血流限制抗阻运动对肥胖青年男性血清代谢物的急性影响

doi:10.12307/2025.746

中国组织工程研究 ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (29): 6249-6259.doi: 10.12307/2025.746

• 组织构建细胞学实验 cytology experiments in tissue construction • 上一篇下一篇

血流限制抗阻运动对肥胖青年男性血清代谢物的急性影响

刘昊为，田浩冬，黄丽，余杭林，彭莉

西南大学体育学院，重庆市 400715

收稿日期:2024-08-07 接受日期:2024-09-15 出版日期:2025-10-18 发布日期:2025-03-07
通讯作者: 彭莉，博士，教授，西南大学体育学院，重庆市 400700
作者简介:第一作者：刘昊为，男，1990年生，四川省阿坝藏族羌族自治州人，西南大学体育学院在读博士，主要从事运动人体科学方面的研究。共同第一作者：田浩冬，男，1998年生，四川省江油市人，西南大学体育学院在读博士，主要从事运动人体科学方面的研究。
基金资助:
国家社会科学基金项目(21BTY092)，项目负责人：彭莉；重庆市博士研究生科研创新项目(CYB240087)，项目负责人：田浩冬

Acute effects of blood flow restriction resistance exercise on serum metabolites in obese young men

Liu Haowei, Tian Haodong, Huang Li, Yu Hanglin, Peng Li

School of Physical Education, Southwest University, Chongqing 400715, China

Received:2024-08-07 Accepted:2024-09-15 Online:2025-10-18 Published:2025-03-07
Contact: Peng Li, MD, Professor, School of Physical Education, Southwest University, Chongqing 400715, China
About author:Liu Haowei, Doctoral candidate, School of Physical Education, Southwest University, Chongqing 400715, China Tian Haodong, Doctoral candidate, School of Physical Education, Southwest University, Chongqing 400715, China Liu Haowei and Tian Haodong contributed equally to this work.
Supported by:
National Social Science Foundation of China, No. 21BTY092 (to PL); Chongqing Municipal Doctoral Graduate Student Research and Innovation Project, No. CYB240087 (to THD)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
血流限制抗阻运动：是一种特殊的训练方法，通过使用特制的束带或设备在运动时限制静脉回流，可在较低负荷下产生类似高强度抗阻运动的效果，如提高肌肉力量和质量、减少内脏脂肪及改善胰岛素抵抗等。这种训练方法可在降低关节负担的同时，为肌肉提供足够的代谢刺激，在运动训练、康复治疗和特殊人群的肌肉力量维持与提高方面有广泛应用前景。
血清代谢物：是指存在于血液血清中的各种小分子化合物，包括氨基酸、糖类、脂类、有机酸等。这些代谢物是机体内生物化学反应的产物或底物，反映了机体在特定生理或病理条件下的代谢状态。通过对血清代谢物的定性和定量分析，可以了解机体的代谢变化，为疾病的诊断、治疗和预后提供重要的生物学信息。

背景：血流限制抗阻运动是一种新兴的抗阻运动方式，在较低负荷下限制血流供应，能获得与高负荷运动相似甚至更好的效果。目前关于血流限制抗阻运动的具体作用机制及在肥胖改善方面的应用研究仍较为有限。探索血流限制抗阻运动的潜在机制及其在肥胖人群中的应用，有助于为肥胖人群提供全新的运动处方选择。
目的：通过比较单次传统抗阻运动与血流限制抗阻运动对肥胖青年男性血清代谢物的影响差异，探讨血流限制抗阻运动对肥胖相关代谢影响的潜在机制。
方法：对25名肥胖青年男性进行单次传统抗阻运动(n=13)或血流限制抗阻运动(n=12)干预。在运动前、运动后即刻、运动后1 h和运动后24 h采集静脉血样本，采用高效液相色谱串联质谱联用(LC-MS/MS)技术检测血清代谢组，对三大能源物质(糖类、脂类和氨基酸类)代谢物及相关代谢通路进行分析。
结果与结论：①传统抗阻运动和血流限制抗阻运动均能诱导血清代谢谱的急性改变。②对于传统抗阻运动组，发现2种糖类差异代谢物，4种脂类差异代谢物和3种氨基酸类差异代谢物；对于血流限制抗阻运动组，发现10种脂类差异代谢物，3种氨基酸类差异代谢物。③传统抗阻运动和血流限制抗阻运动均能显著影响肥胖男青年的血清代谢物，且在运动后1 h内达到最大影响。相比之下，血流限制抗阻运动对代谢物的影响更加广泛且持续时间更长。④传统抗阻运动在糖类代谢物调控上更为显著，尤其是D-半乳糖和甘油的消耗，而血流限制抗阻运动在脂类和氨基酸代谢物的调控中表现出独特优势，如磷脂类的增加及天门冬氨酸对脂肪酸氧化的潜在促进作用。这些差异可能与炎症调节和胰岛素敏感性相关，但其临床意义尚需进一步研究验证。
https://orcid.org/0000-0002-6706-5373(刘昊为)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 血流限制抗阻运动, 肥胖, 血清代谢物, 代谢组学, 糖代谢, 脂代谢, 氨基酸代谢, 工程化组织构建

