此项前瞻性队列研究针对体适能高和体适能低的个体，研究其亚极量有氧运动期间和之后，一种挥发性生物标志物——呼吸丙酮（BrAce）的代谢反应。与体适能低者相比，体适能高的年轻健康个体亚极量运动相关BrAce浓度增加更高，表明与运动相关的脂肪代谢激活更强。

规律运动可以降低全因死亡风险，对于合理预防和治疗代谢疾病，如肥胖、糖尿病、血脂异常、非酒精性脂肪肝和代谢综合征尤为重要。高心肺适能（CRF）可提高运动刺激的代谢反应。因此，需要简单、准确、无创地监测个体的代谢，来设定个体化的运动模式、强度和持续时间，以实现最佳的代谢适应。

呼吸丙酮（BrAce），与脂肪代谢密切相关，反映了代谢反应。且丙酮易挥发，可以通过呼出气体进行无创监测。在负荷恒定和负荷递增运动中，BrAce逐渐增加，在个体化负荷递增极量运动中，BrAce在最大负荷45%时达到峰值。此外，BrAce在运动后休息时也会增加，对运动相关的体重减轻和降低代谢风险尤为重要，但尚未评估其与CRF的关系。

本研究调查了在CRF标准化亚极量负荷运动期间和之后，高CRF和低CRF个体的BrAce变化。通过间接测热法和静脉注射β-羟基丁酸酯（β-HB）同时测量脂肪和酮体代谢，并与BrAce进行比较。

共纳入20名健康志愿者（12名女性，8名男性），运动习惯不同，年龄19-39岁，无相关共病或特殊的饮食习惯（如低碳水化合物），不吸烟。每个参与者参加2次测试，至少间隔5天（以避免前一次运动负荷的干扰），但间隔不超过三周。第一次测试时，评估合格性，并进行运动肺功能测定，以明确CRF以及第二通气阈（VT₂）时的个人运动负荷。VT₂是通过有氧代谢维持运动耐力的最大运动强度。第二次测试时，每位参与者都接受了亚极量运动干预。要求所有参与者测试前24小时内戒酒、戒烟，避免剧烈运动。此外，建议他们测试前一天晚上进食低碳水化合物，第二次测试前2小时避免使用化学性漱口用品。

图1

1、基线特征

高体适能组的平均VO_2peak为48.2±2.0 ml kg⁻¹ min⁻¹，低体适能组为32.7±2.0 ml kg⁻¹ min⁻¹（p<0.001，表1）。高体适能组的平均BMI为21.4±2.3 kg.m⁻²，低体适能组的平均BMI为28.8±7.1 kg. m⁻²（p<0.03）。

表1

2、有氧运动中BrAce、脂肪氧化,及与CRF的关系

运动期间最大标准化BrAce与体重校正VO_2peak之间存在正相关，VO_2peak每增加1 ml.kg⁻¹.min⁻¹，BrAce增加0.4%（95% CI: −0.2%–0.9%；p=0.155）。在运动后3小时未发现这种相关性。

高体适能组（960±125 ppb）和低体适能组（942±151 ppb）的基线BrAce相似（p=0.93，表1）。然而，与低体适能个体相比，高体适能组运动期间最大标准化BrAce更高（p=0.03；表1）。在高体适能组中，标准化BrAce持续增加，低强度运动时增长率33%h⁻¹（至40%VT₂）和高强度运动时增长率9%h−1的运动中（图2（a））。在低体适能组中，标准化BrAce在低强度运动时几乎没有增加（0.2%h⁻¹），较高强度运动时，标准化BrAce增长率8%h⁻¹。换言之，在20%VT₂时，高体适能个体的的标准化BrAce为1.035，（即）对应低体适能组~90%VT₂，对应运动负荷分别37瓦和166瓦。与BrAce相似，正常脂肪氧化率在20%VT₂前一直增加，低体适能组最大值2.27±0.46，高体适能组最大值3.17±0.51（图2（b））。在运动后期，两组的脂肪氧化率呈线性下降，在100%VT₂时几乎为零。两组之间的最大标准化分钟通气容积没有显著差异（p=0.13）。

图2（a、b）

3、运动后BrAce与酮体代谢

运动后最大标准化BrAce在高体适能组和低体适能组之间没有显著差异（p=0.5；表1）。然而，在运动结束后的75分钟内，标准化BrAce仅以4%h⁻¹的速度增长，而在低体适能组中，标准化BrAce最初增长率为19%h⁻¹（图3（a））。运动后75分钟开始，高体适能组的标准化BrAce增长率为46%h⁻¹，低体适能组为29%h⁻¹。此外，两组的静脉β-HB在运动后的180分钟内都有所增加，之后有所下降（图3（b））。高体适能组（5.61±1.25）与低体适能组（3.78±0.74；p=0.23；表1）的个体最大标准化β-HB无显著差异。

图3（a、b）

此项研究发现，与静息者相比，在亚极量有氧运动过程中和运动后，BrAce增加。且运动期间，与低体适能者相比，高体适能者BrAce更高，与脂肪氧化类似。因此，BrAce可能能够预测VO_2peak依赖的脂肪代谢反应。

BrAce与脂肪代谢之间存在着生化联系，但联系的具体特征和临床应用尚不清楚。这项研究表明，亚极量有氧运动时BrAce增加反映了脂肪代谢的体适能依赖的不同反应。这一重要发现强调了无创实时监测运动刺激下的代谢反应潜力。

运动过程中，标准化BrAce丙酮变化与呼吸分钟通气量无关。

在运动后休息期间，最高BrAce没有明显变化。然而，高体适能个体和低体适能个体的每次动态变化不同，与β-HB一致。高体适能组BrAce的增加可能反映了长时间运动后脂肪代谢的延迟恢复，脂肪代谢在100%VT₂的高强度运动时受抑制。

研究表明，在运动期间和运动后，高体适能者比低体适能者独立于呼吸的BrAce增长更多。BrAce与脂肪代谢率的相关性强调了在运动训练和生活方式干预期间通过BrAce分析进行代谢监测的可能性。

本文由北京大学第三医院心内科宋燕新翻译整理，转载请注明出处和作者。

原文：Königstein K, Abegg S, Schorn AN, et al. Breath acetone change during aerobic exercise is moderated by cardiorespiratory fitness. J. Breath Res. 15 (2021) 016006.

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