이 프로토콜은 액체 크로마토그래피와 쿼드러폴 비행 시간 탠덤 질량분석(LC-QTOF-MS/MS)과 다변량 데이터 분석을 기반으로 한 표준화된 혈청 대사체학 워크플로우를 설명하며, 엘리트 남성 복서의 급성 및 단기 회복 관련 대사 변화를 프로파일링합니다.
방법 논문
이 프로토콜은 액체 크로마토그래피와 쿼드러폴 비행 시간 탠덤 질량분석(LC-QTOF-MS/MS)과 다변량 데이터 분석을 기반으로 한 표준화된 혈청 대사체학 워크플로우를 설명하며, 엘리트 남성 복서의 급성 및 단기 회복 관련 대사 변화를 프로파일링합니다.
엘리트 복싱은 기존의 생리학적 측정으로는 완전히 포착되지 않는 빠른 대사 변화를 유발합니다. 액체 크로마토그래피-쿼드루폴 비행 시간 탠덤 질량분석법(LC-QTOF-MS/MS)을 기반으로 한 표준화된 비표적 혈청 대사체학 워크플로우가 7명의 엘리트 남성 복서의 스파링 전, 스파링 직후, 24시간 후 샘플에 적용되었습니다. 워크플로우에는 표준화된 샘플 수집, 통합 품질 관리 모니터링, 대사물 프로파일링, 다변량 통계 분석, 경로 해석이 포함되었습니다. 급성 스파링은 당화 및 포도당신생과 관련된 대사산물 변화와 관련이 있었으며, 24시간 시점은 황 대사와 연관되어 있었다.
인산딜리노시톨 PI(16:0/18:2(9Z,12Z))는 대련 직후 상태에서 강한 구별력을 보였으며, 티오설페이트는 24시간 회복 상태와 연관이 있었다. 이 결과들은 이 워크플로우를 활용해 7명의 엘리트 남성 복서 코호트에서 운동 관련 대사 변화의 재현 프로파일링을 뒷받침합니다. 이 프로토콜은 급성 운동과 단기 회복의 통제된 소규모 코호트 연구를 목적으로 하며, 재현 가능한 샘플 취급, 통합 품질 관리 모니터링, 해석 가능한 후속 분석을 강조합니다.
엘리트 복싱은 2분간 3라운드의 고강도 스파링으로 특징지어지며, 무산소 및 유산소 대사의 조합에 의존하여 에너지 기질, 산화 스트레스 매개체, 조직 수리 관련 대사산물의 급격한 변화를 유발합니다. 전통적인 평가(혈중 젖산과 심박수)는 고립된 생리학적 종말만 포착하며, "스파링 전 기초선→ 급성 스트레스 → 24시간 회복에 걸친 전신적이고 상호 연결된 대사 변화를 해결하지 못합니다.
액체 크로마토그래피-쿼드러폴 비행 시간 연속 질량분석법을 통해 가능해진 비표적 대사체학은 생물 샘플 내 소분자 대사산물을 포괄적으로 프로파일링하여 이 한계를 해결합니다. 일반적으로 수천 개의 대사 피크를 감지하고, 엄선된 데이터베이스1, 2, 3과 통합하여 수백에서 수천 개의 대사산물에 주석을 달습니다. 이 접근법은 전통적인 방법들이 놓치는 미묘한 대사 역학을 드러낼 수 있지만, 기존의 권투 중심 대사체 연구들은 표준화가 부족합니다: 통제된 스파링 프로토콜, 엄격한 품질 관리(QC) 단계, 장기 회복 시점을 생략하여 재현 불가능한 결과와 훈련 또는 회복 전략으로의 전환이 제한적이기 때문입니다 4,5.
액체 크로마토그래피-쿼드러폴 비행 시간 탠덤 질량분석법을 기반으로 한 표준화된 대사체 워크플로우가 엘리트 복서에게 최적화되어 급성 운동 반응과 지연된 회복을 모두 포착하도록 제시됩니다. 프로토콜은 일시적 스트레스와 지속적 적응을 구분하기 위해 세 가지 주요 시점(대련 전 [T0], 대련 직후 [T1], 대련 후 24시간 [T2])을 포함합니다 6,7,8. 중요한 기술적 특징은 다음과 같습니다: (1) 일관된 운동 강도를 보장하기 위한 통제된 스파링(최대 심박수80–85%) 7,9; (2) 저농도 혈청 대사산물의 민감한 검출을 위한 고해상도 LC-QTOF 2,3,10; (3) 주성분 분석(PCA), 직교 부분 최소제곱-판별 분석(OPLS-DA), 쌍별 통계 검정을 포함한 다변량 및 단변량 분석을 통해 운동 반응성 대사산물 6,8,11을 식별; 그리고 (4) 단일 통합 혈청 QC 샘플(연구 샘플의 동량 혼합)을 여러 차례 주입하여 신호 드리프트에 대한 기기 안정성을 평가하는12.