Abstract: BACKGROUND: Blood flow restriction resistance exercise is an emerging mode of resistance exercise that restricts blood flow at lower loads, achieving effects similar to or even better than high-load exercises. Current research on its specific mechanisms and applications in obesity improvement is still limited. Exploring the potential mechanisms of blood flow restriction resistance exercise and its application in obese populations could provide a novel exercise prescription option for this group.
OBJECTIVE: To explore the potential mechanisms of blood flow restriction resistance exercise on obesity-related metabolism by comparing the effect of a single session of traditional resistance exercise and blood flow restriction resistance exercise on serum metabolites in obese young men.
METHODS: Twenty-five obese young men underwent a single session of traditional resistance exercise (n=13) or blood flow restriction resistance exercise (n=12). Venous blood samples were collected before exercise, immediately post-exercise, 1 hour post-exercise, and 24 hours post-exercise. High-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry was used to analyze the serum metabolome, focusing on the metabolites of the three major energy substances (carbohydrates, lipids, and amino acids) and related metabolic pathways.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Both resistance exercise and blood flow restriction resistance exercise induced acute changes in the serum metabolomic profile. (2) In the traditional resistance exercise group, two carbohydrate differential metabolites, four lipid differential metabolites, and three amino acid differential metabolites were identified. In the blood flow restriction resistance exercise group, 10 lipid differential metabolites and 3 amino acid differential metabolites were discovered. (3) Both traditional resistance exercise and blood flow restriction resistance exercise significantly affected the serum metabolites in obese young men, with the greatest impact observed 1 hour post-exercise. Comparatively, blood flow restriction resistance exercise had a broader and more prolonged effect on the metabolites. (4) Traditional resistance exercise showed a more pronounced regulation of carbohydrate metabolites, particularly in the consumption of D-galactose and glycerol, while blood flow restriction resistance exercise exhibited unique advantages in the regulation of lipid and amino acid metabolites, such as an increase in phospholipids and the potential promotion of fatty acid oxidation via aspartic acid. These differences may be related to inflammation regulation and insulin sensitivity, but further research is needed to verify their clinical significance.

Key words: blood flow restriction resistance exercise, obesity, serum metabolites, metabolomics, carbohydrate metabolism, lipid metabolism, amino acid metabolism, engineered tissue construction

中图分类号:

刘昊为, 田浩冬, 黄丽, 余杭林, 彭莉. 血流限制抗阻运动对肥胖青年男性血清代谢物的急性影响[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(29): 6249-6259.

Liu Haowei, Tian Haodong, Huang Li, Yu Hanglin, Peng Li. Acute effects of blood flow restriction resistance exercise on serum metabolites in obese young men[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(29): 6249-6259.

图/表（结果） 7

2.1 受试者数量分析研究过程中，3名受试者因不符合饮食与生活作息要求、1名受试者自愿退出以及1名受试者血样未达到检测标准而被剔除，试验过程中无运动损伤等不良事件发生。最终，有效样本共25名，其中抗阻运动组13名，血流限制抗阻运动组12名。受试者基本情况见表2，除身高外，其余身体参数均不存在显著差异。
2.2 主成分分析主成分分析结果显示(图3)，两种运动

方式的运动前、运动后即刻、运动后1 h和运动后24 h均区分较明显，各组数据点有良好的聚类效果，表明数据稳定性和重复性良好，具有较高数据质量。
2.3 OPLS-DA 运用OPLS-DA建立了不同运动方式下不同时间点的分类模型(图4)，结果显示两种运动方式下不同时间点之间明显相互分离，组内相互靠近。对各组的OPLS-DA模型进行置换检验(图5)，结果显示R2均大于0.5且高于左侧所有点，说明模型具有较为理想的解释能力；Q2的回归线与纵轴的截距均为负，说明模型未出现过拟合，具有较为可靠的预测能力。血流限制抗阻运动在运动后即刻诱导了十分明显的代谢变化，且在随后的1 h内持续显著。抗阻运动诱导的代谢变化则从运动前持续增加，在运动后1 h达到顶峰，呈现与血流限制抗阻运动组程度相同的特征。此外，两组代谢变化均在运动后24 h出现明显恢复。
2.4 差异代谢物的筛选为分析两组具体的代谢物差异，进一步以 VIP > 1、P < 0.05 和 LogFC > 1 的标准筛选了干预后各时间点差异代谢物。结果显示(图6)，血流限制抗阻运动组在运动后即刻共出现46种差异代谢物，其中25种出现显著上调，21种出现显著下调；在运动后1 h共出现87种差异代谢物，其中52种显著上调，35种显著下调；在运动后24 h共出现42种差异代谢物，其中19种显著上调，23种显著下调。抗阻运动组在运动后即刻共出现29种差异代谢物，其中8种显著上调，21种显著下调；在运动后1 h共出现41种差异代谢物，其中13种显著上调，28种显著下调；在运动后24 h仅发现4种差异代谢物，均为显著上调。
2.5 两种运动方式对青年肥胖男性脂质、糖类、氨基酸代谢物及通路的影响差异按脂质、糖类、氨基酸3类物质对各组差异代谢物进行分类，并对照KEGG数据库比对各差异代谢物参与的出现显著富集的主要代谢通路(表3，4)。结果显示，仅在抗阻运动组发现2种糖类代谢物，在运动后即刻，D-半乳糖和甘油均显著下降，显著富集在半乳糖代谢通路；在运动后1 h，D-半乳糖和甘油则显著上升，显著富集在脂肪细胞脂解的调节通路和半乳糖代谢通路。

