足球作为全球最受欢迎的运动之一，要求运动员具备卓越的体能与技术，同时也面临体力与代谢的巨大挑战。位于南非比勒陀利亚的足球运动员们，因地理环境的特殊性，高温和强烈运动负荷使其身体代谢反应尤为复杂。汗液作为身体代谢的反映窗口，蕴含着丰富的生物化学信息。通过对运动员汗液中代谢物的精准测定，不仅能够进一步理解运动过程中的生理变化，还可为提升运动表现和科学训练提供有效的依据。近日，南非塞法科·马格托健康科学大学的研究团队采用代谢组学方法，首次系统地揭示了比勒陀利亚足球运动员汗液代谢谱随运动变化的具体特征，为汗液在运动科学中的应用开辟了新方向。汗液作为人体最常见且易采集的生物样本之一，其组成主要为水分，占比高达99%，但剩余的那1%含有无数微量代谢物，这些物质反映了机体内在代谢的状态。
科学家们通过高分辨率的气相色谱-质谱联用技术（GCxGC-TOFMS），揭示了足球运动员在高强度运动前后汗液中407种代谢物，并筛选出57种运动相关的关键代谢标记。这些代谢物覆盖多种化学类别，包括羧酸、酮类、醇类、醛类、芳香族化合物、烯烃、糖类及脂肪酸等，反映出运动员体内多样且复杂的代谢活动。尤为引人注目的是，维生素B3的前体——烟酸在运动开始前的汗液中浓度最高，但运动后显著下降。烟酸作为辅酶NAD和NADP的重要来源，参与细胞能量代谢以及红氧反应，显示运动员在运动过程中对烟酸的需求急剧增加。这提示烟酸水平可作为运动疲劳的潜在生物标志物，为运动营养补充提供了科学依据。运动过程中，除此之外，氨基酸代谢同样表现出显著的波动。
包括丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等，均参与了能量供应和蛋白质合成修复。分支链氨基酸（BCAA）如缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的增加，反映出肌肉在高强度训练时对这些代谢物的高度依赖，支撑能量代谢和肌肉恢复。此外，泛酸与辅酶A的生物合成途径活跃，促进了脂肪酸及糖类的代谢，为运动员持续供能提供保障。糖类代谢中，半乳糖代谢通路也被显著调动，表明运动员在运动时通过转换不同糖类以维持血糖水平和供能需求。汗液中的这些代谢变化与运动员的表现紧密关联，可借助可穿戴设备的同步数据，如心率、速度及体温实现全面监测。研究结合高精度六轴蓝牙陀螺仪和加速度计，精准捕捉运动动态，配合汗液代谢数据，揭示个体运动中的生理疲劳程度及恢复状况。
运动结束后，运动员主观疲劳程度通过6-20博格量表（RPE）取得一致高分，佐证了生理代谢指标的真实性。非侵入性采集的汗液样本为运动生理学研究开辟了新渠道，避免了传统血液和肌肉活检的痛苦和风险，提升了采样的便利性与频率。分析结果显示，尽管部分代谢物在FDR多重校正后未达到显著性，但烟酸的变化仍稳定显著，指示其具备较强的代表性。研究团队强调本研究的样本量有限，未来需扩大样本规模并纳入多样化人群以增强结果的普适性和可靠性。汗液代谢组学的兴起，不仅突破了对生物样本的局限性，也推动了运动科学与精准健康管理的结合。借助于先进的化学计量学分析和机器学习技术，未来能够实现对运动员体能状态的实时动态预测和个性化训练方案定制。
研究亦指出，一些低丰度且关键的代谢物如麻黄碱等在汗液中的检测，将促进兴奋剂控制和运动员健康安全监管。南非比勒陀利亚足球运动员的汗液代谢研究不仅为非洲地区的运动科学注入了创新动力，也为全球运动员体能管理提供了重要借鉴。结合跨学科的代谢组学、运动生理学及智能穿戴设备技术，将进一步加深对运动机制的理解，实现科学训练、合理营养与高效恢复的有机融合。综上所述，汗液代谢组学的发展助力揭示运动员的能量代谢路径和疲劳机制，为提高运动表现、预防运动损伤以及个性化运动医学应用奠定了坚实基础。未来，随着技术不断进步和数据持续积累，通过多组学整合分析，运动员的表现监控、训练调控及健康维护将更加精准和高效，推动足球运动特别是在炎热环境下的体能科学达到新高度。
