基于非靶向代谢组学分析翻飞鸽运动前后代谢物的变化

doi:10.16431/j.cnki.1671-7236.2026.01.027

摘要/Abstract

摘要：

目的本试验旨在研究翻飞鸽在运动前后血气指标的变化以及血浆差异代谢物，分析其血液中酸碱平衡及其机体代谢差异，为探究翻飞鸽的运动及其疲劳恢复机制提供数据支持。方法试验选取180日龄健康状况良好的翻飞鸽12只，公母各半。采集翻飞鸽运动前静息及运动力竭后状态的血液样品，用于血气指标及非靶向代谢组学分析，筛选翻飞鸽运动前后差异代谢物并进行代谢通路分析。结果血气指标检测结果显示，与运动前相比，翻飞鸽在运动后血液中二氧化碳分压（PvCO₂）和总二氧化碳（TCO₂）水平显著降低（P<0.05），红细胞压积（Hct）和血红蛋白（Hb）浓度极显著降低（P<0.01），碳酸氢根（HCO₃^―）、钠离子（Na^＋）等指标均无差异显著（P>0.05）。血浆代谢组学检测发现，与运动前相比，翻飞鸽运动后正负离子模式下分别筛选出差异代谢物，其中别嘌呤醇核糖苷、鞘磷脂、反式-乌头酸、溶血磷酸酯、马钱苷元、琥珀酰腺苷等代谢物显著高于运动前（P<0.05）；甘胺酰-亮氨酸、氨基己酸、紫花前胡醇、十七烷酸、棕榈油酸等代谢物显著低于运动前（P<0.05）。差异代谢物显著富集到苯丙氨酸代谢、不饱和脂肪酸生物合成、亚油酸代谢、脂肪酸生物合成等途径。结论在本试验条件下，与运动前相比，翻飞鸽运动后血浆中PvCO₂、TCO₂浓度显著降低；Hct、Hb浓度极显著降低，并且主要影响翻飞鸽糖代谢、脂代谢及氨基酸代谢，试验结果为翻飞鸽运动后恢复及选育提供理论依据。

关键词: 翻飞鸽; 运动; 血气指标; 代谢物

Abstract:

Objective The trial aimed to investigate the changes in blood gas indices and plasma differential metabolites in tumbler pigeons before and after exercise， analyze their blood acid-base balance and metabolic differences， and provide data support for exploring the exercise and fatigue recovery mechanisms of this breed. Method Twelve healthy 180-day-old tumbler pigeons （6 males and 6 females） were selected. Blood samples were collected in a resting state before exercise and after exhaustive exercise for blood gas analysis and non-targeted metabolomics analysis. Differential metabolites before and after exercise in the pigeons were screened， and metabolic pathway analysis was conducted. Result Blood gas analysis revealed that， compared to pre-exercise levels， the partial pressure of carbon dioxide in blood （PvCO₂） and total carbon dioxide （TCO₂） levels were significantly decreased after exercise （P < 0.05）， while the hematocrit （Hct） and hemoglobin （Hb） concentration were extremely significantly decreased （P<0.01）. No significant differences were observed in bicarbonate （HCO₃^―） and sodium ion （Na⁺） levels （P>0.05）.Plasma metabolomics analysis identified differential metabolites in both positive and negative ion modes following exercise compared to pre-exercise levels. The levels of the metabolites allopurinol riboside， sphingomyelin， trans-aconitic acid， lysophosphatidic acid， loganetin and succinyladenosine were significantly higher than before exercise （P<0.05）. Conversely， the levels of the metabolites glycyl-leucine， aminohexanoic acid， decursinol， heptadecanoic acid， and palmitoleic acid were significantly lower than before exercise （P<0.05）. Differential metabolites were significantly enriched in pathways including phenylalanine metabolism， biosynthesis of unsaturated fatty acid， linoleic acid metabolism， and fatty acid biosynthesis. Conclusion Under the conditions of this experiment， compared to pre-exercise levels，the concentrations of PvCO₂ and TCO₂ in the blood of tumbler pigeons were significantly decreased after exercise， the concentrations of Hct and Hb were extremely significantly decreased. Moreover， exercise mainly affected the glucose metabolism， lipid metabolism， and amino acid metabolism of tumbler pigeons. The experimental results provided a theoretical basis for the post-exercise recovery and breeding selection of tumbler pigeons.