对于脂质代谢物，抗阻运动组仅在运动后24 h检测到4种脂类差异代谢物，包含山嵛酸、肉豆蔻酸、亚油酸、棕榈酸，显著富集在不饱和脂肪酸的生物合成通路、支链氨基酸合成通路、基底细胞癌通路、矿物质吸收通路、HIF-1信号通路、胰高血糖素信号通路、糖酵解/糖异生通路、丙酸代谢通路。在血流限制抗阻运动组中，所有时间点显著变化的脂类代谢物均为甘油磷脂。在运动后即刻，1种磷脂酰乙醇胺出现显著下降；在运动后1 h，1种磷脂酰乙醇胺、2种磷脂酰丝氨酸出现显著上升；在运动后24 h，2种磷脂酰胆碱、2种磷脂酰乙醇胺以及1种磷脂酰丝氨酸均显著上升。
对于氨基酸类代谢物，两组显著变化均只发生于运动后1 h内。在抗阻运动组中，3种氨基酸(L-组氨酸，L-羟脯氨酸和L-谷氨酸)在运动后即刻显著下降，显著富集在肿瘤中心碳代谢通路、精氨酸和脯氨酸代谢通路、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢通路、逆行内源性大麻素信号通路和胰高血糖素信号通路；L-组氨酸在运动后1 h显著上升，显著富集在肿瘤中心碳代谢通路和ABC转运蛋白通路。在血流限制抗阻运动组中，L-天门冬氨酸和L-酪氨酸在运动后即刻显著下降，显著富集在肿瘤中心碳代谢通路、β-丙氨酸代谢通路、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢通路、泛酸和CoA生物合成通路、精氨酸生物

合成通路和肿瘤中心碳代谢通路；对羟基苯乙胺和L-天门冬氨酸在运动后1 h显著下降，显著富集在肿瘤中心碳代谢通路、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢通路。

