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Nature：全面揭示運動有益健康的分子機制

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月14日 15:47

原創(chuàng) 生物世界生物世界

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

經(jīng)常運動鍛煉能帶來廣泛的健康益處，包括降低全因死亡風險，以及心血管代謝疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、癌癥及其他疾病風險。運動在改善健康或降低疾病風險方面影響幾乎所有器官系統(tǒng)，其有益效應來自許多組織和器官系統(tǒng)內(nèi)和跨系統(tǒng)的細胞和分子適應。包括轉(zhuǎn)錄組學、表觀基因組學、蛋白質(zhì)組學和代謝組學在內(nèi)的各種組學平臺已被用于研究這些影響。然而，迄今為止的研究工作通常在單個時間點覆蓋一到兩個基因組，偏向于一種性別，且經(jīng)常關注單個組織，最常見的是骨骼肌、心臟或血液，很少有研究考慮其他組織。

因此，我們需要一個全面的、全生物組的、多組學的運動效應圖譜來理解運動鍛煉誘導適應性的分子基礎。為了滿足這一需求，研究人員建立了體育活動分子傳感器聯(lián)盟（MoTrPAC），在動物模型的廣泛組織以及人類的骨骼肌、脂肪和血液中構(gòu)建運動響應的分子圖譜。

2024年5月1日，體育活動分子傳感器聯(lián)盟（MoTrPAC）在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Temporal dynamics of the multi-omic response to endurance exercise training 的研究論文。

該研究首次在雄性和雌性大鼠中繪制了耐力運動訓練的時間效應的全生物組分子圖譜，從中識別出運動鍛煉相關的數(shù)千種共享的和組織特異性的分子變化，并在多個組織中發(fā)現(xiàn)了性別差異。這些研究結(jié)果或為運動鍛煉如何影響健康與疾病提供了新認知。

定期運動有助于促進全身健康并預防疾病，但其潛在的分子機制尚未完全闡明。

在這行研究中，研究團隊研究了8周的跑步機耐力訓練使雄性和雌性大鼠器官發(fā)生的生物分子變化。在大鼠訓練期間的不同時間點，采集了18個器官和實體組織、血漿和全血樣本，進行了轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組、脂質(zhì)組、磷酸蛋白質(zhì)組、乙?；鞍踪|(zhì)組、泛素化蛋白質(zhì)組、表觀遺傳組和免疫組的分析，這些數(shù)據(jù)涵蓋了19種組織、25種分子平臺和4個訓練時間點，共進行了9466次檢測，從中鑒定出因運動鍛煉產(chǎn)生的多個分子變化，包括對免疫、代謝、應激響應和線粒體通路的普遍調(diào)節(jié)。該研究在多個組織和部分器官（例如皮下脂肪和腎上腺）中發(fā)現(xiàn)了這些響應的性別差異，例如在腎上腺中，運動鍛煉導致雌性大鼠的基因下調(diào)，但導致雄性大鼠的基因上調(diào)，還發(fā)現(xiàn)了這些基因與激素通路之間的關聯(lián)。

總的來說，該研究識別出數(shù)千種共享的和組織特異性的分子變化，在多個組織中發(fā)現(xiàn)了性別差異。時間跨度和多組織分析揭示了耐力訓練適應性反應的廣泛生物學見解，包括對免疫、代謝、應激反應和線粒體途徑的廣泛調(diào)節(jié)。運動鍛煉帶來的許多變化與人類健康有關，包括非酒精性脂肪性肝病、炎癥性腸病、心血管健康和組織損傷與恢復。

該研究中所提供的數(shù)據(jù)和分析將作為寶貴的資源，用于理解和探索耐力訓練的多組織分子效應，并已在公共存儲庫（https：//motrpac-data.org/）中公開發(fā)布。

就在同一天，體育活動分子傳感器聯(lián)盟（MoTrPAC）還在 Nature Metabolism 和 Nature Communications 期刊發(fā)表了兩篇論文。分別揭示了大鼠皮下白色脂肪組織對運動鍛煉的性別差異和多組學響應，以及運動對復雜性狀遺傳相關基因調(diào)控的影響。