이 프로토콜은 다른 고강도, 단기 스포츠(예: 단거리 경주, 레슬링)에도 적용 가능할 수 있으나, 이러한 전환 가능성은 특정 스포츠 집단에서의 검증이 필요합니다. 본 연구에서는 이 워크플로우가 엘리트 남성 복서에서 스트레스와 회복의 대사 지표를 식별하는 예비 틀을 제공합니다. 이 워크플로우는 혈청 기반 비표적 대사체학을 사용하여 소규모 잘 특성화된 운동 집단에서 급성 운동과 단기 회복을 통제하는 연구에 가장 적합합니다. 다른 스포츠, 여성 운동선수, 더 큰 이질적 인구, 또는 추가 검증 없이 장기 적응 연구로 직접 외삽하는 데는 덜 적합할 수 있습니다.
이 연구는 엘리트 복싱 스파링으로 유발된 혈청 대사 변화를 특성화하고, 급성 스파링 후 반응과 24시간 회복 관련 변화를 구분하는 것을 목표로 했습니다. 급성 스파링은 주로 에너지 대사에 영향을 미치고, 24시간 회복은 산화환원 균형과 조직 수리와 관련된 대사산물과 관련이 있을 것이라고 가설이 세워졌다. 전체 워크플로우는 그림 1에 나와 있습니다.
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모든 절차를 수도 체육 및 스포츠 대학 인간 연구 기관 윤리 위원회(승인 번호 2025A005)의 승인에 따라 수행하십시오.
주의: 모든 인간 혈액 샘플은 잠재적으로 감염될 수 있는 것으로 간주하세요. 장갑, 실험실 가운, 그리고 눈 보호구를 착용하세요. 기관 생물안전 절차에 따라 정맥 혈액 채취, 혈청 처리 및 폐기물 처리를 수행합니다. 샘플 취급 후 작업면을 오염 제거하세요.
주의: 메탄올, 아세토니트릴, 개미산은 유해 화학물질입니다. 인증된 화학 훈후드에서 용매 준비, 추출, 재구성 과정을 처리하세요. 피부 접촉과 흡입은 피하세요. 승인된 용기에 용매 폐기물을 수집하세요.
1. 연구 참가자 모집 및 준비
2. 스파링 프로토콜과 혈청 샘플 채취
3. 혈청 샘플에서 대사물 추출
4. 액체 크로마토그래피-질량 분석법 검출
5. 데이터 전처리 및 통계 분석
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LC-QTOF-MS/MS 데이터의 품질 관리(QC) 검증
신호 안정성과 재현성을 평가하기 위해 양자 양자 샘플을 두 이온 모드에서 반복 주입하였습니다. 양성 강 주입 간 스피어먼 상관계수는 두 이온 모드 모두에서 0.8을 초과하여 분석 시퀀스 전반에 걸쳐 기기 성능이 안정적임을 나타냈다. 모든 연구 샘플과 QC 주입의 PCA는 QC 주입이 밀접하게 군집화되어 명확한 이상치가 없어 분석 안정성을 허용하였다(그림 2). QC 분산 확대나 주요 공백 이월은 관찰되지 않았으며; 어느 쪽이든 분석 성능이 최적이 아니었음을 나타내며, 재주입이나 배치 제외가 필요했을 것입니다. 이 관찰들은 분석 워크플로우가 두 이온 모드 모두에서 양호하게 작동함을 확인시켜 주었습니다.
시간대에 따른 전...
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이 표준화된 워크플로우는 소규모 통제된 집단에서 엘리트 복싱, 스파링, 스파링, 단기 회복과 관련된 대사물 변화를 특징으로 했습니다. 풀드 QC 주입, QC 기반 상관분석, PCA 클러스터링, 다변량 분석을 모두 합쳐 적절한 분석 안정성을 지원하였습니다. 프로토콜의 성공은 주로 네 가지 요인에 달려 있었습니다: 최대 심박수의 80%–85% 내에서 스파링 강도를 유지하고, 채취 후 1시간 이내에 혈액 샘플을 처리하며, 각 샘플을 최대 두 번의 동결-해동 사이클로 제한하고, 반복적인 통합 QC 주입으로 분석 서열을 모니터링하는 것. 본 데이터셋에서는 수용 가능한 QC 상관계수 >0.8, PCA 점수 플롯에서의 엄격한 QC 군집화, 그리고 주요 공백 이월 요소가 없다는 점이 허용 가능한 성능을 지원했습니다. 풀링된 QC 샘플에서 확장된 PCA 분산이 나타나거나, 풀링된 QC 상관관계가 0.8 이하로 감소하거나, 빈 캐리오버가 명확해지면 분석 서열을 검토하고 영향을 받은 샘플...
