有害菌的富集，可能与FHVO-NDC中丰富的饱和脂肪酸为其提供了生长底物有关，并且与血清有害代谢物的积累存在关联，共同构成了肠-肌轴调控运动表现的潜在机制。尽管整体菌群多样性未变，但关键菌属的偏移足以引发生理功能变化。

结论

综上所述，全氢化植物油基非乳制奶精（FHVO-NDC）的摄入通过诱导骨骼肌萎缩、降低肌糖原储备和关键ATP生成酶活性，破坏了肌肉的能量代谢稳态，从而损害小鼠的运动表现。这一过程伴随着血清中2-氟烟酸和PG(16:0/18:1)等有害代谢物的积累，以及肠道内Alistipes等有害菌属的增殖。研究提示，经常摄入氢化脂肪基奶精可能对运动人群的肌肉功能和体能产生不利影响，为运动营养产品的成分安全性评估提供了重要的实验证据。