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引言

肥胖是一种由遗传和环境因素共同作用导致的慢性代谢性疾病[1]。根据世界卫生组织(WHO)统计，肥胖在近几十年内呈大流行趋势，目前全球患病率已达39%，已成为发展最为迅速的非传染疾病之一[2]。18-29岁是肥胖和超重的高发期，对青年人的身心健康造成诸多不利影响[3]。因此，国家体育总局发布的《国家学生体质健康标准》强调应重点关注大学生的肥胖问题[4]。
运动干预是改善肥胖的重要手段之一。虽然有氧运动能有效减重，但对维持瘦体质量和增加肌肉量的效果有限。抗阻运动(resistance exercise，RE)可有效增加肌肉量和降低内脏脂肪[5]，但对肥胖人群可能增加运动损伤风险[6-7]。相比之下，血流限制抗阻运动(blood flow restriction resistance exercise，BFR-RE)通过限制血流供应，在较低负荷下可获得与高负荷运动相当甚至更优的效果[8-9]。血流限制抗阻运动已被证实能提高肌肉力量和质量[10]，减少内脏脂肪并改善胰岛素抵抗[11-12]。
单次运动的急性生理反应对于理解长期训练效果至关重要。研究表明，单次运动可引起多个层面代谢物的显著改变[13]。单次抗阻运动可立即提高静息能量消耗[14]，并引发一系列激素水平的变化，如生长激素和睾酮的短暂升高[15]。值得注意的是，即使在低负荷下，单次血流限制抗阻运动也能引起与高强度抗阻运动相似的肌肉蛋白质合成反应[10]，这些急性反应为长期训练效果奠定了基础。尽管血流限制训练在改善肥胖方面具有显著潜力，但其具体作用机制，特别是血流限制抗阻运动在代谢层面的研究仍然有限。代谢组学是一门研究生物体内代谢物变化特征的新兴学科，可用于阐明疾病发生机制和药物治疗效果[16]。与传统的生化指标相比，代谢组学能够提供更全面、系统的代谢变化信息，有助于揭示不同运动方式的具体作用机制。此研究旨在通过比较单次抗阻运动与血流限制抗阻运动对青年肥胖男性血清代谢的急性影响，特别关注三大能源物质相关代谢物的变化，探索血流限制抗阻运动对肥胖人群代谢的急性影响及代谢机制，为肥胖人群提供全新的运动处方选择。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1 对象和方法 Subjects and methods
1.1 设计参考运动后代谢变化的时域特征相关的研究范式[17-18]。采用2(运动方式：抗阻运动、血流限制抗阻运动)×4(测量时间：运动前、运动后即刻、运动后1 h、运动后24 h)的混合试验设计，即运动方式为被试间变量，测量时间为被试内变量。
1.2 时间及地点试验于2023年5-6月在西南大学体育学院运动生理生化实验室进行。
1.3 对象
1.3.1 样本量计算采用G*Power 3.1.9.2估计最小样本量，选用“F检验”类别下的重复测量方差分析的被试内-被试间交互作用(within-between interaction)的统计检验。
由于现有文献中关于抗阻运动与血流限制抗阻运动对代谢物影响且相同实验设计的研究较为有限，无法找到直接参考的效应量数据，因此选择了中等效应量f=0.25[19]，检验水平α=0.05[20]，预期统计功效1-β=0.8[21]，运动方式的水平数为2，重复测量次数为4，重复测量之间的相关性为0.5，计算最少样本量为24。考虑20%的脱落率，试验实际招募受试者30名。
1.3.2 招募及入选标准
纳入标准：①男性；②《基于临床的肥胖症多学科诊疗共识(2021年版)》体脂率≥25%[22]；③年龄18-30岁。
排除标准：①近3个月内有规律性运动(每周进行中等强度> 150 min或高强度运动> 75 min[23])；②有运动禁忌证(如严重哮喘、心血管疾病、骨关节疾病等)和代谢性疾病；③近3个月在服用有明显影响代谢作用的营养品或药物。
最终，30名符合条件的受试者纳入研究，并签署了知情同意书。该试验已通过西南大学伦理委员会批准，伦理批号：SWU-ETF-2023-07-17-011。
1.4 方法
1.4.1 随机化分组使用SPSS 27.0.1.0软件的随机数字生成器，生成0至1之间的30个随机数字，通过对这些随机数字进行个案排名转换为1-30 的随机数。基于这些随机数，将受试者编号1-30进行随机分组，每组15名受试者。两组分别接受抗阻运动与血流限制抗阻运动干预。
1.4.2 试验流程具体流程见图1。试验前1周对受试者进行注意事项告知与动作教学。为避免饮食摄入的差异影响干预效果，提前3 d为受试者统一配餐直至试验完全结束，配餐表由专业营养师制定，主要遵循碳水化合物、蛋白质、脂肪比例大致为5∶3∶2的配餐原则，且无油腻辛辣食物。在饮食控制及干预期间严禁摄入规定食谱外的食物，尽量饮用纯净水，避免含酒精、咖啡因等成分的饮料摄入。为完整观测血液与细胞因子的急性变化，依据同类研究设立4个采样点，分别为运动前(Pre)、运动后即刻(Post 0 h)、运动后1 h(Post 1 h)、运动后24 h(Post 24 h)，各时间点采集静脉血3-5 mL。试验全程维持20-25 ℃室温，空气相对湿度为40%-50%，保持室内安静通风。运动干预时长为40 min(其中运动前热身和运动后拉伸总计约10 min，正式运动干预约30 min)，要求受试者全程保证空腹。
1.4.3 运动方案设计
(1)动作设计：根据抗阻运动和血流限制抗阻运动的特点，两组受试者采用相同的训练动作和顺序，但使用不同的负荷强度。为了确定合适的训练负荷强度，在运动干预前1周进行了动作教学和力量测试。首先准备了2.5，5.0，7.5 kg的3对哑铃，根据受试者的力量水平，参考适用于抗阻运动的主观疲劳程度的Borg’s CR10量表[24]，目标的主观感知疲劳程度(rating of perceived exertion，RPE)设置在4-5(中等强度)，该强度符合美国运动医学会(ACSM)的运动指南以及世界卫生组织(WHO)的身体活动指南对抗阻运动强度的推荐[23，25]。经测试，受试者力量水平差异较小，最终确定抗阻运动组使用5.0 kg哑铃，血流限制抗阻运动组使用2.5 kg哑铃。
运动方案的设计参照美国国家体能协会力量训练指南[26]。正式运动前，受试者需完成约5 min的热身，包括1 min的原地踏步练习以及4 min的颈部、肩部、肘部、腕部、髋部、膝盖和脚踝等关节的活动度练习。训练动作按照下肢、上肢和核心的顺序进行，其中下肢练习包括哑铃箭步蹲、哑铃深蹲和哑铃站姿提踵；上肢练习包括哑铃二头肌弯举、哑铃颈后臂屈伸和哑铃侧平举；核心训练则包括超人伸展、卷腹和平板支撑。除平板支撑每次维持30 s外，其余动作均进行每组15次，每个动作完成2组，组间休息30 s。动作示范见图2。运动结束后对参与运动的主要肌群进行5 min左右的拉伸。
(2)血流限制：血流限制带选用美国Bstrong气动袖带，上肢长度为12-17.5英寸(12.48-44.45 cm)、下肢长度为17.5-27.5英寸(44.45-69.85 cm)，袖带宽度均为6 cm。
此研究下肢血流限制压力选择80%动脉闭塞压，上肢压力为低于下肢100 mmHg。参考魏佳、MADERAME、LOENNEKE等[27–29]对血流限制压力范围计算，血流限制抗阻运动组受试者的血流限制压力见表1。

