跑一場馬拉松，你的血液發生什么變化？研究發現：紅細胞會快速衰老，炎癥因子上升

一場實驗：40公里 vs 171公里

研究人員招募了23名耐力運動員，分別在兩場截然不同的越野跑比賽前后采集血液樣本：

• MCC組：40公里馬拉松，爬升2,300米

• UTMB組：171公里超級馬拉松，爬升10,000米

通過代謝組學、脂質組學、蛋白質組學和金屬組學等多組學技術，科學家首次完整描繪了極限運動對紅細胞的分子級影響。

血漿里的"炎癥風暴"

比賽結束后，所有選手的血漿都發生了顯著變化，但程度截然不同。

40公里組（MCC）：脂肪酸和酰基肉堿升高，顯示身體正在加速燃燒脂肪供能。

171公里組（UTMB）：出現了更劇烈的改變——溶血磷脂酰膽堿（LPC）等膜脂成分驟降，肌酸激酶、C反應蛋白（CRP）和血清淀粉樣蛋白等急性期蛋白飆升。白細胞介素-6（IL-6）的劇烈上升，尤其在男性選手中更為明顯。

研究人員構建了一個以IL-6為核心的分子網絡，發現它與犬尿氨酸、次黃嘌呤、花生四烯酸等炎癥標志物緊密相連。基因富集分析顯示，急性炎癥反應被顯著激活，而膽固醇轉運和補體激活通路則被抑制。

紅細胞內的"能量危機"

紅細胞沒有細胞核和線粒體，無法合成新蛋白，只能依靠有限的代謝途徑應對壓力。研究發現，兩場賽事觸發了截然不同的代謝策略：

40公里組：乳酸堆積，嘌呤分解代謝活躍，尿酸升高——這是典型的"快速燃燒"模式。

171公里組：出現了更復雜的氧化應激適應。磷酸戊糖通路活性增強以產生抗氧化所需的NADPH；嘌呤代謝從"分解"轉向"補救合成"——IMP和次黃嘌呤積累，同時消耗大量天冬氨酸。丙酮酸/乳酸比值升高，提示高鐵血紅蛋白還原酶活性增強，以應對氧化壓力。

細胞膜在"自救"

面對氧化損傷，紅細胞啟動了一種名為Lands循環的膜修復機制。研究人員觀察到：

• 酰基肉堿在兩種賽事后均顯著積累

• 溶血磷脂與磷脂的比例下降

• 輔酶A前體泛酸在兩組中均 depleted

這些變化表明，紅細胞正在動用儲備的酰基鏈來替換受損的膜脂。然而，171公里組還出現了羥基化酰基肉堿和氧化亞油酸衍生物13(S)-HODE的積累，提示脂質過氧化損傷已超出常規修復能力。

40公里組的紅細胞積累了更多氧化脂質，而171公里組則顯示出向磷脂酰絲氨酸（PS）通路的重塑，這可能是一種保護性適應。

蛋白質氧化：從酶到骨架的全面"銹蝕"

蛋白質組學分析揭示了令人擔憂的發現：甲硫氨酸氧化在兩種賽事后均顯著增加，但171公里組的程度更深。

這種氧化并非隨機發生。基因富集分析顯示，抗氧化酶、代謝酶、蛋白酶體亞基以及細胞骨架蛋白成為主要靶標。這些蛋白與神經退行性疾病（帕金森、亨廷頓、阿爾茨海默）的通路高度重疊，提示紅細胞在經歷類似"蛋白質穩態崩潰"的過程。

變形能力下降：當紅細胞"變硬"

紅細胞必須保持柔軟才能擠過脾臟中不到1.5微米的縫隙。研究發現，171公里組的紅細胞變形能力顯著下降，而40公里組沒有明顯變化。

是什么讓紅細胞變硬？

• 甲硫氨酸氧化：與變形能力呈負相關，與氧化型谷胱甘肽比例正相關

• 蛋白酶體氧化：蛋白酶體亞基的甲硫氨酸氧化程度與變形能力呈負相關

• 銅離子積累：171公里組紅細胞銅水平升高，且與變形能力在所有剪切應力下均呈負相關

銅作為急性期反應的一部分，可通過催化脂質過氧化直接損害膜流動性。研究團隊推測，銅可能既是生物標志物，也是紅細胞力學性能下降的介質。

血液去哪了？脾臟在"清理門戶"

171公里組出現了一個矛盾現象：紅細胞計數和紅細胞壓積顯著下降，但血漿游離血紅蛋白并未升高——這意味著并非血管內溶血。

關鍵線索來自血漿代謝物：膽紅素和次黃嘌呤與紅細胞壓積呈最強負相關，且兩者在171公里組均顯著上升。這提示受損的紅細胞正在被脾臟等網狀內皮系統清除。

與"血液儲存損傷"驚人相似

這項研究最重要的發現之一，是超長距離跑步誘導的紅細胞損傷與血庫儲存損傷高度相似：

研究團隊指出，超長距離跑步提供了一個獨特的"體內壓力測試"，可以模擬并幫助理解輸血醫學中的儲存損傷機制。

給跑者的啟示

1. 距離決定損傷程度：40公里和171公里不僅是量的差異，更是質的跨越——后者觸發了蛋白質氧化、銅積累和變形能力下降等"臨界點"效應。

2. 炎癥是核心驅動力：IL-6-犬尿氨酸軸可能是預測紅細胞損傷的關鍵生物標志物。

3. 營養干預的潛在靶點：泛酸（維生素B5）和肉堿可能支持Lands循環介導的膜修復，但171公里組肉堿積累的現象提示需求可能遠超補充能力。

4. 恢復的重要性：反復的超長距離賽事可能導致紅細胞群體的"早衰"，需要足夠的恢復時間讓新生的年輕紅細胞補充進來。

參考文獻：Nemkov T, et al. Long-Distance Trail Running Induces Inflammatory-Associated Protein, Lipid, and Purine Oxidation in Red Blood Cells. Blood RCI. 2025.