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研究目的:良好的体能是消防员顺利完成灭火救援任务的根本保障,对消防员处在灭火任务状态下机体变化特征的探究有利于建立更加接近实战的消防体能训练体系。消防员执行长时间灭火任务后会产生蛋白尿,早期针对尿蛋白的研究多数集中在以蛋白总量是否阳性判断疲劳程度。近年来随着LC-MS和蛋白质组学技术的不断发展,能够将尿液中的各种蛋白质分离并鉴定,可以反映复杂运动形式下机体的变化特征。因此,本研究使用Lable-free蛋白质组学技术对一次符合长时间灭火任务特征的体能测试后消防员尿液进行分析,通过模拟测试评价消防员的体能和运动强度的同时初步探究消防员在体能测试过程中机体能量代谢、生理应激、铁代谢、氧化应激、免疫的变化特征。研究方法:本研究选取上海市10名优秀男性消防员作为受试者,分别在体能测试前后采集他们的尿样。体能测试内容包括基础体能和专项体能,按照PRO灵敏测试、基础力量测试、卷腹、坐位体前屈、300码折返跑、专项灭火任务测试、2400米跑的顺序进行体能测试;记录测试成绩,监测专项灭火任务测试过程中消防员的心率及测试前后血乳酸值。两次尿样分别在测试当天清晨和2400米跑结束后采集,使用Lable-free蛋白质组学技术对尿液进行蛋白质种类和含量检测,运用配对T检验法对蛋白质组学数据进行统计处理,使用KEGG对蛋白质参与的通路进行富集分析。研究结果:(1)消防员基础体能水平:PRO灵敏测试成绩4.94±0.21s;深蹲1RM成绩121.92±15.59kg;卧推1RM成绩80.21±11.64kg;卷腹测试成绩45.00±16.78个;坐位体前屈测试43.75±8.16cm;300码折返跑成绩63.28±3.01s;2400米跑成绩571.87±31.44s。(2)消防员专项体能水平:灭火任务测试低于160s为合格,队员平均成绩174.20±18.89s,有3人通过,7人未通过,通过率为30%。(3)灭火运动强度的测试:在灭火任务测试中消防员的平均心率为170.10±9.63bpm、最大心率为181.40±6.45bpm、最大心率百分比为95.75±0.036%;消防员测试前乳酸值为2.16±0.34 mmol/L、测试后血乳酸值为14.84±2.08mmol/L。(4)消防员尿液蛋白质鉴定结果:测试前消防员尿蛋白0.093±0.0275g/L、测试后尿蛋白0.325±0.1665g/L,有显著性差异,P<0.01,消防员出现蛋白尿。鉴定到蛋白质1947个;按照P<0.05、上调倍数≥2和下调倍数≤0.5,筛选出差异蛋白质625个,其中,360个蛋白质上调,265个蛋白质下调;共富集到7条具有差异的通路。(5)在能量代谢方面,筛选到脂肪氧化分解相关的脂联素、锌α-2-糖蛋白和脂肪运输相关的脂肪酸结合蛋白上调及PPAR代谢通路具有差异;糖异生相关的磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶上调和1,6-二磷酸果糖酶下调。(6)在生理应激方面,筛选到加强糖和脂肪氧化分解相关的甲状腺素、糖皮质激素结合蛋白上调;结合并转运睾酮的性激素结合球蛋白上调;结合并转运胆固醇的载脂蛋白上调及胆固醇代谢通路具有差异;调节血压及肾小管重吸收作用的血管紧张素原上调;反应肾小球通透性的β2-微球蛋白上调,并且与运动后尿蛋白总量具有较强相关性(r=0.659,p=0.038)。(7)在铁代谢方面,检测到氧化二价铁离子的铜蓝蛋白上调;结合并转运三价铁离子的转铁蛋白上调;调节血浆铁水平的铁调素上调。(8)在氧化应激方面,筛选到加速活性氧清除的氧化还原蛋白5、超氧化物歧化酶[Cu-Zn]上调;催化谷胱甘肽氧化的谷胱甘肽过氧化物酶3、谷胱甘肽S-转移酶LANCL1上调。(9)在免疫方面,筛选到炎症因子白介素-1β、肿瘤坏死因子α的结合蛋白及促进炎症因子分泌的α-1酸性糖蛋白上调;调节机体免疫能力的补体蛋白和免疫球蛋白上调及补体和凝血级联通路具有显著性差异。研究结论:(1)体能测试显示,受试消防员的基础体能较NSCA和ACSM参考值尚有差距;专项体能方面,消防员完成灭火任务能力略低于IAFF的要求。可能与日常针对本测试科目的训练较少,消防员尚未很好的适应有关;(2)尿液蛋白组学研究发现,在一次全面的体能测试后,参与脂肪氧化分解的脂联素、锌α-2-糖蛋白增加和运输脂肪的载脂蛋白增加;甲状腺素结合蛋白、糖皮质激素结合球蛋白和性激素结合球蛋白等应激相关蛋白质增加;铁代谢相关蛋白转铁蛋白、铜蓝蛋白、铁调素增加;抗氧化应激蛋白氧化还原蛋白5、超氧化物歧化酶[Cu-Zn]、谷胱甘肽过氧化物酶3和谷胱甘肽S-转移酶LANCL1增加;白介素-1β、肿瘤坏死因子α相关炎症蛋白增加。(3)本研究提示,消防员执行长时间灭火任务后可能对机体的有氧代谢、应激反应、炎症反应、抗氧化应激、铁代谢等蛋白和相关通路产生生理范围的波动,其中β2-微球蛋白与运动后尿蛋白总量具有较强相关性,有可能作为监控疲劳的指标,需进一步验证。