基于CT影像分析骨骼肌和血清游离氨基酸变化与运动性损伤的关系

王晓娜，王 玮

1.郑州工商学院，河南 郑州 451400；2.濮阳市人民医院，河南 郑州 450002

健美操是在节奏感强的音乐伴奏下，采用大量下肢跑跳和肩膀等关节活动幅度大的动作，能够完成连续性、复杂性及高强度整套动作的运动项目[1]。近年来，随着健美操的快速发展，呈现出表现多样化、技术水平不断增高、动作难度越来越大等特点[2]。临床数据显示，踝关节是健美操运动员较为常见的损伤部位，主要原因包括运动前准备活动不充分，踝关节韧带的伸展性和弹性较差；脚着地技术不正确，跳起落地时身体失去平衡以及场地不平等[3-5]。因此，如何有效预防及正确处理健美操运动性损伤是值得思考的重要问题。

氨基酸在骨骼肌中有着非常重要的作用，不仅作为蛋白质的主要成分，而且还作为能量的来源，尤其是在运动期间支链氨基酸参与骨骼肌细胞的新陈代谢等[6,7]。根据分支结构特点，必需氨基酸缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸统称为支链氨基酸[8,9]。研究发现，运动员在运动时能够诱发增加全身能量消耗和循环支链氨基酸迅速减少[10]。然而骨骼肌质量与蛋白质的关系代谢，包括循环支链氨基酸，尚未完全清楚。本研究采用CT扫描对运动损伤健美操运动员踝关节进行损伤分析，测定受试者骨骼肌指数(SMI)、血清白蛋白和游离氨基酸含量、支链氨基酸与酪氨酸的比例(BTR)，分析骨骼肌和血清游离氨基酸变化与运动性损伤的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取20名运动损伤的健美操运动员作为实验组、20名健康的健美操运动员作为对照组，收集所有受试者临床资料，包括性别、年龄、体质量、身高、外伤史、从事健美操运动时间等，所有受试者均进行踝骨节CT检查及空腹静脉血采集。本研究中所有受试者均为成年人，均没有服用治疗代谢疾病方面的药物，均自愿签署知情同意书。

1.2 方法

CT检查：所有受试者均采取仰卧位平躺于检查台上，双足并拢，足先进。采用Toshiba Aquilion 64排128层螺旋CT扫描仪进行扫描。参数设置：管电流100 mA，管电压120 kV，FOV 200 mm，层间距3 mm，层厚3 mm，矩阵512×512，螺距0.641，扫描时间4 s。扫描完成后，相关数据传输至后处理工作站，进行多平面重组并观察图像。

体检：采用生物阻抗仪器(InBody 430; InBody Japan，日本东京)测量受试者体质量、脂肪量和骨骼肌质量。指标计算：体质量指数(BMI)=体质量/高度2；脂肪质量指数(FMI)=脂肪质量/身高2；骨骼肌指数(SMI)=骨骼肌质量/高度2。测定内变异系数(CV)分别：BMI为0%，FMI为1.8%，SMI为0.5%。

生化检测：收集受试者静脉血，离心分离血清样品，采用LABOSPECT 008自动分析仪(Hitachi，日本东京)测量血清白蛋白浓度、转甲状腺素蛋白、转铁蛋白浓度；采用ARCHITECT i2000SR免疫分析仪(Abbott Laboratories，USA)分析血清浓度游离3,5,3′-三碘甲状腺原氨酸(FT3)、游离甲状腺素(FT4)和促甲状腺激素(TSH)；采用自动酶法分析仪JCA-BM6050(JOEL，日本东京)测定血清游离氨基酸浓度。

1.3 数据统计与分析

采用SPSS 25.0进行统计学分析。Mann-WhitneyU检验，确定两组数据间统计学差异；Kruskal-Wallis检验和Bonferroni多重比较四分位数的分类；Spearman’s进行相关分析以评估SMI与临床变量之间的关系，以及血清白蛋白浓度或BTR和临床变量的关系；P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般资料

结果如表1所示，与对照组相比，实验组运动员体质量、BMI、SMI较高(P<0.05)，FMI较低(P<0.05)。

表1 受试者一般资料

2.2 影像学检查

20名健美操运动员有109处踝关节损伤，主要异常表现为软骨骨赘、骨损伤、游离体形成、骨质囊变、三角骨等，其中软骨骨赘占55.96%、三角骨损伤占29.36%。见表2。