如图2所示，将血流限制带绑在两侧上臂及大腿上部1/3处，初始加压设置为40 mmHg。运动前，受试者在坐姿的状态下佩戴加压带，之后绑带首次加压至50 mmHg持续30 s后解除压力10 s，然后每次以增加40 mmHg重复上述操作直至达到最终目标压力。以个体预定压力进行运动，并保证运动过程中受试者全程佩戴袖带，在运动结束后立即解除压力。

1.4.4 样本采集与检测
(1)样本采集：试验期间由专业医护人员进行血液样本采集与处理，步骤如下：①采集肘部静脉血至红帽(无任何添加剂)真空采血管。将采血管置于管架在室温(20-24 ℃)下自然沉降30 min以上至血细胞凝固分层；②使用移液枪抽取采血管中所有上层血清至离心管，放入离心机，4 ℃、3 000 r/min离心5 min；③离心后取上层清液(要求为淡黄色澄清液体)，分装至2个全新离心管，每管样品不少于150 μL，准确记录并编号；④每批样品采集结束前均置于干冰盒中，待采集完毕迅速转移至-80 ℃冰箱冰冻；⑤试验结束后，将所有样品置于干冰运输箱分别送检。
(2)样本检测：①精确移取100 µL样品至1.5 mL离心管中；②加入400 µL提取液[甲醇∶乙腈 (体积比)=1∶1]，含0.02 mg/mL的内标(L-2-氯苯丙氨酸)；③涡旋混匀30 s后，低温超声提取30 min(5 ℃，40 kHz)；④将样品静置于-20 ℃，30 min；⑤离心15 min(4 ℃、13 000×g)，移取上清液，氮气吹干；⑥加入120 μL复溶液(乙腈∶水=1∶1)复溶；⑦涡旋混匀 30 s，低温超声萃取5 min(5 ℃，40 kHz)；⑧离心10 min(4 ℃、13 000×g)，移取上清液至带内插管的进样小瓶中上机分析；⑨另外，每个样本分别移取20 µL上清液混合后作为质控样本；⑩采用赛默飞公司的超高效液相色谱串联傅里叶变换质谱UHPLC-Q Exactive HF-X系统对样本进行高效液相色谱串联质谱联用(LC-MS/MS)分析。
检测色谱条件为：3 μL样本经HSS RR3色谱柱(100 mm×2.1 mm i.d.，1.8 µm)分离后进入质谱检测。流动相A为95%水+5%乙腈(含0.1%甲酸)，流动相B为47.5%乙腈+47.5%异丙醇+5%水(含0.1%甲酸)。正离子模式分离梯度：0-3 min，流动相B从0%升至20%；3.0-4.5 min，流动相B从20%升至35%；4.5-5.0 min，流动相B从35%升至100%；5.0-6.3 min，流动相B维持100%；6.3-6.4 min，流动相B从100%降至0%；6.4-8 min，流动相B维持0%。负离子模式分离梯度：0-1.5 min，流动相B从0升至5%；1.5-2.0 min，流动相B从5%升至10%；2.0-4.5 min，流动相B从10%升至30%；4.5-5.0 min，流动相B从30%升至100%；5.0-6.3 min，流动相B线性维持100%；6.3-6.4 min，流动相B从100%降至0%；6.4-8.0 min，流动相B线性维持0%。流速为0.40 mL/min，柱温为40 ℃。
检测质谱条件为：样品质谱信号采集采用正负离子扫描模式，质量扫描范围为70-1 050 m/z。鞘气流速为50 psi，辅助气流速为13 psi，辅助气加热温度为425 ℃，正模式离子喷雾电压设置为3 500 V，负模式离子喷雾电压设置为-3 500 V，离子传输管温度为325 ℃，归一化的碰撞能为20-40-60 V循环碰撞能。一级质谱分辨率60 000，二级质谱分辨率7 500，采用DDA模式采集数据。
1.5 主要观察指标 ①血清样本中各时间点的糖类、脂类和氨基酸类差异代谢物的筛选；②代谢通路分析。
1.6 统计学分析 LC-MS原始数据导入代谢组学处理软件Progenesis QI(Waters Corporation，Milford，USA)进行基线过滤、峰识别、积分、保留时间校正、峰对齐，最终得到一个保留时间、质荷比和峰强度的数据矩阵，同时MS和MS/MS质谱信息与代谢公共数据库HMDB(http://www.hmdb.ca/)和Metlin(https://metlin.scripps.edu/)以及美吉自建库进行匹配，得到代谢物信息。
将代谢物匹配到的正负离子结果合并后进行后续分析。采用主成分分析评估数据情况，然后采用正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis，OPLS-DA)计算不同代谢物的变量权重值(variable Importance for the projection，VIP)，以OPLS-DA VIP > 1、P < 0.05和Log FC > 1 为标准筛选组间的血清差异代谢物。然后将得到的差异表达代谢物比对到Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)数据库，获得代谢物参与的代谢通路信息。所有数据的可视化均采用美吉在线平台(www.majorbio.com)绘制[30]。使用Adobe illustrator 2021对所有图片进行拼接。文章统计学方法已经通过西南大学体育学院的代谢组学统计学专家审核。