Key words: tumbler pigeon; exercise; blood gas indicators; metabolite

中图分类号:

S836

刘祥禧, 李海英, 赵晓钰, 吴盈萍, 姚莹莹, 王泽宁. 基于非靶向代谢组学分析翻飞鸽运动前后代谢物的变化[J]. 中国畜牧兽医, 2026, 53(1): 299-309.

LIU Xiangxi, LI Haiying, ZHAO Xiaoyu, WU Yingping, YAO Yingying, WANG Zening. Analysis of Metabolite Changes Before and After Exercise in Tumbler Pigeons Based on Untargeted Metabolomics[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2026, 53(1): 299-309.

图/表 7

表1

表2

图1

图2

表3

表4

图3

参考文献 41

[1]	杨理程，吴锐琼，李培健，等. 基于Sanger测序方法检测赛鸽竞翔相关基因的单核苷酸多态性［J］. 福建农业科技， 2024， 55（7）： 1-9.
	YANG L C， WU R Q， LI P J， et al. Detection of single nucleotide polymorphisms in genes associated with homing behavior in racing pigeons based on Sanger sequencing method［J］. Fujian Agricultural Science and Technology， 2024， 55（7）： 1-9. （in Chinese）
[2]	帕提古丽·亚森，米吉提·伊明江，乃菲萨·艾力，等. 新疆翻飞鸽种质与传统驯养方法保护研究［J］. 甘肃畜牧兽医， 2021， 51（1）： 14-17.
	PATIGUL Y S， MIJITI Y M J， NAFISA A L， et al. Research on breeding and conservation of Xinjiang tumbler pigeon varieties and traditional domestication methods［J］. Gansu Animal Husbandry and Veterinary， 2021， 51（1）： 14-17. （in Chinese）
[3]	谢成侠. 我国养鸽历史及其与进化论的关系［J］. 动物学杂志， 1979， 23（1）： 34-38.
	XIE C X. History of pigeon breeding in China and its relationship with evolutionary theory［J］. Chinese Journal of Zoology， 1979， 23（1）： 34-38. （in Chinese）
[4]	ENTRIKIN R K， BRYANT S H. Tumbling in pigeons［J］. Nature， 1974， 252（5485）： 706-708.
[5]	何伟，梁民. 大强度运动前后血pH值、血气指标、Hb、电解质变化特点及其相互关系的研究［J］. 成都体育学院学报， 2000， 41（5）： 84-88.
	HE W， LIANG M. pH value， blood-air， Hb and electrolyte-metebolism disturbances of blood and their correlation before and after high-intension-fatigue exercise［J］. Journal of Chengdu Sport University， 2000， 41（5）： 84-88. （in Chinese）
[6]	POHJANEN E， THYSELL E， JONSSON P， et al. A multivariate screening strategy for investigating metabolic effects of strenuous physical exercise in human serum［J］. Journal of Proteome Research， 2007， 6（6）： 2113-2120.
[7]	KLEIN D J， MCKEEVER K H， MIREK E T， et al. Metabolomic response of equine skeletal muscle to acute fatiguing exercise and training［J］. Frontiers in Physiology， 2020， 11： 110.
[8]	王未，郭永清，王志，等. 呼和浩特市地区英国纯血马的生理生化指标的测定［J］. 内蒙古农业大学学报（自然科学版）， 2014， 35（6）： 10-13.
	WANG W， GUO Y Q， WANG Z， et al. Physiological and biochemical data of measurement of thoroughbred in Hohhot［J］. Journal of Inner Mongolia Agricultural University （Natural Science Edition）， 2014， 35（6）： 10-13. （in Chinese）
[9]	武博，高珍珍，杜山，等. 穴位埋线对纯血马运动性疲劳的改善作用研究［J］. 黑龙江畜牧兽医， 2023，18： 66-71.
	WU B， GAO Z Z， DU S， et al. Study on the improvement effects of acupoint catgut embedding on exercise fatigue in thoroughbred horses［J］. Heilongjiang Animal Science and Veterinary Medicine， 2023， 66（18）： 66-71. （in Chinese）
[10]	倪静颖，汤新维，屠迪. 一例犬双侧皮下输尿管绕道手术治疗报告［J］. 湖南畜牧兽医， 2024， 46（6）： 36-38.
	NI J Y， TANG X W， TU D. Bilateral subcutaneous ureteral diversion surgery in a dog： A case report［J］. Hunan Journal of Animal Science & Veterinary Medicine， 2024， 46（6）： 36-38. （in Chinese）
[11]	王建文，姚新奎，李林玲，等. 不同运动对伊犁马血气指标的影响［J］. 中国兽医学报， 2020， 40（12）： 2374-2379.
	WANG J W， YAO X K， LI L L， et al. Effects of different exercise on blood-gas indexes in Yili horse［J］. Chinese Journal of Veterinary Science， 2020， 40（12）： 2374-2379. （in Chinese）