表2 影像学CT检查结果

2.3 血清游离氨基酸测定

与对照组相比，亮氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、鸟氨酸、赖氨酸、组氨酸和精氨酸均显著增加(P<0.05)，而牛磺酸和酪氨酸均显著减少(P<0.05)。

2.4 骨骼肌游离氨基酸测定

与对照组相比，实验组骨骼肌中游离氨基酸亮氨酸、牛磺酸、天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸和精氨酸均显著增加(P<0.01)。

2.5 生化指标测定

与对照组相比，实验组运动员血清白蛋白含量和BTR更低(P<0.05)。见表3。

表3 生化指标测定

2.6 四分位数分析相关性

血清中四组白蛋白浓度和BTR、SMI按四分位数分类。四分位数1仅包含控制参与者，四分位数2包含68%的实验组和32%的对照组，四分位数3包含89%的实验组和11%的对照组，四分位数4包含96%的实验组和4%的对照组。每种情况下，四分位数之间存在显著差异(血清白蛋白浓度，P<0.001；BTR，P<0.001；Kruskal-Wallis检验)。在Bonferroni多重比较试验，血清白蛋白浓度在四分位数2、3和4显著低于SMI的四分位数1。同样，BTR中第3和第4分位数显著低于SMI第1分位数。

2.7 Spearman分析相关性

由图1可知，血清白蛋白浓度与BTR、SMI呈负相关(P<0.05)。

3 讨论

本研究调查了骨骼之间的关联肌肉质量和营养指标，包括血清白蛋白、快速周转蛋白的浓度。前人研究显示，男性职业自行车运动员和滑雪运动员血清白蛋白浓度低于对照组[11]；赛艇运动员血清白蛋白浓度低于间歇性禁食运动员，如斋月禁食的跑步运动员和轻量级赛艇运动员的血清白蛋白浓度比重量级赛艇运动员低[12]。此外，血清白蛋白浓度与骨骼肌之间也存在着相关性，虽然该机制不是十分清楚。如老年人群中，学者专家将低血清白蛋白浓度与肌肉减少症者，定义为低水平的骨骼肌肌肉质量[13]。本研究中，血清白蛋白浓度与骨骼肌质量负相关。这可能是因为所有参与者有足够数量的骨骼肌，并且健美操运动员中多余的骨骼肌质量即使在静息状态下也能利用白蛋白。

查阅相关文献，发现静息状态下，循环支链氨基酸水平与骨骼肌质量之间无显著相关性[14]。本研究中，健美操运动员血清白蛋白浓度与BTR呈负相关。结果表明，即使在休息时，白蛋白和支链氨基酸仍可用作蛋白质合成的来源，在骨骼肌中比其他蛋白质更能作为标志物。血清白蛋白浓度高低反映肝脏合成能力，而血清BTR能反映氨基肝脏氨基酸代谢引起的酸失衡和骨骼肌支链氨基酸代谢的减少[15,16]。而前人研究发现，慢性心力衰竭具有较低的血清支链氨基酸浓度[17]；慢性肝脏疾病患者中，低血清BTR与骨骼肌质量减少有关[18]。在这些研究中，疾病可能导致支链氨基酸分解代谢增加而摄入不足，导致氨基酸失衡[19]。同时，支链氨基酸循环浓度降低，反过来又会减少骨骼肌质量。本研究与前人研究不一致，但究其原因，本研究需要进一步研究确定是否是循环支链氨基酸的浓度反映了骨骼肌的能量消耗，通过详细评估支链氨基酸的动力学，测量骨骼肌质量和功能的生物标志物[20]。

本研究还有几个局限性。首先，样本量较小；其次，研究评估了几个不同因素之间的相关性，但相关因素设计并不完全包括所有因素，仍有其他干扰因素；最后，受试者在样本采集前的饮食和锻炼没有完全标准化。据报道，健康男学生血清白蛋白浓度在摄入支链氨基酸后立即增加，30 min时达到最高值，180 min后逐渐降低到初始水平[21]。另一项研究发现，循环支链氨基酸浓度因深蹲运动而降低[22]。最后，本研究需要进一步通过更加深入和细致的研究得出有效结论。

总之，本研究发现，血清白蛋白含量和支链氨基酸与酪氨酸的比例(BTR)、骨骼肌指数(SMI)呈负相关，骨骼肌质量增加会加快氨基酸循环失衡，血清BTR可能是健美操运动员运动性损伤高代谢状态的标志物。