慢性运动22组织多组学图谱绘制
Multi-omics atlas of chronic exercise
研究人员构建了一份覆盖22个组织的慢性运动多组学图谱,刻画了组织、性别与时间依赖的分子适应。骨骼肌中观察到细胞类型特异的表观遗传重塑,跨组织层面则呈现转录、表观、蛋白与代谢的协同重编程。论文链接 https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)01185-2
运动训练如何在分子层面重塑机体,这一问题的答案长期以骨骼肌为中心:急性运动通过神经、机械、代谢与激素信号激活复杂的转导网络,反复叠加后重塑肌肉的体积、力量、耐力与收缩速度 [1]。其中研究最为透彻的节点是转录共激活因子PGC-1α——人体实验显示,急性运动后其转录激活在2小时内达到峰值,且训练侧肢体的反应反而更强 [2];代谢扰动本身也足以影响其mRNA表达 [3];由它串起的线粒体生物发生则被视为耐力适应、抗疲劳能力提升的功能基石 [6]。不过,这套经典叙事大多停留在单一组织、单一基因或单一分子层面。近年组学开始拓宽视野:大鼠皮下白色脂肪的多组学分析揭示,久坐状态与训练响应都存在深刻的性别二态 [4];单细胞分辨率研究又提示,以间充质干细胞为代表的特定细胞类型是运动与肥胖相反效应的交汇枢纽 [5];人类骨骼肌转录组在2020年已有整合66个已发表数据集的分析[7],2024年还出现了运动训练线粒体响应的多组织、多组学时间图谱[8]。但运动终究是全身性刺激,多组织、多层组学如何随时间与性别协同变化,一直缺少系统刻画。
新报道的这项工作正面切入这一尺度:研究者构建了覆盖22个组织的慢性运动多组学图谱,同时纳入转录组、表观基因组、蛋白质组与代谢组四个层面,系统刻画了依组织、性别与时间而异的分子适应,并在骨骼肌中鉴定出细胞类型特异的表观遗传重塑。其传递的整体图景很明确:慢性运动引起的是跨越全身、多分子层级彼此协调的重塑,而非某一组织、某一层面的孤立变化。
放在既有认识中看,这份图谱的推进在于坐标系的全面扩展。经典框架围绕骨骼肌内“急性信号—基因响应”的链条展开 [1][2],新工作把同一问题放到22个组织的全身背景下考察;性别差异此前主要在单一脂肪组织中被刻画 [4],如今被纳入跨组织的比较;细胞类型异质性过去多在转录组与细胞间互作层面讨论 [5],这里则落实为骨骼肌中可测量的表观遗传重塑。当组织、性别与时间三个维度被放进同一张图谱,“全身协调适应”便从一种修辞变成了可以逐项核对的观测。
当然,消息本身仍是提纲式的:运动方案、物种与样本规模等关键细节尚待论文全文披露;更重要的是,图谱揭示的是共变的关联而非因果——哪些分子改变真正驱动表型适应、性别与时间依赖的差异由何种机制产生,仍是这个由急性响应研究奠基的领域悬而未决的老问题 [1]。
- 1.Molecular responses to acute exercise and their relevance for adaptations in skeletal muscle to exercise training · Physiol Rev 2023
- 2.Exercise induces transient transcriptional activation of the PGC-1alpha gene in human skeletal muscle · J Physiol 2003
- 3.PGC-1alpha mRNA expression is influenced by metabolic perturbation in exercising human skeletal muscle · J Appl Physiol (1985) 2004
- 4.Sexual dimorphism and the multi-omic response to exercise training in rat subcutaneous white adipose tissue · Nat Metab 2024
- 5.Single-cell dissection of the obesity-exercise axis in adipose-muscle tissues implies a critical role for mesenchymal stem cells · Cell Metab 2022
- 6.Coordination of metabolic plasticity in skeletal muscle · J Exp Biol 2006
- 7.Transcriptomic profiling of skeletal muscle adaptations to ... · nature.com 2026
- 8.The mitochondrial multi-omic response to exercise training ... · sciencedirect.com 2026
该图谱在22个组织中刻画了慢性运动引发的转录、表观、蛋白与代谢重塑,为后续运动分子机制与跨组织研究提供了一份多组学参考。
来源:Cell · cell.com