研究目的和意义作为机体利用脂质和葡萄糖的重要部位,骨骼肌内脂质的蓄积不但为维持骨骼肌收缩提供能量来源,而且与代谢类疾病的发生有关。骨骼肌细胞内脂质（IMCL）和骨骼肌细胞外脂质（EMCL）是异位脂肪沉积的一种,是骨骼肌功能和胰岛素抵抗的重要影响因子。近年随着在脂肪及骨骼肌中发现维生素D受体的存在,提示维生素D的生理作用已远超出了通常意义的维生素,其活性产物能在许多组织中发挥各种各样的作用而与免疫机能紊乱、肥胖以及肌力减弱等多种健康因素有关。循环维生素D水平对脂代谢和骨骼肌健康（骨骼肌功能、骨骼肌细胞脂质蓄积,骨骼肌线粒体氧化能力等）的影响已成为近年来研究的新领域和研究热点。但是迄今为止,循环维生素D水平对骨骼肌脂质蓄积及代谢的影响及其机制还是个尚未解决的问题。因此,我们拟借助先进的磁共振波谱成像技术和人体能量代谢房技术,从组织生化变化和物质能量代谢变化的角度,从横向研究和维生素D₃摄取单独或结合有氧运动干预研究的两个方面,深入系统地探讨维生素D水平对安静状态下骨骼肌细胞脂质蓄积及运动状态下利用的影响,并从全身能量代谢水平探讨维生素D₃摄取对IMCL、EMCL含量的影响,探讨维生素D₃摄取是否能够增强有氧运动对骨骼肌脂质代谢的改善效果,为骨骼肌代谢功能紊乱相关疾病的综合防治提供新的理论及实证科学依据。研究方法研究一横断面研究（维生素D水平与骨骼肌细胞脂质的相关性研究）招募符合实验纳入标准的受试者,完成以下测试内容:（1）身高、体重等形态指标、身体成分、最大摄氧量等测试,完成生活饮食习惯问卷、身体活动水平等问卷调查;（2）采集空腹血,检测血清25（OH）D浓度、血糖、血脂等相关血液指标;（3）利用人体能量代谢房技术检测连续24小时人体能量代谢参数;（4）采用核磁共振波谱技术（¹H-MRS）,分别测试受试者进行连续1小时中等强度有氧运动前、后右侧小腿胫骨前肌、腓肠肌、比目鱼肌的IMCL,EMCL。（5）使用ActiGraph GT3X+监测受试者连续7天日常身体活动量。研究二单盲随机分组对照干预研究（维生素D₃摄取和运动干预对骨骼肌细胞脂质的影响）招募血清25（OH）D浓度低于50 nmol/L且符合实验纳入标准的女性受试者,随机分为4组:安慰剂摄取对照组（CG组）、维生素D₃摄取组（VG组）、有氧运动锻炼结合安慰剂对照组（ECG组）和维生素D₃摄取结合有氧运动锻炼组（VEG组）。受试者参加为期3个月的干预,CG组每日口服安慰剂;VG组受试者每日口服维生素D₃滴剂1200国际单位（IU）;ECG组每日口服安慰剂,同时参加每周3次、每次1小时的有氧运动(运动为个人55⁶5%VO_2max强度的室内跑步机步行/慢跑运动或者功率自行车运动);VEG组每日口服维生素D₃滴剂1200 IU,同时参加每周3次、每次1小时的有氧运动(运动为个人55⁶5%VO_2max强度的室内跑步机步行/慢跑运动或者功率自行车运动)。干预前后进行重复测试,测试内容和方法同横断面研究。研究结果1、横断面研究结果:最终纳入74名受试者,包括10名男性和64名女性,血清25（OH）D浓度总体为35.0±14.6 nmol/L,根据血清维生素D浓度的四分位距值将受试者分为四组:Group 1组25（OH）D浓度小于24.4nmol/L,Group 2组:25（OH）D浓度介于24.4³2.9nmol/L,Group 3组:25（OH）D浓度介于32.9⁴2.5nmol/L,Group 4组25（OH）D浓度≥42.5nmol/L。受试者平均年龄23±3岁,BMI为20.9±2.2kg/m²。血清25（OH）D浓度与FFA（r=-0.273,p=0.020）、TC（r=-0.251,p=0.031）显著负相关,与VO_2max显著正相关（r=0.394,p=0.001）,与体脂率显著负相关（r=-0.246,p=0.034）,与肌肉质量显著正相关（r=0.293,p=0.011）。静息代谢的呼吸商(RQ_rest)随25（OH）D浓度的增加而增加,在控制脂肪量和肌肉量后,血清25（OH）D浓度与RQ_rest呈显著正相关（r=0.233,p=0.049）。