Nature：全面揭示运动有益健康的分子机制

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

经常运动锻炼能带来广泛的健康益处，包括降低全因死亡风险，以及心血管代谢疾病、神经系统疾病、癌症及其他疾病风险。 运动在改善健康或降低疾病风险方面影响几乎所有器官系统，其有益效应来自许多组织和器官系统内和跨系统的细胞和分子适应。包括转录组学、表观基因组学、蛋白质组学和代谢组学在内的各种组学平台已被用于研究这些影响。然而，迄今为止的研究工作通常在单个时间点覆盖一到两个基因组，偏向于一种性别，且经常关注单个组织，最常见的是骨骼肌、心脏或血液，很少有研究考虑其他组织。

因此，我们需要一个全面的、全生物组的、多组学的运动效应图谱来理解运动锻炼诱导适应性的分子基础。 为了满足这一需求，研究人员建立了体育活动分子传感器联盟（MoTrPAC），在动物模型的广泛组织以及人类的骨骼肌、脂肪和血液中构建运动响应的分子图谱。

2024年5月1日，体育活动分子传感器联盟（MoTrPAC）在Nature期刊发表了题为： Temporal dynamics of the multi-omic response to endurance exercise training 的研究论文。

该研究首次在雄性和雌性大鼠中绘制了耐力运动训练的时间效应的全生物组分子图谱，从中识别出运动锻炼相关的数千种共享的和组织特异性的分子变化，并在多个组织中发现了性别差异。 这些研究结果或为运动锻炼如何影响健康与疾病提供了新认知。

定期运动有助于促进全身健康并预防疾病，但其潜在的分子机制尚未完全阐明。

在这行研究中，研究团队研究了8周的跑步机耐力训练使雄性和雌性大鼠器官发生的生物分子变化。在大鼠训练期间的不同时间点，采集了18个器官和实体组织、血浆和全血样本，进行了转录组、蛋白质组、代谢组、脂质组、磷酸蛋白质组、乙酰化蛋白质组、泛素化蛋白质组、表观遗传组和免疫组的分析，这些数据涵盖了19种组织、25种分子平台和4个训练时间点，共进行了9466次检测， 从中鉴定出因运动锻炼产生的多个分子变化，包括对免疫、代谢、应激响应和线粒体通路的普遍调节。该研究在多个组织和部分器官（例如皮下脂肪和肾上腺）中发现了这些响应的性别差异，例如在肾上腺中，运动锻炼导致雌性大鼠的基因下调，但导致雄性大鼠的基因上调，还发现了这些基因与激素通路之间的关联。

总的来说，该研究识别出数千种共享的和组织特异性的分子变化，在多个组织中发现了性别差异。时间跨度和多组织分析揭示了耐力训练适应性反应的广泛生物学见解，包括对免疫、代谢、应激反应和线粒体途径的广泛调节。运动锻炼带来的许多变化与人类健康有关，包括非酒精性脂肪性肝病、炎症性肠病、心血管健康和组织损伤与恢复。

该研究中所提供的数据和分析将作为宝贵的资源，用于理解和探索耐力训练的多组织分子效应，并已在公共存储库 （https：//motrpac-data.org/） 中公开发布。

就在同一天，体育活动分子传感器联盟（MoTrPAC） 还在Nature Metabolism和Nature Communications期刊发表了两篇论文。分别揭示了大鼠皮下白色脂肪组织对运动锻炼的性别差异和多组学响应，以及运动对复杂性状遗传相关基因调控的影响。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06877-w

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45966-w

https://www.nature.com/articles/s42255-023-00959-9