乳脂球膜 (MFGM) 对跑步者肠道屏障保护的影响

在犹他州立大学校园内对 14 名跑步者进行了一项随机、双盲交叉运动试验。 这个由 14 名跑步者组成的群体是从为完成两项初始试验而招募的 20 名更大群体中选出的。 在两次初步访问中，确定了进行实验试验所需的参数。 在第一次访问期间，确定了肠道通透性和跑步者有氧能力的基线值。 在第二次访问中，测试了以 80% VO2max 完成跑步的能力，并测量了运动压力对肠道通透性、血浆 LPS 和核心温度的影响。

一旦选择了测试人群，就会进行随机、双盲、交叉试验，测试 MFGM 防止运动引起的肠道通透性变化的能力。

在每次测试期间，监测心率 (HR)、工作输出和核心温度 (CT)。 HR 和 CT 由运动员在试验前服用的 CorTemp™ 温度药丸监测 (http://www.hqinc.net/pages/pill_page.html)。 此外，在基线（消耗试验前）、时间试验后立即抽血，并在 1 小时和 5 小时再次抽血。 分析血液中的训练强度（乳酸）、肌肉损伤（肌酸激酶、细胞因子）和肠屏障功能障碍（脂多糖、细胞因子）指标。 此外，运动员在跑步后立即饮用含有两种碳水化合物（乳果糖和鼠李糖）的饮料。 在接下来的六个小时内，收集尿液并通过气相色谱法测量这些糖分以确定肠道的渗透性。

受试者招募 二十名跑步者（18-50 岁）最初是通过校园传单、当地报纸上的广告和每周运动指南招募的。 有病史的参与者包括：心脏病、不受控制的高血压、糖尿病、克罗恩病、肠易激综合征、结肠炎、腹腔疾病、炎症或自身免疫性疾病或乳糖不耐症被排除在研究之外。 所有受试者都被指示在任何测试活动之前至少 24 小时内避免使用所有抗炎药物。 在第一次访问的早晨，批准的受试者通过 BodPod（Life Measurement, Inc., Concord, CA）测量身体成分。 参与者被要求在第一次就诊前 48 小时内不要进行任何剧烈运动。 给受试者一个装有 5 g 乳果糖和 2 g 鼠李糖探针的 50 ml 试管，并指示他们在吃完早餐后 4 小时饮用探针，以确定基线肠道通透性。 给受试者一个尿液收集容器，并指示在摄入探针后 6 小时内收集所有尿液。 受试者在饮用糖探针后 1.5 小时后才可以吃午餐。 收集尿液 6 小时后，受试者返回测试地点并进行跑步最大摄氧量测试。

第二次访问（第一次访问后大约一周） 早餐完成后大约 3 小时，受试者报告到测试地点进行了抽血（以确定基线血浆 LPS）、测量了体重并摄入了温度探测器。 参与者在吃完早餐约 4 小时后开始锻炼挑战（以 80% VO2 max 跑步 60 分钟）。 运动挑战是在 22 °C 的气候控制室中进行的，没有风扇。 对受试者进行监测以确保他们在 80% VO2 max 下跑步，并且在挑战期间不允许喝水。 在运动挑战之后，参与者立即食用糖探针。 测量体重、抽血（运动后血浆 LPS）并指示受试者在接下来的 6 小时内收集尿液。 为了促进再水化和排尿，受试者被指示通过饮水来补充 150% 的体液流失（运动前到运动后的体重）。

筛选 20 名受试者后，15 名受试者同意参加交叉试验。 一名受试者因怀孕退出，四名受试者因时间安排冲突可以参加。 一名受试者在与研究无关的脚踝骨折后退出。

第三次和第四次访问是将 MFGM 与车辆进行比较的实验的交叉部分。 第 3 次和第 4 次就诊与第 2 次就诊相同，除了参与者在运动挑战前 1 小时并在运动后立即再次饮用补液载体或补液 + MFGM。 参与者和管理实验方案的人员通过使用编码的、不透明的饮料容器对治疗视而不见。 受试者在一周后完成第 4 次访问并饮用载体饮料或载体 + MFGM。

对于研究的交叉部分，向运动员提供了两种饮料中的一种。 对照饮料是根据当前运动营养指南配制的，用于锻炼前和锻炼后的营养输送。 它含有乳清蛋白、蔗糖、麦芽糖糊精、巧克力调味剂和少量黄油。 测试饮料的宏观营养成分相同，但含有一种称为“乳脂肪球膜”的牛奶成分。 这种材料是从黄油生产的副产品中分离出来的，富含磷脂。 这些饮料是在运动试验前三小时和运动试验后立即提供的。 测试饮料含有富含 MFGM 的粉末，由 Arla Foods (Lacprodan PL-20) 生产，其中含有大约 20% 的磷脂和 60% 的蛋白质。 在对小鼠的研究中，Dial 等人注意到，当向动物提供 100 毫克/千克体重的磷脂时，1 小时内对肠道保护产生影响。 第二种饮料的常量营养素含量相匹配，但不含磷脂粉。