维生素D水平较高组（Group 3、4）的24小时脂肪氧化率、24小时糖氧化率和快走运动糖氧化率均显著高于维生素D水平较低组（Group 1、2）（p<0.05）。56名受试者参加了小腿骨骼肌¹H-MRS测试。血清25（OH）D浓度与胫骨前肌EMCL、腓肠肌EMCL、比目鱼肌EMCL均呈显著负相关（p<0.05）。回归分析显示,血清25（OH）D浓度可以预测胫骨前肌EMCL（β=-0.264,p=0.041）、比目鱼肌EMCL（β=-0.344,p=0.022）、有氧运动1小时前后胫骨前肌IMCL/EMCL比的变化量（β=-0.302,p=0.038）。TA-EMCL与24h EE/kg显著负相关（r=-0.270,p=0.044）,与EE_walk/kg FFM显著正相关（r=0.326,p=0.014）。MG-IMCL与EE_walk/kg FFM显著正相关（r=0.269,p=0.047）。MG-EMCL与RMR显著负相关（r=-0.281,p=0.038）,与EE_walk/kg FFM显著正相关（r=0.328,p=0.015）。2、干预研究结果:最终40名维生素D缺乏的女性参加了干预研究,每组10人。干预前受试者平均血清25（OH）D浓度为27.6±9.7 nmol/L,各组没有显著差异。干预后,四组血清25（OH）D浓度均显著升高,VG组、VEG组分别为67.9±15.4 nmol/L和75.0±15.9nmol/L,达到维生素D充足标准以上,显著高于CG组和ECG组（p<0.05）,干预后CG组和ECG组血清25（OH）D浓度虽然显著提高,但是没有达到充足水平。干预前后身体成分等指标没有显著变化。干预后VEG组RMR显著高于VG组（p=0.011）;VG组RQ_rest显著高于ECG组（p=0.036）;VEG组EE_walk/kg FFM显著升高（p=0.009）,并显著高于VG组（p=0.041）。干预后VG组24h糖氧化率显著降低（p=0.046）,且显著低于ECG组（p=0.038）。干预后,快走脂肪氧化率VEG组增加显著（p=0.008）,且显著高于VG组（p=0.004）和CG组（p=0.021）。干预后24h糖氧化率与25（OH）D浓度（r=-0.323,p=0.045）、干预后游离脂肪酸（FFA）（r=-0.454,p=0.004）负相关。干预前后TA-IMCL变化为VG组减少（p=0.032）,VEG组、ECG组增加（分别为p=0.014,p=0.028）。在控制了干预前TA-IMCL之后,VEG组、ECG组TA-IMCL显著大于VG组和CG组（p<0.05）。干预后VG组TA IMCL/EMCL显著降低（p=0.015）。干预后骨骼肌内脂质运动中被利用的变化为:受试者参加1小时有氧运动中VG组、VEG组和ECG组TA-IMCL显著降低（p<0.05）;VG组TA IMCL/EMCL亦显著降低（p=0.032）。研究结论1、在健康正常体重人群中,维生素D水平与静息代谢呼吸商正相关;维生素D水平较高组24小时脂肪氧化率、24小时糖氧化率和快走运动糖氧化率均显著高于维生素D水平较低组。维生素D与小腿胫骨前肌、腓肠肌、比目鱼肌中EMCL含量负相关;与运动中△TA-IMCL/EMCL负相关。维生素D水平与全身糖脂代谢和局部骨骼肌脂质蓄积和运动中利用有关,三者的关系具有肌群特异性,静息状态时,维生素D、全身静息糖代谢和比目鱼肌EMCL蓄积之间存在相关关系。2、健康正常体重青年人维生素D3补充干预能显著增加其25（OH）D浓度,对体重、BMI、体成分等没有显著影响。维生素D₃摄取结合运动干预能显著降低血清游离脂肪酸,提高胰岛素敏感性;提高静息代谢率,增加快走运动时脂肪氧化。维生素D₃摄取干预和运动干预均对TA-IMCL产生影响:维生素D₃摄取干预使TA-IMCL蓄积降低,运动干预可使TA-IMCL蓄积增加。单独维生素D₃摄取可以促进胫骨前肌脂质的流动/重新分配;维生素D₃摄取、长期有氧运动和维生素D₃摄取协同运动均有利于运动中TA-IMCL的氧化利用。可见,维生素D₃摄取协同运动可以改善血脂代谢和胰岛素敏感性,提高全身静息和快走运动时的能量代谢和运动中胫骨前肌细胞内脂质利用。