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모든 저자는 본 연구 내용과 관련된 이해 충돌이 없음을 선언합니다.
이 연구는 허페이사범대학교(연구비 번호 KYSR2025032 및 2025rcjj07) 및 후베이성 자연과학기단 공동 프로젝트(보조금 번호 JCZRLH202500697).
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 시약 | 아세토니트릴 | 머크 | LC-MS 등급, CAS 75-05-8 |
| 시약 | 메탄올 | 머크 | LC-MS 등급, CAS 67-56-1 |
| 시약 | 개미산 | TCI | LC-MS 등급, CAS 64-18-6 |
| 소모품 | 진공관 고양이 혈청 혈전 활성화제 | 그레이너 바이오-원 | 8mL 혈전 활성화관 |
| 소모품 | 날겐 극저온 바이알 | 써모피셔 사이언티브 | 1.5 mL, 외부 나사산 |
| 소모품 | 단백질 로바인드 튜브 | 에펜도르프 | 캣. 번호 0030108442, 1.5 mL |
| 유리 제품 | 나사식 뚜껑 유리 바이알 삽입물 | 애질런트 | 200 & μ 2mL 바이알; L 유리 인서트; 고양이 삽입. 번호 5183-2090 |
| 소모품 | 밀렉스-GP 필터 | 머크 | 캣. 아니. SLGP033RS, 0.22 & mu; M 막 |
| 악기 | 맞춤형 복싱 링 6x6 m | 무에타이 스포츠 | 6 & times; 6m 훈련 링 |
| 소모품 | 프로 스타일 2 복싱 글러브 | 에버라스트 | 16온스 |
| 악기 | 폴라 H10 | 폴라 | 가슴 스트랩 심박수 센서 |
| 악기 | 퀘이사 | H/P/코스모스 | 모터 러닝머신 |
| 악기 | 원심분리기 5425 R | 에펜도르프 | 냉장 마이크로 원심분리기 |
| 악기 | 브랜소닉 CPX2800 | 에머슨 / 브랜슨 | 40 kHz 디지털 초음파 배스 |
| 악기 | 사반트 스피드백 SPD1030 | 써모피셔 사이언티브 | 통합 진공 집축기 |
| 악기 | VWR 미니 보텍스 믹서 | 아반토르 / VWR | 캣. 번호 10153-688 |
| 악기 | TSX ULT 냉동고 | 써모피셔 사이언티브 | 모델 TSX50086A |
| 악기 | 액퀴티 UPLC I-클래스 플러스 | 수역 | UHPLC 시스템 |
| 악기 | Xevo G2-XS QTof | 수역 | QTOF 질량분석기 |
| 악기 | 액퀴티 UPLC HSS T3 컬럼 | 수역 | 주장/주176001132, 1.8 & μ; m, 2.1 & times; 100mm |
| 소프트웨어 | 매스링크스 | 수역 | 버전 4.2 |
| 소프트웨어 | 생성 QI | 수역 | 버전 2.3 |
| 소프트웨어 | R | R 통계 컴퓨팅 재단 | 버전 3.6.1 |
| 소프트웨어 | PRCOMP | 기본 R | 기본 R 함수 |
| 소프트웨어 | 롤플스 | 생체도체 | R 패키지 |
| 소프트웨어 | 히트맵 | 크랜 | R 패키지 |
| 소프트웨어 | 코르플롯 | 크랜 | R 패키지 |
| 소프트웨어 | 민스 | 기본 R | 기본 R 함수 |
| 소프트웨어 | NbClust | 크랜 | R 패키지 |
| 소프트웨어 | 벤 | 크랜 | R 패키지 |
| 소프트웨어 | 메타보분석가 | CRAN / 샤 랩 | 버전 1.0 |
| 소프트웨어 | pROC | 크랜 | 버전 1.15.0 |
| 소프트웨어 | clusterProfiler | 생체도체 | 바이오컨덕터 패키지 |
| 데이터베이스 | 인간 대사체 데이터베이스(HMDB) | HMDB | 온라인 데이터베이스 |
| 데이터베이스 | 교토 유전자 및 유전체 백과사전 (KEGG) | 케그 | 온라인 데이터베이스 |
| 데이터베이스 | 지질 지도 | 지질 지도 | 온라인 데이터베이스 |
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