FSHW | 运动员膳食镁、血清镁、24 h尿液镁的系统回顾和荟萃分析
2023-05-18作者：来源：责任编辑：食品界
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Introduction
镁是一种不可缺少的矿物质元素，在正常的生命活动中发挥着重要作用。它参与体内300多个酶促反应，包括蛋白质合成、能量代谢、细胞生长、DNA和RNA合成、腺苷酸环化酶的合成以及稳定线粒体膜。此外，镁与维持正常的神经传导、肌肉收缩、内分泌、免疫、骨骼完整性、细胞电解质组成、心律、血压、血糖、抗氧化和抗抑郁水平有关。流行病学和相关研究已经证实，边缘性到中度的镁缺乏可能通过加重慢性炎症应激和氧化应激而促进肥胖、动脉粥样硬化、糖尿病、高血压和骨质疏松症以及癌症的发生。 1997年，美国食品和营养委员会将19至30岁年龄段男性和女性镁的推荐膳食营养素供给量（recommended dietary allowances，RDAs）分别设定为400、310 mg/d，而31至70岁年龄段男性和女性的RDAs设定稍高一些，分别为420和320 mg/d。同时，镁的平均需要量（estimated average requirements，EARs）被设定为19至30岁年龄段男性为330、女性为255 mg/d；相比之下，31岁到70岁年龄段男性和女性镁的EARs被设定得稍高，分别为350和265 mg/d。欧洲食品安全局在2015年提出成年男性和女性的镁适宜摄入量（adequate intake，A.I.）分别为350和300 mg/d。根据膳食镁摄入量建议，全世界普通人群普遍存在边缘性到中度的镁缺乏（约为RDAs的50%～99%）。欧洲和美国的饮食研究显示，镁的摄入量低于推荐值。在美国，2005-2006年的一项调查显示，约60%的成年人没有达到镁的平均需要量（EARs）。在英国，男性和女性的平均膳食镁摄入量为270和221.4 mg/d，分别只占美国RDAs的64%和69%。在西方类型的饮食中，动物蛋白、精制碳水化合物和饱和脂肪非常高，但显示出镁和其它矿物元素的缺乏。然而，地中海式饮食可以明显减少镁的缺乏。因为地中海式饮食含有新鲜蔬菜和水果、坚果、鱼、豆类、全谷物、葡萄酒和橄榄油，可以提供丰富的膳食镁和其它矿物元素。因此，可以推荐地中海饮食来预防和干预普通人群的镁缺乏症。 作为人体必需的矿物质元素，镁参与了与运动适应有关的细胞信号通路，如维持正常的神经传导和肌肉收缩、参与能量代谢、减少氧化应激、调节炎症过程和免疫功能。此外，剧烈运动可诱发氧化应激、炎症和自由基介导的肌肉损伤。因此，在运动人群中维持适宜的镁状态对于保持最佳免疫功能和从氧化应激或损伤中恢复至关重要。就运动员而言，他们可能比不运动的人群有更高的镁需求量来维持最佳运动表现。否则，镁缺乏可能会损害运动表现，并可能伴随氧化损伤、免疫抑制、心律失常、肌肉无力、肌肉痉挛或低镁血症等负面后果。因此，运动员必须每天摄取足够的镁，以保持最佳运动表现和长期健康。 正如膳食镁摄入量是个人镁状况的重要标志，血清/血浆镁浓度、红细胞镁浓度和24 h尿镁排泄量似乎是评估镁状况的有价值的生物标志物。血清或血浆镁浓度的变化与运动强度和持续时间密切相关，短时间高强度运动后血清镁浓度暂时升高；相反，长时间耐力运动后血清镁浓度下降，一般在一天内恢复到基线水平。此外，剧烈运动或耐力运动，由于出汗过多，增加了镁的损失，影响到镁平衡的维持。因此，上海体育学院运动健康学院王茹教授、复旦大学生命科学学院刘铁民教授、上海体育学院运动健康学院博士研究生张海信、王汝雯等在本文中通过对现有横断面研究中膳食镁摄入量、血清镁浓度、24 h尿液镁排泄量、红细胞镁浓度等指标的系统回顾和荟萃分析来评估运动员与未受训练人群的镁状况。文献检索结果
