《Molecular Nutrition & Food Research》：Association Between Habitual Food Intake and Energy Metabolism-Related Urine Metabolites in Female Soccer Players
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本综述深入探讨了女性职业足球运动员习惯性营养素摄入与其尿液能量代谢相关代谢物之间的关联。通过核磁共振（NMR）代谢组学技术分析比赛前后的尿液样本，并结合多元统计方法，研究揭示了B族维生素（B1、B3、B6、B12）、蛋白质（Prot.kg）和能量摄入（Kcal.kg）与亮氨酸、α-羟基异丁酸（AHI）、葡萄糖、酪氨酸、甲酸、1-甲基烟酰胺等特定代谢物间的直接或负向相关性（r≥ 0.4, p< 0.05）。研究结果强调了精准营养评估的重要性，并表明这些关联可能源于营养素在三羧酸（TCA）循环和糖异生等氧化代谢途径中的参与，为优化运动员营养策略以支持能量供应与运动表现提供了新见解。
引言
作为全球最受欢迎的团队运动之一，足球比赛融合了高强度与次最大强度的间歇性活动，运动员的个体表现能力深刻影响比赛结果，这也决定了其独特的营养素需求。了解运动员的膳食模式对于设计精准的营养策略至关重要，尤其是那些与能量代谢相关的营养素，它们对满足运动中的能量需求至关重要。有氧和无氧代谢途径共同为比赛提供能量供应，这些过程分别涉及宏量营养素的分解代谢和身体储备的降解。B族维生素作为辅酶成分，在克雷布斯循环（即三羧酸循环，TCA cycle）、宏量营养素代谢以及负责氧气运输的分子构成中扮演着核心角色。尽管足球比赛中运动员的体力消耗可达最大摄氧量（VO2Max）的75%，且能量供应依赖于糖原，但研究表明，女性足球运动员的碳水化合物（CHO）摄入往往未能达到推荐水平。习惯性食物摄入评估方法（如食物频率问卷、24小时回顾法FR）存在局限，而代谢组学分析通过量化生物体液中的代谢物，有助于弥补这些方法的不足，并能反映食物消耗量、追踪摄入结果，以及揭示饮食计划对身体的影响。
实验部分
本研究采用非概率抽样方法，招募了19名来自一支州级球队的职业女足运动员。所有参与者在了解研究的潜在风险和益处后签署了知情同意书。研究方案经当地研究伦理委员会批准。
在锦标赛开始前，运动员来到实验室一次，通过一次24小时膳食回顾（R24h）收集膳食数据，并测量人体测量学数据。习惯性食物摄入量基于食物记录（FRs）进行测量，在锦标赛（季前赛时期）前10天通过虚拟方式进行收集。运动员每日填写FR并通过音频、短信和照片报告提供食物、药物和膳食补充剂信息。每次FR收集结束后，都会与运动员进行关键信息复核。
在连续五场比赛的赛前和赛后时刻，收集每位运动员的尿液样本，置于25毫升容器中。采集后，样本在低于-12°C的干冰冷却器中保存，并运送至核磁共振（NMR）实验室，在-80°C冰箱中储存以备分析。
体重和身高通过人体测量秤和身高计测量。使用皮褶厚度计测量肱三头肌、髂前上棘和大腿中部的皮褶厚度，并基于三个皮褶的方程式计算体脂率。
代谢组学分析方面，取1.5毫升样本 aliquot 转移至离心管，在4°C下以14,000 rpm离心15分钟。取300 μL上清液转移至NMR管，加入300 μL氘代磷酸盐缓冲液。使用600 MHz布鲁克谱仪，采用noesygppr1d脉冲序列抑制水信号进行氢谱分析。使用TopSpin软件处理谱图，并基于人类代谢组数据库（HMDB）和Chenomx软件识别代谢物。使用R软件的PepsNMR包对谱图进行预处理（叠加、对齐和代谢物定量），最终获得包含样本（行）和代谢物定量（列）的数据矩阵。
习惯性食物摄入分析中，R24h和FRs数据参考化学成分表和家庭测量数据进行录入，并使用Dietbox营养软件进行处理，计算B族维生素、能量摄入（千卡）和宏量营养素（CHO、蛋白质Prot.、脂质LIP）以及膳食纤维。能量、宏量营养素和膳食纤维的摄入量依据女足运动员的相关文献进行评估，微量营养素（B族维生素）则使用膳食参考摄入量（DRIs）进行分析。通过计算报告能量摄入（EI）与基础代谢率（BMR）的比率来检查膳食调查的可信度。
统计分析与结果
研究最初有14名参与者完成数据收集，但经膳食调查可信度分析，排除一名低估食物摄入的运动员，最终13名运动员的数据纳入分析。她们的年龄为22.3 ± 3.06岁，身高1.61 ± 0.07米，体重56.35 ± 6.10公斤，体脂率19.02 ± 4.7%，身体质量指数（BMI）21.48 ± 1.52 公斤/米2。
习惯性能量、营养素和纤维摄入量如表1和表2所示。根据报告可信度，1名运动员报告不足，13名报告可信。运动员记录的平均CHO、Prot.千克体重和纤维摄入量较低。习惯性维生素摄入显示，部分运动员的摄入量可能充足：11人（B1）、7人（B2）、8人（B3）、5人（B6）、1人（B9）、8人（B12）。