讨论

3.1 传统抗阻运动与血流限制抗阻运动对代谢特征的比较两组均在运动后即刻诱导了明显的血清代谢变化，直到运动后1 h，两组受试者的血清代谢变化依旧十分显著。MOVILLE等[31]指出，抗阻运动能够诱导长达4 h的显著代谢变化，这一定程度支持了此研究的发现。此外，该研究结果显示1 h是两组血清代谢出现恢复的阈值，但由于并未在1 h与24 h内设计更多的观测点，因此两组代谢变化的具体持续时间仍有待进一步探索。尽管该研究观测到了两组血液代谢在运动后24 h出现了明显恢复，但从OPLS-DA结果看来，与运动干预前仍存在一定差异，这表明两种运动均诱导了超过24 h的代谢变化。现有研究指出，有氧运动诱导的主要代谢变化在运动后1 h显著上升，但在24 h后恢复至基线[17-18]。这提示，相比于有氧运动，抗阻运动诱导的代谢变化可能更为持久。
对两组各时点的差异代谢物进行统计，发现两组均在运动后1 h出现了最多的差异代谢物，但从总量上看来，血流限制抗阻运动仍具有较为明显的优势。在血流限制抗阻运动组中，上调和下调的差异代谢物均十分丰富，而在抗阻运动组中，下调的差异代谢物更为丰富。此外血流限制抗阻运动组在运动后24 h仍存在较多的差异代谢物，相比之下，抗阻运动组则仅存在少量上调的差异代谢物。这些结果表明，两种运动方式诱导的血液代谢变化不仅存在时间特征的差异，在程度上也存在明显的差异。鉴于该研究预先对两种运动方式的强度进行了控制，血流限制可能是引发这些代谢差异的重要原因[32]。
3.2 传统抗阻运动与血流限制抗阻运动后的能源物质差异代谢物比较
3.2.1 糖类差异代谢物比较两种运动方式对肥胖青年男性糖类代谢物的影响差异主要体现为抗阻运动组中D-半乳糖及甘油的显著下降。D-半乳糖能够在运动过程中作为能源物质被消耗，甘油则是运动过程中一种常见的糖异生底物，但其代谢过程缓慢，无法被迅速转化为葡萄糖进行供能，主要通过改变机体水和状态来调节运动过程[33-34]，提示抗阻运动造成了明显的糖原和水分消耗[35-36]。
该研究结果还发现半乳糖代谢通路以及脂肪细胞脂解的调节通路是介导上述过程的主要代谢途径。相比之下，血流限制抗阻运动组并未出现糖类代谢物的显著变化，这可能与血流限制下特定条件的代谢环境有关，特别是缺氧状态下，乳酸堆积可能抑制了糖原的进一步消耗。此外，血流限制抗阻运动的低负荷特性可能限制了糖原的大量动员，这提示血流限制抗阻运动对糖代谢的影响可能与传统抗阻运动存在本质区别，需要进一步研究来揭示其机制。
3.2.2 脂类差异代谢物比较抗阻运动对肥胖患者脂代谢的干预效果有限，仅在运动后24 h诱导了亚油酸、棕榈酸、山嵛酸、肉豆蔻酸4种长链脂肪酸的显著上升。现有研究指出，长期规律的抗阻运动可能有利于提升人体内亚油酸的含量，可降低心血管疾病风险[37-38]，这支持了此研究的发现。然而，此研究中棕榈酸的上升则与现有研究存在出入，这些研究指出，抗阻运动有利于降低棕榈酸的含量，有利于降低胰岛素抵抗[39-40]。一种可能的机制是，抗阻运动可能引发了短暂的脂肪酸动员，特别是在运动后24 h，这可能导致棕榈酸水平的暂时上升，然而这种上升可能并不代表长期趋势，而是运动后初期的一种急性反应。此外，山嵛酸被证明可替代其他脂肪酸参与油脂的组成，以降低高脂膳食引发的心血管疾病风险[41]。肉豆蔻酸则可增强C2C12肌管细胞对葡萄糖的摄取并削弱骨骼肌细胞中DGKσ蛋白的降解，有利于血糖的改善和骨骼肌质量的提升[42-43]。抗阻运动可能通过激活与脂肪酸合成和脂肪酸氧化相关的代谢通路(如不饱和脂肪酸合成通路、支链氨基酸合成通路)，从而促进这些特定长链脂肪酸的代谢，进而改善肥胖者的心血管健康和血糖代谢。
