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背 景
有規律的運動與降低心血管疾病和死亡率的風險有關，而運動介導的健康益處的機制仍然不太清楚。研究使用急性運動前后的代謝物譜來描述人類運動反應模式的代謝結構。
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實 驗 方 法
對Framingham心臟研究參與者（年齡53±8歲，63%為女性）進行心肺運動試驗和代謝產物分析，并在休息時（n=471）和運動高峰時（n=411）抽取血液。
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技 術 路 線
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研 究 結 果
1. 588個測量代謝物中502個從休息到運動峰值（運動持續時間11.9±2.1分鐘）循環水平的變化，變化包括與胰島素抵抗有關的代謝物減少；與脂肪分解，一氧化氮生物利用率，脂肪褐變等其他途徑相關代謝產物增加。
圖1 循環代謝組對急性運動的反應
圖2 急性運動的代謝結構
2. 在另一項Framingham心臟研究中（（n=783，年齡54±8歲，51%為女性）），檢測了177種代謝物，在164種代謝物中觀察到一致性變化，運動誘導的代謝物變化與所進行的運動量（峰值負荷）、性別和體重指數有不同的相關性。在體重指數較高的個體中，某些有利代謝物的偏移有所減弱，而在女性中，盡管運動量較少，但某些有利心臟保護代謝物的偏移較大。不同的運動前代謝物水平與不同的健康生理維度（如通氣效率、運動血壓、Vo2峰值）相關。
圖3 靜息代謝產物譜與運動期間的多維生理測量存在差異
3. 研究確定了運動反應模式的4個代謝物特征，然后在單獨的隊列中進行分析，（Framingham后代研究；n=2045，年齡55±10歲，51%為女性），其中2例與中位隨訪23.1年的總死亡率相關。
圖4 代謝產物與綜合運動反應的相關性
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總 結
該研究定量評估急性運動前后代謝譜，循環代謝組中80%以上的注釋代謝物發生了顯著變化，如肥胖、胰島素抵抗、氧化應激、炎癥、血管反應和壽命關鍵代謝途徑，還包括各種未廣泛描述的新型代謝途徑。代謝水平的動態變化因體重指數和性別而異，與年齡無關。研究發現與糖尿病相關的幾種代謝物減少，與降低心臟代謝風險相關的代謝物增加，如1-甲基煙酰胺（促進脂肪分解）。許多代謝物的變化與所完成的工作量無關，這表明短時間的運動對代謝物的循環產生有利變化，反映出更健康的代謝狀態。研究檢測到許多代謝物的有利變化，這些代謝物的靜息水平先前被證明與心臟代謝疾病有關。
CPET（心肺運動試驗）獲得的詳細多維運動測量與代謝物分析相結合，該研究評估離散生理運動反應的代謝物特征。觀察到峰值攝氧量Vo2（反映全身代謝反應）、次峰值血壓反應（反映全身血管功能）和VE/Vco2（反映肺血管功能障礙和心臟功能受損）的明顯代謝物特征。綜合運動反應的復合代謝物特征與校正傳統CVD風險因素后的死亡率相關，這與心肺健康與心血管和非心血管死亡率之間的強相關性一致，并觀察到運動反應的代謝物特征與未來死亡率的關系比與偶發CVD的關系更為密切。這些發現提供了人類對急性運動代謝反應的詳細圖譜，并確定了運動有益心臟代謝效應的潛在機制，以供未來研究。