研究的筛选过程流程图如图1所示，在PubMed、Web of Science、SPORTDiscus、Cochrane Library等相关的电子数据库中进行了系统的搜索获得2402条文献，同时从Google Scholar等其它途径手动搜索获得8条文献。在排除重复文献的基础上，获得1691条潜在符合条件的文献。根据标题和摘要，排除了1592条不相关的文献，然后获得99篇文章，根据纳入和排除标准，阅读全文进行评估。最后，14篇文章被纳入本系统回顾和荟萃分析。
研究特征
所有研究的总样本量为1376人，包括855名运动员和521名对照参与者（表1）。纳入研究的参与者的中位数为49人（范围25～439），67.4%的参与者为男性（n＝927），32.6%的参与者为女性（n＝449）。纳入研究的参与者的平均年龄在18至51岁之间。14项研究中有6项研究包括不同项目的运动员，而其它研究仅包括跑步者、橄榄球运动员、自行车运动员、足球运动员和跳台滑雪运动员。
运动员的膳食镁摄入量较高
9项研究为运动员组（n＝439）和对照组（n＝338）之间膳食镁摄入量差异的荟萃分析提供了足够的数据。根据荟萃分析合并结果，运动员的膳食镁摄入量显著高于未受训练人群（均数差（mean difference，MD）：51.72 mg/d；95%置信区间（confidence interval，CI）：14.62～88.83；P＝0.006）（图2）。整体荟萃分析显示出高度的统计学异质性（I2＝88%），敏感性分析显示，在移除任何个别研究后，整体荟萃分析的统计学意义没有明显的变化。对纳入研究的一些运动员来说，膳食镁摄入量等于或高于欧洲食品安全局规定的一般成年男性和女性分别为350和300 mg/d的镁适宜摄入量（A.I.）标准，然而，其它研究中运动员膳食镁摄入量未达到欧洲食品安全局规定的针对一般成年人的镁A.I.标准。当运动中新陈代谢加速时，镁的需求可能会增加，人体内的镁会重新分配以适应加速代谢的需要。就运动员而言，与非运动人群相比，他们可能有更高的镁需求以维持最佳运动表现。因此，一般成年人的膳食镁摄入量无法满足这些运动员的需求。为了保持低体重而食用低能量饮食的运动员（例如跳台滑雪运动员和耐力跑运动员）可能存在镁摄入不足的高风险。一些研究表明，不同国家不同运动项目的运动员都存在着镁摄入不足的现象，而缺乏营养学知识使这些运动员未能从饮食中获得足够的镁。因此，有必要对运动员进行膳食评估、营养教育和营养咨询，帮助他们选择富含镁的食物，以满足他们在训练或比赛中的营养需求。 图2 运动员组和对照组膳食镁摄入量差异的整体荟萃分析森林图
运动员应注意每日摄入足够的镁