相较于抗阻运动，血流限制抗阻运动对肥胖患者脂代谢的影响体现在甘油磷脂代谢方面。血流限制抗阻运动诱导了包含磷脂酰乙醇胺、磷酸酰胆碱、磷脂酰丝氨酸等10种甘油磷脂的显著变化。具体来说，除运动后即刻磷脂酰乙醇胺显著下降外，其余均表现为显著上升。磷脂酰乙醇胺、磷酸酰胆碱和磷脂酰丝氨酸在人体中发挥着广泛的生物作用，且具有密切的转化关系。磷脂酰乙醇胺是磷酸酰胆碱生物合成的重要前体，磷酸酰胆碱是人体内天然存在的水溶性磷脂前体和神经递质，广泛参与了人体内的抗炎反应[44]、胆固醇代谢等多个生理过程[45]。血流限制抗阻运动可能通过调节磷脂代谢增强机体的抗炎能力，进而减轻肥胖相关的慢性炎症，这种抗炎机制可能是血流限制抗阻运动改善肥胖者代谢健康的一个关键路径。同时，磷脂酰乙醇胺和磷酸酰胆碱均可参与磷脂酰丝氨酸的生物合成。磷脂酰丝氨酸与肥胖及糖尿病患者的胰岛素敏感性密切相关，可预防1型和2型糖尿病[46]。富含DHA的磷脂酰丝氨酸还能减轻肥胖患者长期脂代谢紊乱所致的肠道损伤[47]。血流限制抗阻运动可能通过促进磷脂酰丝氨酸的合成，增强胰岛素信号通路的效率，从而改善肥胖患者的代谢状态，这一机制可能特别有利于预防和管理肥胖相关的2型糖尿病。在此研究中，甘油磷脂代谢通路、致病性大肠杆菌感染通路以及逆行内源性大麻素信号通路等是介导这些代谢变化的重要代谢途径。现有研究指出，甘油磷脂代谢异常在肥胖中十分常见[33-34]，因此血流限制抗阻运动可能是有效改善肥胖的运动方式。此外，尽管目前尚且缺乏血流限制运动影响磷脂代谢的直接证据，但有研究揭示了缺氧和磷脂代谢间以及血流限制与缺氧间的密切关联[48]。血流限制诱导的局部组织缺氧可能通过低氧诱导因子1α等缺氧相关信号通路，调控脂质代谢，特别是影响磷脂的合成和分解，这一机制可能解释了血流限制抗阻运动对甘油磷脂代谢的显著影响，并提示其在改善肥胖相关代谢紊乱中的潜在作用。
3.2.3 氨基酸类差异代谢物比较 L-组氨酸是神经递质组胺的前体，参与免疫反应的调节[49]，在受伤后的恢复及生长阶段大多需额外补充[50]。L-谷氨酸能刺激胰岛素分泌[51]，是合成蛋白质的重要氨基酸，对肌肉组织的生长和修复具有重要作用。在抗阻运动组中，L-组氨酸和L-谷氨酸显著下降，这两种氨基酸对组织修复与合成的功能可能是其在运动干预后显著下降的主要原因。有趣的是，L-组氨酸在运动后1 h显著上升，这可能与运动过程肌纤维损伤引发的蛋白质释放有关[52]。这种机制表明，抗阻运动可能引发了更高的肌肉蛋白质合成需求，从而消耗了更多的氨基酸，这对于肌肉量不足的肥胖患者可能不利。
在血流限制抗阻运动组中，所有氨基酸类物质均显著下降，必需氨基酸L-酪氨酸在运动后即刻极显著下降。L-酪氨酸是一种“乳酸清除剂”，可降低运动过程中的乳酸积累，减轻疲劳，其水平提高有利于增强人体糖酵解能力，促进无氧运动能力的发展[53]。L-天门冬氨酸在运动后1 h内持续显著下降，尽管其为非必需氨基酸，却是4种必需氨基酸合成的前体[54]。L-天门冬氨酸还能加速ATP和糖原合成以及促进脂肪酸氧化[55]。血流限制抗阻运动可能通过增加ATP和糖原合成的需求，促使L-天门冬氨酸被快速利用，这不仅增强了能量供应，还可能促进脂肪酸氧化，从而更有效地减少脂肪储存，这一机制提示血流限制抗阻运动可能更适合用于肥胖患者的代谢改善。在血流限制抗阻运动组中，肿瘤中心碳代谢通路、β-丙氨酸代谢通路、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢通路等是介导上述代谢变化的重要途径。