[12]	王金禄，王菁，张富强，等. 优秀网球运动员运动负荷的监督与控制［J］. 天津体育学院学报， 2005， 25（4）： 88.
	WANG J L， WANG J， ZHANG F Q， et al. The supervise and control of sport load in elite tennis athletes［J］. Journal of Tianjin University of Sport， 2005， 25（4）： 88. （in Chinese）
[13]	朱旦，刘北忠，邓一平，等.重竞技运动员赛前RBC、Hct、Hb、CK及SOD的动态监测［J］.实用临床医学，2003，4：21-23.
	ZHU D， LIU B Z， DENG Y P， et al. Dynamic monitoring the levels of RBC， Hct， Hb， CK and SOD among the athletes of heavy athletic events before the contest［J］. Practical Clinical Medicine， 2003， 4： 21-23. （in Chinese）
[14]	BALL D. Metabolic and endocrine response to exercise： Sympathoadrenal integration with skeletal muscle［J］. Journal of Endocrinology， 2015， 224（2）： R79-R95.
[15]	HARGREAVES M. Skeletal muscle metabolism during exercise in humans［J］. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology， 2000， 27（3）： 225-228.
[16]	ENEA C， SEGUIN F， PETITPAS-MULLIEZ J， et al. ¹H NMR-based metabolomics approach for exploring urinary metabolome modifications after acute and chronic physical exercise［J］. Analytical and Bioanalytical Chemistry， 2010， 396（3）： 1167-1176.
[17]	OHMURA H， MUKAI K， TAKAHASHI Y， et al. Metabolomic analysis of skeletal muscle before and after strenuous exercise to fatigue［J］. Scientific Reports， 2021， 11（1）： 11261.
[18]	许彤. L-岩藻糖的从头合成和核苷类化合物的高效合成研究［D］. 上海：华东理工大学， 2021.
	XU T. De novo synthesis of L-fucose and efficient synthesis of nucleoside［D］. Shanghai： East China University of Science and Technology， 2021. （in Chinese）
[19]	SANCHIS-GOMAR F，PAREJA-GALEANO， PEREZ-QUILIS C， al et，Effects of allopurinol on exercise-induced muscle damage ：New therapeutic approaches？［J］.Cell Stress Chaperones，2015，20（1）：3-13.
[20]	孙远方，马勇，王建文，等. 速度型伊犁马短途比赛前后血浆代谢组学研究［J］. 动物营养学报， 2024， 36（4）： 2561-2571.
	SUN Y F， MA Y， WANG J W， et al. Study on plasma metabolomics before and after short distance race of speed Yili horses［J］. Chinese Journal of Animal Nutrition， 2024， 36（4）： 2561-2571. （in Chinese）
[21]	刘兴丽.灌注竹叶提取物对不同环境温度下小鼠物质代谢的影响［D］.南充：西华师范大学，2021.
	LIU X L. Effects of infusion of bamboo leaf extract on material metabolism in mice under dfifferent environmental temperatures［D］. Nanchong： China West Normal University， 2021. （in Chinese）
[22]	牛笑怡.基于酸枣仁汤有效部位多糖药效基础代谢组学研究［D］.沈阳：沈阳药科大学，2018.
	NIU X Y. Metabonomics study based on efficacy of polysaccharides from Suanzaoren decoction［D］. Shenyang： Shenyang Pharmaceutical University， 2018. （in Chinese）
[23]	PECHLIVANIS A， KOSTIDIS S， SARASLANIDIS P， et al. ¹H NMR-based metabonomic investigation of the effect of two different exercise sessions on metabolic fingerprint of human urine［J］. Journal of Proteome Research， 2010， 9（12）： 6405-6416.
[24]	贾银浩. 男子中长跑运动员一次800米跑后尿液代谢组学特征及电针调控的代谢通路探讨［D］. 上海：上海体育学院， 2016.
	JIA Y H. The metabolomics characteristics and the regulation of electoral needling on male middle-distance athletes who had finished once 800 meter race［D］. Shanghai： Shanghai University of Sport， 2016. （in Chinese）
[25]	吴娜，朱璠，徐伟鸿，等. 基于代谢组学和肠道菌群探讨黄芩汤对溃疡性结肠炎小鼠的影响［J］.中成药， 2024， 46（12）： 4188-4196.
	WU N， ZHU F， XU W H， et al. Effects of Huangqin decoction on ulcerative colitis mice based on metabolomics and gut microbiota［J］. Chinese Traditional Patent Medicine， 2024， 46（12）： 4188-4196. （in Chinese）
[26]	MONIRUJJAMAN M， FERDOUSE A. Metabolic and physiological roles of branched-chain amino acids［J］. Advances in Molecular Biology， 2014， 2014： 364976.
