跑一场马拉松，你的血液发生什么变化？研究发现：红细胞会快速衰老，炎症因子上升

一场实验：40公里 vs 171公里

研究人员招募了23名耐力运动员，分别在两场截然不同的越野跑比赛前后采集血液样本：

• MCC组：40公里马拉松，爬升2,300米

• UTMB组：171公里超级马拉松，爬升10,000米

通过代谢组学、脂质组学、蛋白质组学和金属组学等多组学技术，科学家首次完整描绘了极限运动对红细胞的分子级影响。

血浆里的"炎症风暴"

比赛结束后，所有选手的血浆都发生了显著变化，但程度截然不同。

40公里组（MCC）：脂肪酸和酰基肉碱升高，显示身体正在加速燃烧脂肪供能。

171公里组（UTMB）：出现了更剧烈的改变——溶血磷脂酰胆碱（LPC）等膜脂成分骤降，肌酸激酶、C反应蛋白（CRP）和血清淀粉样蛋白等急性期蛋白飙升。白细胞介素-6（IL-6）的剧烈上升，尤其在男性选手中更为明显。

研究人员构建了一个以IL-6为核心的分子网络，发现它与犬尿氨酸、次黄嘌呤、花生四烯酸等炎症标志物紧密相连。基因富集分析显示，急性炎症反应被显著激活，而胆固醇转运和补体激活通路则被抑制。

红细胞内的"能量危机"

红细胞没有细胞核和线粒体，无法合成新蛋白，只能依靠有限的代谢途径应对压力。研究发现，两场赛事触发了截然不同的代谢策略：

40公里组：乳酸堆积，嘌呤分解代谢活跃，尿酸升高——这是典型的"快速燃烧"模式。

171公里组：出现了更复杂的氧化应激适应。磷酸戊糖通路活性增强以产生抗氧化所需的NADPH；嘌呤代谢从"分解"转向"补救合成"——IMP和次黄嘌呤积累，同时消耗大量天冬氨酸。丙酮酸/乳酸比值升高，提示高铁血红蛋白还原酶活性增强，以应对氧化压力。

细胞膜在"自救"

面对氧化损伤，红细胞启动了一种名为Lands循环的膜修复机制。研究人员观察到：

• 酰基肉碱在两种赛事后均显著积累

• 溶血磷脂与磷脂的比例下降

• 辅酶A前体泛酸在两组中均 depleted

这些变化表明，红细胞正在动用储备的酰基链来替换受损的膜脂。然而，171公里组还出现了羟基化酰基肉碱和氧化亚油酸衍生物13(S)-HODE的积累，提示脂质过氧化损伤已超出常规修复能力。

40公里组的红细胞积累了更多氧化脂质，而171公里组则显示出向磷脂酰丝氨酸（PS）通路的重塑，这可能是一种保护性适应。

蛋白质氧化：从酶到骨架的全面"锈蚀"

蛋白质组学分析揭示了令人担忧的发现：甲硫氨酸氧化在两种赛事后均显著增加，但171公里组的程度更深。

这种氧化并非随机发生。基因富集分析显示，抗氧化酶、代谢酶、蛋白酶体亚基以及细胞骨架蛋白成为主要靶标。这些蛋白与神经退行性疾病（帕金森、亨廷顿、阿尔茨海默）的通路高度重叠，提示红细胞在经历类似"蛋白质稳态崩溃"的过程。

变形能力下降：当红细胞"变硬"

红细胞必须保持柔软才能挤过脾脏中不到1.5微米的缝隙。研究发现，171公里组的红细胞变形能力显著下降，而40公里组没有明显变化。

是什么让红细胞变硬？

• 甲硫氨酸氧化：与变形能力呈负相关，与氧化型谷胱甘肽比例正相关

• 蛋白酶体氧化：蛋白酶体亚基的甲硫氨酸氧化程度与变形能力呈负相关

• 铜离子积累：171公里组红细胞铜水平升高，且与变形能力在所有剪切应力下均呈负相关

铜作为急性期反应的一部分，可通过催化脂质过氧化直接损害膜流动性。研究团队推测，铜可能既是生物标志物，也是红细胞力学性能下降的介质。

血液去哪了？脾脏在"清理门户"

171公里组出现了一个矛盾现象：红细胞计数和红细胞压积显著下降，但血浆游离血红蛋白并未升高——这意味着并非血管内溶血。

关键线索来自血浆代谢物：胆红素和次黄嘌呤与红细胞压积呈最强负相关，且两者在171公里组均显著上升。这提示受损的红细胞正在被脾脏等网状内皮系统清除。

与"血液储存损伤"惊人相似

这项研究最重要的发现之一，是超长距离跑步诱导的红细胞损伤与血库储存损伤高度相似：

研究团队指出，超长距离跑步提供了一个独特的"体内压力测试"，可以模拟并帮助理解输血医学中的储存损伤机制。

给跑者的启示

1. 距离决定损伤程度：40公里和171公里不仅是量的差异，更是质的跨越——后者触发了蛋白质氧化、铜积累和变形能力下降等"临界点"效应。

2. 炎症是核心驱动力：IL-6-犬尿氨酸轴可能是预测红细胞损伤的关键生物标志物。

3. 营养干预的潜在靶点：泛酸（维生素B5）和肉碱可能支持Lands循环介导的膜修复，但171公里组肉碱积累的现象提示需求可能远超补充能力。

4. 恢复的重要性：反复的超长距离赛事可能导致红细胞群体的"早衰"，需要足够的恢复时间让新生的年轻红细胞补充进来。

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