研究中鉴定出的与能量途径相关的代谢物包括：柠檬酸、乳酸、葡萄糖、丙酮酸、琥珀酸、AHI、3-羟基异戊酸（3HI）、2-羟基异戊酸（2HI）、甲酸、1-甲基烟酰胺、丙氨酸、酪氨酸和亮氨酸。平均营养素摄入量与比赛中相对尿液代谢物之间的关联如图1和图2所示。图1展示了皮尔逊相关性（r≥ 0.4, p≤ 0.05）。图2的圆形图则展示了营养素与代谢物之间的多元相关性，圆外的线条显示了每名运动员在五场比赛期间变量组的平均表达，线条厚度表示直接或反比关联的强度。
讨论
尽管未发现所有假设的能量代谢物均有关联，但观察到了营养素与CHO和脂质代谢中间能量途径代谢物之间的中度相关性。直接相关性体现在：维生素B3、B6、蛋白质（Prot.kg）和能量（Kcal.kg）与亮氨酸相关；维生素B1、B3、B6、能量（Kcal.kg）和蛋白质（Prot.kg）与AHI、葡萄糖、酪氨酸、甲酸和1-甲基烟酰胺相关。同时，观察到维生素B3、B6和蛋白质（Prot.kg）与肌酐、维生素B12和1-甲基烟酰胺呈负相关。
本研究评估的职业女足运动员习惯性食物消费显示，平均CHO、蛋白质（Prot.kg）和纤维摄入量较低，但脂质摄入量充足。B族维生素的习惯性摄入不足概率较高，尤其是叶酸。摄入不足，特别是维生素B6、B9和B12，可能导致运动表现下降，而低叶酸水平不仅损害运动效率，还可能影响运动员的生殖健康和生育能力。
文献已描述女足运动员能量和CHO摄入量低。相对能量不足会增加肌肉损伤风险。本研究观察到的低CHO摄入似乎导致了运动员饮食中的能量失衡。我们推测，这可能解释了与能量供应相关的脂质代谢物（如AHI、3HI和2HI）表达增加的原因。尽管运动员按去脂体重（LBM）计算的平均能量摄入符合推荐值，但只有38%的人摄入充足。CHO摄入值低于为女足运动员设定的推荐下限，这也与膳食纤维摄入结果密切相关。其他研究也发现女足运动员的膳食纤维摄入低于推荐值。不足的CHO膳食摄入有利于肌肉疲劳，并对运动表现产生负面影响。
平均蛋白质摄入不仅低于近期建议值，也低于其他评估职业女足运动员食物摄入的研究结果。运动员饮食中的低蛋白质可能不利于肌肉蛋白质合成、体重标准化以及比赛和训练后的恢复，此外，它也可能是良好表现的限制因素。运动员报告的脂质摄入量在正常范围内。尽管过去几十年足球运动员的脂质摄入量显著下降，但大多数研究显示脂质摄入量在推荐值内，甚至高于久坐人群的通常记录值。
蛋白质（Prot.kg）与亮氨酸、酪氨酸和葡萄糖之间的关联，可能是由于葡萄糖-丙氨酸循环中氨基酸的降解，以葡萄糖的形式为肌肉提供能量。鉴于本研究运动员CHO和能量摄入较低，氨基酸氧化供能的推测是合理的。尿液甲酸盐是CHO代谢的一部分，可能是女足运动员疲劳的标志物。考虑到低CHO消耗和能量不足，蛋白质（Prot.kg）和能量（Kcal.kg）与甲酸盐的关联可能与满足运动高需求所需的蛋白质化合物动员和脂肪酸氧化有关。B族维生素，特别是维生素B6与葡萄糖的相关性，强化了关于这些化合物在运动所需能量途径中作用的推测。
1-甲基烟酰胺被描述为烟酸的最终产物，因此维生素B3与该代谢物之间的关联可能与体内维生素的代谢有关。因为它来源于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的催化，而NAD+在电子传递链（ETC）中起作用，促进与脂肪酸氧化相关的酶活性，我们推测这些化合物与能量途径的关联与运动后的脂质氧化有关。
虽然本研究未观察到3-氨基异丁酸（3-AMI）与CHO和脂质摄入的关联，但文献提示了3-AMI通过糖和脂质底物在能量生成中的可能作用。酶乙醛酸氨基转移酶2（AGXT2）在将D-Baiba对映体转化为D-甲基丙二酸半醛以随后氧化为丙酰辅酶A（Propynyl-CoA）的过程中，使用磷酸吡哆醛（维生素B6）作为辅因子。在能量生成方面，氧化为丙酰辅酶A后，通过酶促转化为琥珀酰辅酶A（Succinyl-CoA），进入克雷布斯循环利用。
结论
职业女足运动员的宏量营养素和膳食纤维习惯性摄入量低于推荐水平，脂质除外。观察到维生素B3、B6、蛋白质（Prot.kg）和能量（Kcal.kg）与亮氨酸之间存在相关性；维生素B1、B3、B6、能量（Kcal.kg）和蛋白质（Prot.kg）与AHI、葡萄糖、酪氨酸、甲酸盐和1-甲基烟酰胺存在相关性。同时，维生素B3、B6和蛋白质（Prot.kg）与肌酐、维生素B12和1-甲基烟酰胺呈负相关。总之，可以推测，此处描述的涉及能量代谢的代谢物与营养素之间的关联，似乎源于它们在氧化途径，主要是三羧酸（TCA）循环和糖异生中的参与。
研究局限性
本研究是首次将职业足球运动员的能量代谢组学特征与其习惯性膳食摄入相关联的研究之一，但也存在局限性。例如，未排除研究中的混杂因素，这可能解释了代谢物与营养素之间一些不显著的相关性。建议未来研究考虑在关联中使用维生素和宏量营养素的特异性功能标志物，并在赛前和赛后调查这些关联。运动员自我报告的膳食调查结果应谨慎解读。本研究考虑了季前赛饮食，但此期间的摄入可能无法准确反映比赛期间采用的膳食模式。此外，所采用的抽样方法和较小的样本量可能限制结果的普适性。最后，本研究未评估营养缺乏对代谢过程的影响，鼓励未来研究探讨这一主题。
