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在這個快節(jié)奏的時代，健康已成為全民熱議的話題，而運動作為不打針不吃藥、且終生受益的良方，一直廣受推崇。

以往研究已分別從轉錄組學、表觀基因組學、蛋白質組學和代謝組學等各種“組學”平臺證實，運動幾乎可以影響人體內所有的器官系統(tǒng)[1]，其強大的功效包括延緩衰老、增強免疫力、降低全因死亡以及癌癥風險、減少心臟代謝和神經系統(tǒng)疾病等等。

然而，迄今為止的研究通常僅在某個特定時刻覆蓋一兩個組學領域，并且傾向于側重單一性別和組織，例如運動對男性或女性骨骼肌、心臟或血液的影響，這也導致我們仍缺乏能全面理解運動訓練誘導的適應性分子變化。

為滿足這一需求，近期，來自美國斯坦福大學、麻省理工學院和哈佛大學等的研究人員就深入探索了「耐力訓練」對身體多層面的影響，揭示了運動帶來的不僅僅是體形的變化，更是一場細胞級的革命！本研究發(fā)表于Nature雜志，題為 Temporal dynamics of the multi-omic response to endurance exercise training 。（文章稍長，請耐心閱讀哦~）

01

9,466次試驗，涉及19種組織和25種分子平臺

本研究由MoTrPAC研究小組進行，實驗對象是六月齡的雄性和雌性Fischer 344大鼠，這些大鼠被安排進行為期1、2、4或8周的跑步機耐力訓練，并分別在最后一次訓練的48小時后收集樣本（血液、血漿、胃腸肌、心臟、肝臟、白色脂肪組織、腎臟、肺部、棕色脂肪組織、海馬區(qū)等）。同時，本研究設定性別匹配的久坐未訓練大鼠作為對照組。

研究人員分別從基因組學、蛋白質組學、代謝組學以及蛋白質免疫測定技術等分析手段出發(fā)，總共進行了9,466次試驗，涉及19種組織和25種分子平臺。以上所有的數(shù)據(jù)和分析結果均存儲在公共數(shù)據(jù)庫中，供公眾訪問和進一步研究（https://motrpac-data.org/）。

02

多個組織耐力訓練反應分析

在深入探究多種組織對訓練反應的獨特特性時，科研團隊對六種核心組織進行了細致的分子層面剖析：腓腸?。ㄐ⊥燃∪獾闹饕M成部分）、心臟、肝臟、白色脂肪組織、肺和腎臟。這一系列組織涵蓋了人體主要的功能系統(tǒng)，從能量生產到代謝調控，再到免疫防御。通過這一研究，共識別出7,115個獨特的基因，它們在訓練響應中展現(xiàn)出活躍的變化。

令人矚目的是，超過三分之二的這些基因表現(xiàn)出了組織特異性，意味著它們的響應模式在特定組織中獨具特色。白色脂肪組織在這之中脫穎而出，擁有最多的特異性基因，這一現(xiàn)象暗示了脂肪組織在耐力訓練中扮演著一個復雜而關鍵的角色，它不僅負責能量的存儲與釋放，還在運動適應過程中承擔著更為精細的調節(jié)任務。

更進一步，研究者們揭示了2,359個基因在至少兩種組織中展現(xiàn)了差異化的特征，這表明了分子適應性變化在不同組織間的交疊和協(xié)同。在這之中，肺和白色脂肪組織之間共享了最多的一組獨特基因，共計249個，這些基因顯著富集于免疫相關的生物途徑中。

這一發(fā)現(xiàn)提示我們，運動不僅強化了肌肉和心肺功能，還深刻地影響著免疫系統(tǒng)的布局與運作，尤其是在促進肺部的抗炎狀態(tài)和脂肪組織中的免疫細胞動員方面，展現(xiàn)了運動對整體健康維護的多維度貢獻。

△ 多組織對耐力運動訓練

尤為值得一提的是，研究精確定位了22個基因，它們在全部六種組織中均呈現(xiàn)出訓練調節(jié)的跡象，尤其與熱休克反應密切相關。這些基因的普遍響應，例如熱休克蛋白家族成員HSPA1B和HSP90AA1的顯著上調，凸顯了運動作為一種全身性刺激，能夠激活機體廣泛的保護機制。

利用蛋白組、轉錄組數(shù)據(jù)，比較不同組織中顯著富集的轉錄因子，研究人員觀察到，血液中與造血相關的轉錄因子GABPA、ETS1、KLF3和ZNF143顯著富集，這些轉錄因子調控著血細胞的生成與成熟，進而影響著整個機體的循環(huán)健康與免疫響應。這暗示了耐力訓練不僅增強了肌肉與心肺功能，還可能通過優(yōu)化造血環(huán)境，間接提升了全身的免疫狀態(tài)與抗病能力。

