影响运动员比赛成绩的因素繁多，传统生理学、生物化学以及组织化学技术，即使是近几十年才发展起来的分子生物学技术，都不足以用来预测优秀运动员的成绩或识别世界级运动员与优秀运动员之间的差异。与传统的生物学方法将生命现象归咎于少数几个生物学指标的思路相反，代谢组学利用整体的分析方法从整体的角度对生物体系统进行综合研究。在本研究中，我们利用代谢组学技术对十八名准备参加十五届亚洲运动会的运动员进行了研究，使得识别世界级运动员与优秀运动员成为可能，并且建立了中短距离男子游泳成绩预测代谢组学模型。在此基础上，结合1993-2007年期间国际游泳联合会公布的年度男子游泳个人项目世界纪录保持者的数据，对决定高水平男子游泳运动员比赛成绩的生物标志物、高水平游泳运动员的内稳态、以及高水平游泳运动员的兼项制胜趋势进行了研究，结果与结论如下：　　 (1)证明了运动员的尿液中包含了运动员竞技水平的信息。通过对第十五届亚洲运动会上18名优秀男运动员进行基于1H NMR的代谢组学研究，在主成分散点图上我们成功地识别了89.5％的决赛选手样本和90.9％的奖牌选手样本，并建立了中短距离男子游泳成绩预测代谢组学模型，模型的准确性与可靠性检验结果显示，对未知样本的预测准确率可达到90％以上，初步证明了利用代谢组学方法预测中短距离男子游泳成绩的可能性。　　 (2)通过综合分析运动员尿液中的代谢产物，筛选出了部分决定高水平运动员比赛成绩的生物标志物。这些生物标志物包括甲基烟碱、鹅肌肽、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、组氨酸、N-乙酰天门冬氨酸.谷氨酸、N-乙酰天冬氨酸、缬氨酸、亮氨酸、琥珀酸和糖蛋白。通过对这些标志物的进一步分析，从代谢组学的角度证实了高效率的供能机制、保持正氮平衡的能力、对运动训练的适应、抗疲劳能力以及神经系统功能是游泳运动员取得优异成绩的关键因素。虽然这些代谢物可能在运动员竞技比赛中发挥着重要作用，但是它们与运动员竞技能力的直接关系还需要进一步研究。　　 (3)提出了“竞技内稳态”的概念，并利用“竞技内稳态”品质对运动员竞技状态的稳定性进行了评价。“竞技内稳态”是一种典型的功能内稳态(FSH)，其稳定性品质可以用长寿因子(SIRTs)的水平表征，通过对决定高水平运动员比赛成绩的生物标志物进一步分析，我们的研究提示运动员的FSH的精细差异可以用SIRT1反映。在此基础上，我们计算了运动员在最能反映他们竞技能力的主成分上得分的变异系数，发现决赛选手与奖牌选手的竞技状态稳定性明显好于非决赛选手与非奖牌选手，或者说，决赛选手与奖牌选手的“竞技内稳态”品质明显高于非决赛选手与非奖牌选手。到目前为止，对运动员竞技状态的稳定性评价还只能通过观察运动员在比赛中的表现来实现，我们认为经过进一步发展，此方法可以作为一种生物学手段，应用于运动员竞技状态的稳定性评价。　　 (4)本研究根据运动员竞技能力的特点，选择了第三主成分(PC3)与二十五主成分(PC25)进行组合，成功地显示了决赛选手与非决赛选手、奖牌选手与非奖牌选手之间的差异。这一结果证明了，完全根据所能解释方差的大小来选择主成分，有时侯会导致重要的信息流失；或者说在主成分分析可视化做图时，前两个或三个主成分并不一定就是最佳选择。　　 (5)此实验设计与分析方法不但使得识别世界级运动员与优秀运动员成为可能，并且一定程度保证了研究结果的可靠性和在不同环境中的重复性，可应用于代谢组学研究与其它“组”学研究。由于人类个体的差异性和代谢组对内外刺激固有的敏感性，人类的代谢表型易于受到饮食、生活方式和其它各种环境因素的影响，因此代谢组学的研究常常需要对实验对象进行严格的条件控制(如饮食、身体活动等)，并且其结果难以在不同的环境条件下进行重复。本研究在三周内连续三次收集实验对象的尿液样本，然后通过计算主成分得分的变异系数和T检验选择相对稳定而又能反映不同水平运动员之间的差异的主成分来反映运动员的竞技能力(通常代谢组学研究只在特定条件下对实验对象进行一次取样，然后就进行常规的模式识别分析)，在没有对实验对象进行任何特别的限制的条件下，取得了理想的结果，并且此结果的可靠性与可重复性通过对实验对象进行重复测试得到了验证：三次测试中，我们总共测试了49个样本，其中42个样本在主成分得分散点图上位于正确的区域，测试结果的正确率为85.71％；17名运动员参加了两次或三次测试，其中13名完全重复了正确的测试结果，既在两次或三次测试中，76.4％的受试者测试结果正确，并且完全能够重复；17名运动员参加了两次或三次测试，其中15名两次或两次以上重复了正确的测试结果，即在两次或三次测试中，88.23％的受试者至少有两次得到了正确的测试结果。　　 (6)兼项制胜已经成为或者将要成为国际泳坛的发展趋势，并且水平越高的运动员的兼项成功的机会越高。国际泳坛兼项率随时间轴呈逐步上升趋势，游泳发达国家运动员的兼项率明显高于其它国家；本文所研究的这18名运动员中，进入了决赛的运动员有43％在自己的兼项中取得了好成绩；同时我们通过代谢组学研究表明，不同专项的中短距离(50-200m)游泳运动员具有相似的生理特征，更从生物学角度证明了“兼项制胜”这一发展趋势的必然性。