[27]	陈遇洁，卢忠华，梁诗佳，等. 基于出生队列的代谢组学分析新生儿出生体重与胎便代谢物之间的关系［J］. 色谱， 2024， 42（11）： 1024-1031.
	CHEN Y J， LU Z H， LIANG S J， et al. Analysis of the relationship between neonatal birth weight and meconium metabolites based on birth cohort mrtabolomics［J］. Chinese Journal of Chromatography， 2024， 42（11）： 1024-1031. （in Chinese）
[28]	LEE J Y， JIN H K， BAE J S. Sphingolipids in neuroinflammation： A potential target for diagnosis and therapy［J］. Biochemistry and Molecular Biology Reports， 2020， 53（1）： 1-8.
[29]	汪增钰，刘宝红，乔亮，等. 非靶向脂质组学揭示巨噬细胞泡沫化进程脂质代谢功能失调［J］. 高等学校化学学报， 2024， 45（11）： 128-136.
	WANG Z Y， LIU B H， QIAO L， et al. Untargeted lipidomics reveals lipid metabolism dysfunction during macrophage foaming［J］. Chemical Journal of Chinese Universities， 2024， 45（11）： 128-136. （in Chinese）
[30]	刘秀雨. 基于代谢组学的白黄链霉菌TD-1帕马霉素高产技术研究［D］. 天津：天津科技大学， 2023.
	LIU X Y. Study on the technoligy of Streptomyces alboflavus TD-1 with high pamamycin production based on metabolomics［D］. Tianjin： Tianjin University of Science and Technology， 2023. （in Chinese）
[31]	SUN W， SUN J， LI M， et al. Effects of dietary sodium butyrate supplementation on growth performance， carcass traits and intestinal microbiota of growing-finishing pigs［J］. Journal of Applied Microbiology， 2020， 128（6）： 1613-1623.
[32]	STEPHENS F B， CONSTANTIN-TEODOSIU D， GREENHAFF P L. New insights concerning the role of carnitine in the regulation of fuel metabolism in skeletal muscle［J］. The Journal of Physiology， 2007， 581（2）： 431-444.
[33]	马超鑫. 不同赛道维护方式对1600 m速度赛伊犁马运动性能和机体代谢的影响［D］. 乌鲁木齐：新疆农业大学， 2022.
	MA C X. Effects of different track maintenance methods on sports performance and body metabolism of Yili horse in 1600 m speed race［D］. Urumqi： Xinjiang Agricultural University， 2022. （in Chinese）
[34]	CICERO A F G， DESIDERI G， GROSSI G， et al. Serum uric acid and impaired cognitive function in a cohort of healthy young elderly： Data from the Brisighella study［J］. Internal and Emergency Medicine， 2015， 10（1）： 25-31.
[35]	HELLSTEN Y， SVENSSON M， SJÖDIN B， et al. Allantoin formation and urate and glutathione exchange in human muscle during submaximal exercise［J］. Free Radical Biology and Medicine， 2001， 31（11）： 1313-1322.
[36]	KANĎÁR R， ZÁKOVÁ P， MUZÁKOVÁ V. Monitoring of antioxidant properties of uric acid in humans for a consideration measuring of levels of allantoin in plasma by liquid chromatography［J］. Clinica Chimica Acta， 2006， 365（1-2）： 249-256.
[37]	KANĎÁR R， ŠTRAMOVÁ X， DRÁBKOVÁ P， et al. A monitoring of allantoin， uric acid， and malondialdehyde levels in plasma and erythrocytes after ten minutes of running activity［J］. Physiological Research， 2014， 63（6）： 753-762.
[38]	GUS’KOV E P， KLETSKII M E， KORNIENKO I V， et al. Allantoin as a free-radical scavenger［J］. Doklady Biochemistry and Biophysics， 2002， 383： 105-107.
[39]	GYÖRGY H， CRONSTEIN N B. Adenosine： An endogenous regulator of innate immunity［J］.Trends in Immunology，2004，25（1）：33-39.
[40]	OHTA A， SITKOVSKY M. Role of G-protein-coupled adenosine receptors in downregulation of inflammation and protection from tissue damage［J］.Nature，2001，414（6866）：916-920.
[41]	CSHULTE G， FREDHOLM B B. Signalling from adenosine receptors to mitogen-activated protein kinases ［J］.Cellular Signalling，2003，15（9）：813-827.