在心臟和骨骼肌這兩個直接參與運動的“前線”組織中，則出現(xiàn)了與肌肉生長和功能密切相關的Mef2家族轉錄因子基序的富集。Mef2家族，特別是MEF2C，作為肌肉發(fā)育與維持的核心調控者，其活性的增強預示著訓練對肌肉纖維的重塑與強化，從而支持了更高強度的體力活動。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，在肝臟中，與再生相關的調控因子EGFR1、IGF和HGF的磷酸化水平上升，而這些因子正是細胞增殖與修復的關鍵驅動力。

△ 耐力訓練調節(jié)的信號通路

03

研究結果的一致性

研究人員將結果與現(xiàn)有的運動研究和疾病本體論注釋相結合，系統(tǒng)地評估了數(shù)據(jù)的轉化價值，最終結果支持大鼠數(shù)據(jù)與人類研究的高度一致性及其與人類疾病的相關性。

04

運動訓練反應：時間和性別的差異

研究發(fā)現(xiàn)，許多組織在其訓練反應中顯示了性別差異：在8周的訓練調節(jié)特征中58%表現(xiàn)出性別分化。在訓練的第1-2周，雌鼠和雄鼠的小腸和血漿已經有較多的變化；而棕色和白色脂肪組織中的分別上調和下調的特征僅在第8周才能觀察到。

對于腎上腺組織，雌鼠和雄鼠在第1周時就可以觀察到最大的相反的差異特征；而其他組織，比如橫紋肌肌肉組織（腓腸肌、股外側肌和心臟）則具有相對一致性的上調特征。促炎細胞因子等特異性細胞因子在組織中也表現(xiàn)出與性別相關的變化，例如雌鼠會在第1-2周受到差異性調節(jié)，而雄鼠則是在第4-8周。

總體上，研究數(shù)據(jù)表明了運動對人體的影響可能存在著性別差異。

△ 耐力訓練反應的性別差異

05

運動對于肝臟的“塑造”

最后，研究人員總結了代謝組學和非代謝組學數(shù)據(jù)集的生物體代謝變化，發(fā)現(xiàn)肝臟中顯著富集的代謝物種類最多，其次是心臟、肺和海馬體。

聚焦于肝臟，研究者們發(fā)現(xiàn)了一系列引人注目的代謝模式轉變。磷脂酰膽堿的含量升高，預示著細胞膜的流動性與穩(wěn)定性得到了加強，這是肝臟在應對運動負荷時所采取的一種保護策略。與此同時，三酰甘油的減少則標志著脂肪分解活動的增強，這不僅有助于減輕肝臟負擔，也為身體其他部位提供了更多的能量來源。更為有趣的是，過氧化物酶體的蛋白質豐度與乙?；潭染兴嵘?/strong>，這些微小但至關重要的細胞器，在脂質代謝過程中扮演著核心角色，它們的活躍表明了肝臟正積極調整自身功能，以適應運動帶來的代謝挑戰(zhàn)。

總之，這些分子級的適應與變化，不僅僅是對運動刺激的即時反應，更是機體在長期運動訓練中逐步進化和完善的結果。

△ 耐力訓練反應引起的新陳代謝變化

這項研究涵蓋了19種組織、25種分子平臺和4個訓練時間點的9,466項檢測，發(fā)現(xiàn)了數(shù)以千計的共享和組織特異性分子改變，并在多個組織中發(fā)現(xiàn)了性別差異。

整體而言，研究突顯了多組學方法揭示的獨特訓練反應，可為未來有關運動如何改善全身和特定組織健康的假設驅動研究提供支持。

總而言之，適當?shù)倪\動訓練對身體健康益處多多，大家趕緊動起來吧！

撰文 | lcc、M 編輯 | lcc

參考文獻：

[1] Pedersen BK, Saltin B. Exercise as medicine - evidence for prescribing exercise as therapy in 26 different chronic diseases. Scand J Med Sci Sports. 2015;25 Suppl 3:1-72. doi:10.1111/sms.12581

[2] MoTrPAC Study Group; Lead Analysts; MoTrPAC Study Group. Temporal dynamics of the multi-omic response to endurance exercise training. Nature. 2024;629(8010):174-183. doi:10.1038/s41586-023-06877-w

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網址: 新研究表明：運動能重塑我們的身體，僅需8周就能由內而外的改變！ http://m.u1s5d6.cn/newsview221108.html