8项研究为运动员组（n＝624）和对照组（n＝376）之间血清镁浓度差异的荟萃分析提供了足够的数据。如图3所示，根据荟萃分析合并结果，运动员的血清镁浓度显著低于未受训练人群（MD：-0.04 mmol/L；95% CI：-0.06～-0.01；P＝0.02）。整体荟萃分析显示出高度的统计学异质性（I2＝77%）。血清或血浆镁浓度是评估镁状态最常用的指标，人体血清镁浓度的正常范围是0.8～1.2 mmol/L。既往的研究表明，短时间高强度运动可暂时升高血清镁浓度；然而，长时间耐力运动会降低血清镁浓度。血清镁浓度一般会在一天内恢复到基线水平。在本荟萃分析所涉及的14项研究中，有2项研究运动员的血清镁浓度未达到适宜水平，值得注意的是，这些运动员长期从事滑雪和长跑耐力运动项目。除了膳食镁摄入量不足外，长期训练中汗液镁丢失量增加和尿液镁排泄量增加可能导致镁缺乏，尤其是耐力运动员存在镁缺乏的更大风险。镁缺乏可能会损害运动表现，并可能伴随着氧化损伤、免疫抑制、心律失常、肌肉无力、肌肉痉挛或低镁血症等负面后果。因此，运动员应注意每日摄入足够的镁，以保持最佳的运动表现和长期健康。 图3 运动员组和对照组血清镁浓度差异的整体荟萃分析森林图
运动增加24 h尿液镁排泄量
3项研究提供了运动员组（n＝105）和对照组（n＝90）24 h尿液镁排泄量差异的荟萃分析数据。如图4所示，运动员的24 h尿液镁排泄量显著高于未受训练人群（MD：0.76 mmol/day；95% CI：0.11～1.41；P＝0.02）。整体荟萃分析没有观察到统计学异质性（I2＝0%）。既往已分别有学者报道长时间耐力运动和短时间高强度运动会增加24 h尿液镁排泄量，而本荟萃分析合并结果也发现运动员的24 h尿液镁排泄量显著高于未受训练人群，与既往相关研究结果相一致，证实了运动增加24 h尿液镁排泄量。基于运动可增加24 h尿液镁排泄量和汗液镁流失量，运动员对膳食镁的需求量可能高于同年龄和同性别的未受训练人群。 图4 运动员组和对照组24 h尿液镁排泄量差异的整体荟萃分析森林图
运动员的红细胞镁浓度有待进一步研究
4项研究提供了运动员组（n＝161）和对照组（n＝192）红细胞镁浓度差异的荟萃分析数据。因为4项研究中红细胞镁浓度的单位分别为“mmol/L cells”、“μmol/g Hb”和“μg/g Hb”，不能转换为统一的单位，所以数据报告为标准化均数差（standardized mean difference，SMD）。如图5所示，红细胞镁浓度的荟萃分析显示运动员和未受训练人群之间没有显著差异（SMD：-1.38；95% CI：-2.76～0.01；P＝0.05）。整体荟萃分析显示出高度的统计学异质性（I2＝95%）。敏感性分析显示，在移除任何个别研究后，整体荟萃分析的统计学意义没有明显变化。虽然本荟萃分析合并结果表明运动员与未受训练人群之间红细胞镁浓度无显著性差异，但在两项研究中运动员的红细胞镁浓度明显低于未受训练人群，这两项研究中研究者的观点是运动员体内镁元素缺乏，并在一定程度上与运动训练有关。既往已有很多学者报道了运动对红细胞镁浓度的影响，但这些研究的报道结果、所持观点并不一致。一些研究报道了高强度运动和长时间运动会增加红细胞镁浓度，认为这种变化与运动期间代谢活动需求增加有关，将导致镁从血清或血浆转移到红细胞。与此相反，在很多研究中报道了运动降低红细胞镁浓度的结果。关于运动降低红细胞镁浓度的原因学者们认识也不一致，有学者认为运动过程中镁会从红细胞储存库转移到血浆中，然后进入工作肌肉，增加运动的持续时间；也有学者认为由于膳食镁摄入不足以及汗液和尿液中镁的流失增加，导致红细胞镁浓度下降。因此，运动对红细胞镁浓度的影响有待进一步研究，这可能与运动项目、运动强度和运动时间有关。 图5 运动员组和对照组红细胞镁浓度差异的整体荟萃分析森林图