时间 Time/min	A相 Phase A/%	B相 Phase B/%
0	98	2
1.5	98	2
3.0	15	85
10.0	0	100
10.1	98	2
11.0	98	2
12.0	98	2

项目 Items	运动前静息状态 BF	运动力竭后状态 AF
pH	7.54±0.06	7.57±0.08
二氧化碳分压 PvCO₂/（mmHg）	28.05±4.95^a	22.67±3.96^b
氧分压 PvO₂/（mmHg）	54.50±10.97	55.00±12.52
钠离子 Na⁺/（mmol/L）	143.38±2.02	141.42±4.33
钾离子 K⁺/（mmol/L）	4.51±0.28	4.06±0.64
氯离子 Cl^-/（mmol/L）	122.68±7.39	117.99±7.03
钙离子 Ca²⁺/（mmol/L）	1.13±0.10	1.14±0.07
红细胞压积 Hct/%	49.83±4.92^A	37.67±3.45^B
总二氧化碳 TCO₂/（mmol/L）	24.40±2.26^a	21.33±3.11^b
血红蛋白 Hb/（g/dL）	16.98±1.72^A	12.84±1.14^B
碳酸氢根 HCO₃^-/（mmol/L）	23.55±2.16	20.66±3.08
血中碱剩余 BE/（mmol/L）	3.17±1.34	3.17±1.89
氧饱和度 SvO₂/%	90.16±5.86	91.63±3.92