测量的端点 肠道渗透性的变化 为了确定静息、基线肠道渗透性，使用了 Pals 方法。 该方法通过提供不可消化的糖类乳果糖和鼠李糖来确定肠道通透性，并通过尿液中这些糖探针的回收来估计肠道和胃的通透性。 在健康的肠道上皮细胞中，乳果糖穿过肠道屏障的运输非常有限。 鼠李糖通过跨细胞途径穿过小肠上皮细胞，并作为内部对照来解释胃排空率、肠道转运时间和肾功能。 较大的乳果糖分子只能通过紧密连接的细胞旁途径穿过肠道上皮细胞。 因此，尿液中乳果糖与鼠李糖的比例较高表明肠道屏障功能受损。 运动压力已被证明可显着增加尿乳果糖/鼠李糖比率。 与我们提出的运动压力模型类似，该方法已被用于证明以 80% VO2max 跑步一小时可使肠道通透性比基线增加一倍。

血浆 LPS 的变化：为了评估内毒素血症，通过 Nieman 描述的动力学活动测量血浆 LPS 浓度。 在运动前（基线）、运动后立即以及运动后 1 小时和 5 小时测量血浆 LPS。 血浆 LPS 已被证明在耐力运动后增加，并被假设为肠道细菌通过受损的肠道屏障发生异常细菌移位的结果。 先前在半程马拉松、全程马拉松之后已经证实运动后血浆 LPS 从基线水平升高。 预计运动应激后血浆 LPS 水平会升高，并且与核心体温和肠道屏障完整性的乳果糖/鼠李糖指数相关。

炎症细胞因子的变化：在基线和运动后 1 小时样本中测量了 IL-6、TNFα、IL-10、IL-17、INFγ、IL-3、MCP-1、IL-15 和 GMCSF 的血浆水平. 细胞因子浓度由商业供应商（Quansys Biosystems，Logan，UT）通过多重酶联免疫吸附测定（ELISA）测定。 这些细胞因子的选择基于先前在 LPS 刺激的小鼠肠道渗漏试验中调查肠道渗漏和 MFGM 消耗的研究。 除 GMCSF 外，所有细胞因子在肠漏动物中均显着上调，与对照组相比，在喂食 MFGM 的动物中均显着降低。 此外，Ng 等人证明，在半程马拉松比赛后，跑步者的血浆 IL-10 和 IL-6 水平立即升高（分别比基线增加 50% 和 65.2%）。 同样，IL-6 和 TNFα 的血浆水平已被证明在马拉松比赛后立即从基线增加。 根据初步数据和上述研究，预计在运动挑战后会测量到炎症细胞因子水平升高，并且假设与其他恢复饮料相比，MFGM 会消除这种影响。

血浆肌酸激酶的变化：在运动挑战之前、之后和之后 1 小时采集的样本中测量了肌酸激酶。 通过在 96 孔 UV/vis 读板器（Molecular Devices）中使用商业比色试剂盒（Sigma）测量肌酸激酶。 增加的血浆肌酸激酶是运动引起的肌肉损伤的公认指标。 在一项类似的研究中，与碳水化合物替代饮料相比，骑自行车的人在前一天糖原耗尽后以 85% VO2 max 骑行直到筋疲力尽时，当他们饮用巧克力牛奶作为恢复饮料时，血浆肌酸激酶较少。

血浆乳酸：为了评估无氧代谢，血浆乳酸将在基线、运动压力后立即和运动压力后 2 小时测量。 将使用酶促测试试剂盒（r-Biopharm，Marshall，MI）测量乳酸。

本研究测量的主要终点是尿液和血浆 LPS 中的乳果糖/鼠李糖比率。 通过单因素方差分析对数据进行分析，并通过事后检验探索显着差异。 实时测量核心体温，并将其与肠道缺氧和肠道渗漏相关联。

血液中测量的所有成分（乳酸、LPS、细胞因子和 CK）均通过以时间和治疗为变量的双因素方差分析进行分析。 乳酸被包括在内，因为它通常被认为是厌氧活动的指标。 另一个感兴趣的参数是肌酸激酶。 如介绍中所述，这种酶在剧烈运动后会在血液中检测到，并被认为与肌肉损伤有关。 此外，至少有两项关于巧克力牛奶的研究表明，与其他恢复饮料相比，饮用巧克力牛奶的运动员血浆 CK 较低。

管理计划 所有三位 PI 都积极参与了这项研究的计划和执行，以及样本处理和分析。 Ward 博士负责 MFGM 饮料的配方。 此外，Ward 博士还负责尿液的 GC-FID 分析。 此外，沃德博士还将指导该项目资助的一名研究生。

Bressel 博士招募了运动员并帮助组织了测试。 此外，Bressel 博士还监督了所有性能试验和运动数据的收集。

Hintze 医生负责血液和尿液样本。 该学生（可能还有 Hintze 博士）进行了 LPS 乳酸和 CK 测定。 此外，Hintze 博士还负责正确处理血液样本，并将标本运送到 Quansys Biosystems 进行细胞因子分析。

所有三位 PI 都在数据分析和手稿准备方面进行了合作。