本文首次进行系统回顾和荟萃分析，以比较运动员和未受训练人群之间的镁状态差异。尽管饮食中镁的总摄入量较高，但运动员的血清镁浓度总体低于未受训练人群，运动员与未受训练人群之间红细胞镁浓度无显著性差异，运动员的24 h尿液镁排泄量总体高于未受训练人群，这表明运动员对镁的需求量高于未受训练人群。限制能量摄入以保持低体重的运动员（如跳台滑雪运动员和耐力跑运动员）可能未获得足够的膳食镁摄入量。因此，摄入富含镁的食物或服用镁补充剂可以弥补由于训练和比赛造成的镁损失。有必要在运动员中开展饮食评估、健康教育和营养咨询，以帮助运动员采用适当的饮食来满足他们在运动中的营养需求。未来的研究应建立有关积极锻炼人群膳食镁摄入量的循证医学推荐标准。
张海信，男，上海体育学院运动人体科学专业在读博士研究生，淮南师范学院体育学院讲师，主要研究方向为运动与营养的健康效应及机制。主持完成了安徽省高校省级自然科学研究项目、安徽省高校省级教学研究项目等研究课题；副主编《竞技运动员选材》教材1部，参编《运动营养学》、《运动营养与健康》等教材3部；在国内外刊物发表研究论文20余篇；获第九届全国大学生运动会科学论文报告会三等奖。
王汝雯，女，上海体育学院运动人体科学专业在读博士研究生。研究方向：低氧运动与代谢。近5年，作为第一/共同一作发表SCI论文 4篇，共计发表中英文论文11篇。参与翻译专著《体力活动流行病学》，多次获得上海体育学院学业奖学金。
王茹，女，博士，教授，博士生导师。现任上海体育学院运动健康学院院长；上海市2021年度“科技创新行动计划”优秀学术带头人；上海市地方高水平高校重点“运动与康复”创新团队带头人；首批“全国高校黄大年式教师团队”骨干；中国生物物理学会运动与公共健康分会首任会长；中国营养学会运动营养分会副主委；上海市医学会运动医学专科分会副主委；中国生物物理学会代谢生物学学会理事；上海生理科学会理事；中国康复医学会体育保健康复专业委员会委员等。主要研究方向是运动、营养与代谢疾病康复、低氧健康促进。以第一负责人的身份共承担15项课题：其中，国家自然科学基金4项（青年项目1项，面上项目3项）、并担任国家重点研发计划项目课题组组长、科技部重点研发计划项目骨干；累计在国内外重点核心学术期刊上发表中、英文论文100余篇；获知识产权21项；主编（主译）教材6部；曾获多项科研教学奖励包括：中国康复医学会科学技术奖一等奖，中国体育科学学会科学技术二等奖，霍英东教育基金会高等院校青年教师奖二等奖；主持国家级一流本科课程、上海高等学校一流本科课程、上海市精品课程等课程建设。
刘铁民，男，博士生导师。现任复旦大学生命科学学院生理学和神经生物学系系主任，复旦大学生命科学学院和遗传工程国家重点实验室教授，复旦大学附属中山医院特聘教授。国家重点研发计划“发育编程及其代谢调节”重点专项项目首席科学家。多伦多大学（加拿大）博士, 哈佛大学医学院贝斯以色列女执事医学中心（美国）和德克萨斯大学西南医学中心（美国）博士后, 美国德克萨斯大学西南医学中心讲师。中国生物物理学会副秘书长，中国生物物理学会代谢生物学分会理事及秘书长，中国生物物理学会国际事物工作委员会副理事长。主要研究大脑和周边器官包括脂肪，肌肉和肝脏等在调节能量代谢/糖脂代谢中的重要作用。具体采用组织特异性过表达或者敲除动物模型为研究对象, 结合电生理学和光遗传学等技术来研究肥胖，糖尿病及其相关代谢综合症的病理机制。着眼于将基础研究中的新发现转化为新颖的药理和临床干预疾病的研究。在Cell, Cell Metabolism, Nature Neuroscience, Neuron (封面和推荐文章)等杂志发表50多篇文章，论文他引超过1500次。