代谢物 Metabolites	变量投影重要度 VIP	P值 P-value	差异倍数FC	趋势Trend
2，4，6-三乙基-1，3，5-三聚硫代甲 2，4，6-triethyl-1，3，5-trithiane	2.3760	0.0001	1.3744	上调
3-氨基哌啶-2-酮 3-amino-2-piperidinone	2.2041	0.0001	0.4805	下调
八氢吡咯并［1，2-a］嘧啶 Octahydropyrrolo［1，2-a］pyrimidine	1.9827	0.0002	0.1513	下调
6-甲基蝶啶-2，4-二胺 6-methylpteridine-2，4-diamine	2.3008	0.0003	1.2909	上调
2-［4-（硫氧基）苯基］乙酸 2-［4-（sulfooxy）phenyl］acetic acid	2.4273	0.0003	1.2755	上调
甘胺酰-亮氨酸 Glycyl-leucine	1.8748	0.0003	0.4005	下调
马钱苷元 Loganetin	1.9983	0.0003	1.2315	上调
4-氨基-1-哌啶羧酸 4-amino-1-piperidinecarboxylic acid	1.8593	0.0003	0.3605	下调
2-氨基庚二酸 2-aminopimelic acid	2.3013	0.0004	0.7261	下调
氨基己酸 Aminocaproic acid	1.8567	0.0005	0.6540	下调
异丙基-β-D-硫代半乳糖苷 Isopropyl-beta-D-thiogalactopyranoside	2.1870	0.0008	1.3232	上调
6-顺式-二十二碳烯酰胺 6-cis-docosenamide	2.0952	0.0009	0.4456	下调
丙氨酸乳酸丙酮酸 Alanine lactate pyruvate	2.2152	0.0010	1.3760	上调
依西美坦 Exemestane	1.8318	0.0010	1.3586	上调
2-羟基己酸 2-hydroxycaproic acid	2.0974	0.0010	1.2133	上调
2-甲氧基-4-甲基苯酚 Creosol	1.8253	0.0011	1.2076	上调
白术内酯Ⅱ Atractylenolide Ⅱ	2.1406	0.0013	1.6185	上调
琥珀酰腺苷 Succinyladenosine	1.8547	0.0013	1.9650	上调
6-硫尿酸盐 6-thiourate	1.6895	0.0015	1.2690	上调
5-羟基吲哚-3-乙醇 5-hydroxytryptophol	2.1198	0.0016	4.6378	上调

代谢物Metabolites	变量投影重要度 VIP	P值 P-value	差异倍数 FC	趋势 Trend
别嘌呤醇核糖苷 Allopurinol riboside	2.1416	0.0003	1.7445	上调
N-磺酰氧基-PhIP N-sulfonyloxy-PhIP	2.3812	0.0004	5.5731	上调
4-羟基-3-甲氧基苯基乙二醇-4-硫酸钾盐 3-methoxy-4-hydroxyphenylglycol sulfate	1.7104	0.0004	2.2270	上调
2-甲鸟苷 N2-methylguanosine	2.0365	0.0006	1.5517	上调
鞘磷脂 Sphingomyelin	1.7497	0.0007	1.7190	上调
4-氮杂螺［双环［2.2.2］辛烷-2，2'-［1，4］恶唑烷］-5'-酮 4-Azaspiro［bicyclo［2.2.2］octane-2，2'-［1，4］oxazolidine］-5'-one	1.6836	0.0007	1.6386	上调
反式-乌头酸 Trans-aconitic acid	2.0426	0.0007	1.8028	上调
溶血磷酸酯 Lysophosphatidic acid	1.7385	0.0007	1.8393	上调
紫花前胡醇 Decursinol	1.7847	0.0009	0.3373	下调
β-L-岩藻糖-1-磷酸酯 Beta-L-fucose-1-phosphate	1.7468	0.0010	1.8657	上调
阿替洛辛 Altiloxin	1.9086	0.0011	1.6540	上调
野鸢尾黄素 Irigenin	1.4937	0.0011	0.3213	下调
十七烷酸/珠光脂酸 Heptadecanoic acid	1.7263	0.0011	0.5517	下调
（2S）-2-氨基-4-（2-氨基-4-氯苯基）-4-氧代丁酸（2S）-2-amino-4-（2-amino-4-chlorophenyl）-4-oxobutanoic acid	1.7373	0.0011	2.0131	上调
甲基丙二酸 Methylmalonic acid	1.5220	0.0011	1.5604	上调
紫质胆素原 Porphobilinogen	1.8592	0.0011	1.5314	上调
（-）-6-氯表儿茶素（-）-6-chloroepicatechin	1.7430	0.0011	1.7425	上调
十六碳烯酸（顺-9）/棕榈油酸 Palmitoleic acid	1.7861	0.0014	0.5123	下调
二十烯酸 Paullinic acid	1.8793	0.0014	0.3134	下调
十八碳烯酸（顺-6）/岩芹酸 Petroselinic acid	1.7771	0.0015	0.4686	下调