北京
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运动是良药。
早有研究表明，长期规律运动与全因死亡风险降低有关，对代谢和心血管健康非常有益。然而运动具体如何影响人体各个器官，在不同性别和昼夜节律背景下又会发生什么样的改变，我们还不得而知。
近期，《细胞》杂志发表了来自索尔克生物研究所科研团队的论文，研究者们构建了22种组织和血浆的长期运动多组学图谱，首次在单细胞核分辨率下揭示了长期运动诱导的DNA甲基化与转录重塑，并开发了跨物种通用的51基因预测模型。
研究者在小鼠中开展实验，首先对小鼠进行为期8周的自愿跑轮运动干预，并分别在小鼠的休息期（ZT4）和活跃期（ZT16）采集组织样本用于分析。
多组学分析显示，48.5%的基因在至少一种组织中发生差异表达。骨骼肌的分子响应最为剧烈，且改变幅度与承受的生物力学载荷直接相关：承重最大的大腿、小腿肌群的差异表达基因（DEGs）均超过4000个。令人意外的是，高度氧化型的比目鱼肌（SOL）展现出独特的线粒体氧化磷酸化通路下调，而糖酵解型肌肉则普遍上调线粒体氧化磷酸化通路。
大多数骨骼肌和心脏在活跃期的转录响应更强，下丘脑、肾脏和肺则在休息期表现出更显著的分子改变。尽管运动改变的基因方向基本一致，但雌性小鼠在肌肉、肝脏和心脏中展现出更广泛的核糖体与蛋白酶体基因下调，提示雌性在耐力运动中具有更高的蛋白质保存能力与脂质利用偏好。
单细胞核分析证实，慢性耐力运动促使肌核发生快糖酵解型（Type IIB）向快氧化型（Type IIA/IIX）的细胞类型转换，同时伴随纤维/脂肪生成祖细胞（FAPs）的扩增。转录因子网络整合表明，Tead1、Esrrg、Mef2c与Myog等核心转录因子及其结合位点的甲基化重构，精准驱动了肌纤维的氧化型重塑与能量代谢适应。
研究团队在168份肌肉转录组中提取出一个由51个基因构成的布尔分类器，该模型在区分运动与久坐状态时ROC-AUC达到了0.97。在涵盖啮齿类动物与人类的26个独立数据集中进行测试，该模型都保持了稳健的预测能力。
该研究首次在全身多器官及单细胞核表观遗传维度，阐明了运动对血管生成、线粒体生成及细胞间通讯的分子网络，为运动模拟药物的开发提供了潜在靶点库，并为针对不同性别、时段的个性化运动处方制定奠定了理论基础。
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参考资料：
[1]Maier, Geraldine, et al. "Multi-omics Atlas of Chronic Exercise." Cell, vol. 190, 7 Jan. 2027, pp. 1–27, https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.09.044.
本文作者丨代丝雨
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