Sci Adv丨多组学图谱揭示规律运动人群外周血的代谢与免疫特征

规律运动被广泛证实可降低慢性疾病风险、增强抗感染能力、延缓衰老，是公共卫生价值较高的低成本健康干预方式。代谢与免疫是运动发挥健康益处的两大核心支柱，但运动如何在分子与细胞层面系统性地重塑人体代谢与免疫网络，尤其在自然人群中，仍缺乏深度证据。既往机制研究多来自动物模型或短期、严格控制的人群干预试验，与真实世界中长期自发形成的运动习惯存在差异；已有研究也多为单一分子或单一细胞类群的观测，尚未从系统层面刻画长期规律运动下免疫细胞亚群的异质性响应、细胞间互作，以及表观遗传调控与代谢变化之间的协同关系。

近日，华大生命科学研究院牵头建设的基因组多维解析技术全国重点实验室、华大运动联合国家骨科与运动康复临床医学研究中心、山西医科大学等机构在 Science Advances 发表题为Multi-omics Profiling Identifies Molecular and Cellular Signatures of Regular Exercise in Human Peripheral Blood 的研究论文。该研究依托中国人群免疫多组学图谱（CIMA）的开放数据开展再分析，整合血浆靶向代谢组、脂质组与外周血单个核细胞的单细胞转录组、单细胞染色质可及性测序（scATAC-seq）数据，绘制了规律运动人群的代谢与免疫特征图谱，并在单细胞分辨率上刻画了其表观遗传调控特征。

该研究未额外采集样本，而是从 CIMA 自然人群队列的 428 名受试者中，依据 WHO 身体活动指南筛选出 86 名符合条件者，分为规律运动组与久坐对照组，两组在年龄、饮食、生活习惯等基线特征上均衡，后续分析均校正了性别与 BMI 的混杂影响。研究覆盖 321 种血浆代谢物、718 种脂质，以及 131 万余个单细胞转录组和 64 万余个单细胞表观组数据，并结合细胞通讯分析解析免疫网络的整体变化。

在代谢层面，规律运动人群血浆中脂肪酸氧化关键中间产物显著升高，提示全身能量利用效率增强；同时甘油三酯及多种复杂脂质水平普遍降低，与血糖、血脂改善的临床表型相呼应。伴随能量代谢增强，内源性抗氧化防御体系同步升级，其中被报道为内源性运动模拟分子的甜菜碱水平也显著升高。

在免疫细胞层面，髓系细胞是运动调控的重要响应细胞。经典单核细胞、树突状细胞及 B 细胞的抗原加工与呈递通路显著上调，HLA 分子表达与对应调控区域的染色质开放程度同步增加；其中经典单核细胞的重塑最为显著，SPI1、IRF1 等关键转录因子共同构成调控网络，在提升抗原呈递能力的同时下调炎症与细胞应激程序，使抗原呈递细胞维持在更充分的准备状态。在体液免疫层面，规律运动未显著改变 B 细胞亚群比例，但通过染色质重塑上调了初始 B 细胞与转换记忆 B 细胞的抗原呈递相关通路，关键抗原呈递分子的表达与对应染色质可及性同步升高。

CD8⁺ 细胞毒性 T 细胞与成熟 NK 细胞则呈现出一致的表观遗传预激活特征：效应功能相关的染色质区域开放程度显著提升，TBX21、EOMES、RUNX3 等转录因子的结合基序可及性增强，下游细胞毒效应基因表达同步上调。这种改变并未导致免疫细胞过度活化，而是可能使其进入准备就绪的预激活状态，在遭遇病原体时可更快速启动效应程序；同时炎症与应激相关通路整体下调。

细胞通讯分析进一步展现了免疫网络的系统性重塑：规律运动显著增强了抗原呈递细胞向 T 细胞的 MHC-I/II 信号传导，NKT 细胞与细胞毒性 T 细胞向髓系细胞和 B 细胞传递的 IFN-γ 信号同步增强，共同推动 T 细胞活化与效应功能发挥；与之相对，以抵抗素、IL-6 为核心、由髓系细胞主导的促炎信号网络受到抑制。整体而言，规律运动增强了有效的免疫信号传递，同时抑制了慢性炎症信号。

从科学意义看，该研究提示长期规律运动的健康收益远不止热量消耗，而是伴随代谢重编程与免疫系统在表观遗传层面的多维度协同改变，为理解运动改善健康的分子基础提供了新的人群证据，也为识别运动适应的潜在生物标志物与调控通路提供了参考。

该研究的局限性在于本研究的运动水平基于问卷，缺乏客观设备监测；研究人群以年轻健康个体为主，结论向老年、患病群体推广需谨慎；研究为观察性设计，仅能提示关联，尚不能确立因果。未来仍需通过长期随访队列、可穿戴设备客观监测与干预性研究进一步验证，并探索不同人群的个性化运动方案。

基因组多维解析技术全国重点实验室刘传宇研究员、殷建华副研究员，国家骨科与运动康复临床医学研究中心尹鹏滨副主任医师，华大基因高鹏博士为该论文共同通讯作者。华中农业大学与华大生命科学研究院联合培养研究生宋薛梅、北京大学肿瘤医院吕景芝博士研究生、国家骨科与运动康复临床医学研究中心葛思良博士研究生为论文共同第一作者。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeh0260

制版人： 十一

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