代谢组学运动选材与传统生化选材方法的比较

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1、代谢组学运动选材与传统生化选材方法的比较：通过与传统生化选材方法进行对比，探索代谢组学这一新兴的系统生物学方法用于运动选材的可行性与优越性。将雄性SD大鼠24只，在幼年时（4周龄）即收集其尿样和血样，尿样用于核磁共振（NMR）代谢组学分析，血样用于测试血红蛋白（Hb）和血清睾酮（ST）；然后开始渐增负荷游泳训练直至成年（14周龄），训练结束后进行负重耐力游泳能力测试，记录每只大鼠游泳至力竭的时间，并根据力竭时间长短进行排名，分为前3名组与4～24名组、前12名组与后12名组共4组；测试完成后，休息2　d，断头处死，取右后肢腓肠肌测试琥珀酸脱氢酶（SDH）和乳酸脱氢酶（LDH）。

2、结果显示：无论是前3名组与4～24名组之间，还是前12名组与后12名组之间，Hb、ST、SDH和LDH指标均较为接近，并且相互交错，组间没有显著性差异；而大鼠的代谢特征图谱有明显的差异，不同组样本被明确地分开了，而同组的样本则出现了聚集。结果表明：大鼠幼年时的代谢特征图谱能一定程度反映它们成年后游泳能力的差异，相对于利用一个或者少数几个指标进行运动选材的传统生化方法，代谢组学这一系统生物学方法具独特的优势。　　关键词：运动生物化学；代谢组学；运动选材；核磁共振；模式识别；游泳；大鼠　　：G804.7文献标志码：A：1006-7116（2013）01-0123-06　　在还原论（

3、不断地向微观世界深入）的指导下，人类对生命现象的研究已经取得了大量的成果，甚至在细胞和分子水平对生物体都有了很具体的了解，运动选材也早已从最初的身体形态观察、身体素质测试，发展到生理、生化指标，甚至运动相关基因的研究。据报道，血红蛋白（Hb）、血清睾酮（ST）、琥珀酸脱氢酶（SDH）和乳酸脱氢酶（LDH）与运动能力密切相关，并且遗传度也相对较高，是传统运动生化选材的常用指标[1]。然而，还原论的基本思路是将生物体拆分为一个比一个更小的零件，研究单个组成元素或者说个别生物学指标与生命现象的关系，所以其研究结果往往难以对生物体整体的行为给出系统、圆满的解释[2]。因此，在后基因时代

4、，以系统整体为研究对象，以基因组学、蛋白质组学和代谢组学为代表的系统生物学已日渐成为生命科学研究的趋势[3]。代谢组学通过测量样本中所有的代谢产物来反映生物体对不同刺激的反应[4]，利用代谢特征图谱对生命系统进行研究[5]。相对于基因层面的研究，代谢组学具有灵敏性更高、整体性更强，测试与分析简单、快速等优点[6-7]。此前的研究已初步证明了运动员的代谢特征图谱包含了运动员竞技水平的信息[8]，并建立了高水平男子中短距离游泳成绩预测代谢组学模型[9]。本研究以SD大鼠为研究对象，探索能否利用大鼠幼年时（4周龄）的代谢特征图谱，识别出游泳潜力较大的大鼠，即经过长期训练后，在成年时（

5、14周龄），能取得优秀游泳成绩的大鼠；并通过与传统生化方法进行对比，对基于核磁共振（NMR）的代谢组学这一系统生物学方法应用于运动选材的可行性与优越性进行分析。　　1实验对象与方法　　1.1实验对象　　3周龄健康雄性SD大鼠24只，由南昌大学实验动物科学部提供，清洁级实验动物。平均体重（207.1±43.9）　g，采用国家标准大鼠饲料分笼喂养（饲料由南昌大学实验动物科学部提供），自由饮食，室温20～24℃，自然光照。　　1.2训练开始前收集尿样与血样　　1周适应性游泳结束后，正式训练开始前，即于大鼠4周龄时（幼年期），收集大鼠的尿样与血样：用代谢笼采集24　h尿液，加入适量叠氮

6、钠（NaN3）防腐，然后EP管密封，保存于-80　℃冰箱待一维核磁共振氢谱（1H　NMR）测试；尿样采集完后，取尾血约1　mL，保存至抗凝管内，待检测Hb和ST。　　1.3训练与分组　　1）训练方法。　　尿样收集完后第2天，开始正式游泳训练。游泳池水深60　cm，水温25～30　℃。训练采用负重方式，时间为10周，每周训练5　d，每天1次，每次训练持续时间以大鼠个体是否出现疲劳为准。负重量：正式训练第1周负重量为大鼠平均体重的2%，以后每2周在原有基础上增加1%，一直增加至大鼠平均体重的5%为止。疲劳标准：大鼠鼻尖2次沉于水中5　s以上，判断为疲劳[10]，出现疲劳的大鼠停止训

7、练，并及时捞出避免溺水。　　2）游泳能力测试与分组。　　10周负重游泳训练结束后，休息24　h，即在大鼠14周龄时（成年期）：通过与传统生化选材方法进行对比，探索代谢组学这一新兴的系统生物学方法用于运动选材的可行性与优越性。将雄性SD大鼠24只，在幼年时（4周龄）即收集其尿样和血样，尿样用于核磁共振（NMR）代谢组学分析，血样用于测试血红蛋白（Hb）和血清睾酮（ST）；然后开始渐增负荷游泳训练直至成年（14周龄），训练结束后进行负重耐力游泳能力测试，记录每只大鼠游泳至力竭的时间，并根据力竭时