3.3 既往该领域研究的贡献和存在的问题总结前文讨论，既往研究对抗阻运动和血流限制抗阻运动在肥胖人群中的应用做出了一定贡献。例如研究发现，长期规律的抗阻运动有利于提升人体内亚油酸含量，降低心血管疾病发生风险，并可能有助于降低棕榈酸含量，减轻胰岛素抵抗。此外，研究还揭示了甘油磷脂代谢异常在肥胖中的普遍性。然而，目前关于血流限制抗阻运动影响磷脂代谢的直接证据仍然有限，其诱导的组织缺氧与磷脂代谢改变之间的潜在机制有待进一步探索。在氨基酸代谢方面，现有研究提示抗阻运动可能引发肌肉内氨基酸流失，导致血液中非必需氨基酸含量上升，这对肌肉量不足的肥胖患者可能不利。总的来说，尽管现有研究为抗阻运动改善肥胖提供了一定的理论基础，但抗阻运动和血流限制抗阻运动在肥胖人群代谢影响方面的差异性研究仍然不足，亟需进一步的探索和验证。
3.4 作者研究区别于他人他篇的特点目前，关于血流限制抗阻运动在肥胖人群中的应用研究还相对较少。此研究设计了单次运动干预，并在运动前、运动后即刻、运动后1 h以及运动后24 h进行了血样采集，这样的时间点设置有助于更详细地观察血流限制抗阻运动对人体代谢的急性影响及其随后的恢复过程。此外，将血流限制抗阻运动与抗阻运动进行了对比。通过分析两种训练方法在糖类、脂类和氨基酸类代谢物上的变化，揭示了血流限制抗阻运动在代谢调控上的独特特点。这些发现为进一步探讨血流限制抗阻运动的潜在机制提供了重要线索。
3.5 研究局限性与未来方向此研究有几个局限性：首先，此研究采用的是单次运动干预的设计，未能探讨长期血流限制抗阻运动干预对肥胖人群代谢的影响。未来研究可以考虑采用长期干预的设计，更全面地评估血流限制抗阻运动在肥胖管理中的应用价值。其次，此研究的样本量相对较小，且仅纳入了肥胖青年男性，研究结果的外推性可能受到一定限制。未来研究可以扩大样本量，纳入不同性别、年龄和肥胖程度的人群，以验证此研究结果的普适性。
3.6 研究意义此研究对比分析了血流限制抗阻运动与抗阻运动对肥胖人群代谢的影响差异，采用代谢组学方法探讨了血流限制抗阻运动改善肥胖的潜在机制，这不仅能为血流限制抗阻运动干预肥胖提供更系统、量化的理论依据，弥补现有研究在机制探索方面的不足，而且为运动能力较差、关节压力大的肥胖或超重人群提供了一种全新、有效的抗阻运动处方选择。此研究的试验设计和结果有助于进一步完善血流限制抗阻运动在肥胖人群中的应用，具有重要的理论和实践意义。
结论：①抗阻运动和血流限制抗阻运动都能对肥胖男青年的血清代谢物造成显著影响，且在运动后1 h内的影响最大，但血流限制抗阻运动对多数代谢物的影响更加广泛，且持续时间更长。②相比血流限制抗阻运动，抗阻运动对于肥胖者糖类代谢物的调控更明显，主要体现在对D-半乳糖和甘油的消耗。而血流限制抗阻运动在糖类代谢物方面未观察到明显变化，具体原因需要进一步研究。③相比抗阻运动，血流限制抗阻运动在脂类和氨基酸类代谢物的调控中表现出不同的代谢特征，具体表现为磷脂酰乙醇胺、磷酸酰胆碱、磷脂酰丝氨酸等甘油磷脂的显著增加。这些代谢物的变化可能与炎症反应、胰岛素敏感性相关，但其临床意义仍需进一步验证。抗阻运动可能导致肌肉内氨基酸的流失，而血流限制抗阻运动中的天门冬氨酸变化可能有助于脂肪酸氧化，这对肥胖者的代谢调节可能具有潜在益处，但需要更深入的研究来证实。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

血流限制抗阻运动对肥胖青年男性血清代谢物的急性影响

Acute effects of blood flow restriction resistance exercise on serum metabolites in obese young men

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