Genome Med | 爬楼梯、练大腿！简单动作大作用！瑞金医院多组学揭秘：4 周抗阻运动可助力脊髓损伤者运动功能恢复

20位参与运动训练的不完全性SCI患者被随机分为等长抗阻运动组和等张抗阻运动组，进行为期4周的干预；负重攀爬梯的野生小鼠；SCI小鼠模型

研究团队首先证明了抗阻运动可改善不完全性SCI患者的肌肉力量以及行走和平衡能力。为了系统分析与运动功能变化相关的潜在血液物质，对血浆进行了蛋白质组学分析，并找到了与股四头肌的峰值扭矩、正常步行速度、TUG和FRT表现相关的蛋白。这些临床表现共有的相关蛋白在GO分析中富集到了体液免疫反应和补体激活通路，说明参与补体激活和体液免疫反应的蛋白质在不完全性SCI患者运动功能恢复中提供了支持。

此外，分析了抗阻运动之后相比于基线的差异蛋白，发现其功能仍主要富集在补体激活、凝血和体液免疫反应相关的关键生物学过程，GSEA分析也证实了这一结果。研究团队使用模糊c-means方法对基线、运动2周和运动4周的血浆蛋白进行聚类，共分为四个簇。其中持续上调的簇2表现出与急性炎症反应、补体激活和轴突发生调节相关的通路富集。这一发现支持了抗阻运动对不完全性SCI患者发挥持续和时间依赖性免疫调节作用的观点。

研究团队在最开始的临床观察中发现等长运动和等张运动对运动功能的恢复存在差异，因此进一步分析了血浆蛋白对两种运动方式的反应是否具有异同。其中，等长运动产生的57个差异蛋白与等张运动产生的52个差异蛋白仅有11个是重叠的。此外，等长运动有7个差异蛋白与运动功能的变化相关，而等张运动有10个差异蛋白与运动功能相关。这些结果表明等张运动对不完全性SCI患者的运动功能改善有着更显著的影响。

等张运动反应性差异蛋白往往富集在与补体激活和体液免疫反应相关的途径中，而等长运动反应性差异蛋白更有可能富集在凝血途径中。GSEA分析进一步证实了两种不同抗阻运动模式诱导的独特途径富集。

研究团队对野生型小鼠进行了为期4周的负重爬梯训练以模拟临床抗阻运动的生理效应。在血浆蛋白质组学数据中，与久坐组相比，训练组的反应蛋白在免疫相关途径中富集。其中五种免疫球蛋白是相关途径的关键蛋白，且可能参与与其它差异蛋白的协调变化。此外，在PBMC的转录组数据中，上调的差异基因主要参与了体液免疫和补体激活，这与小鼠的血浆蛋白质组结论一致。GSEA分析进一步强调了血浆蛋白组和PBMC转录组之间的一致性，并强调了免疫相关通路响应抗阻运动的稳健性。

由于代谢物的变化是运动生理反应的一个重要方面，因此研究团队分析了抗阻运动后血浆代谢组的变化。与久坐组相比，训练组小鼠的血浆共产生了79种差异代谢物，其中大部分为脂质相关分子，且溶血甘油磷脂表现突出。为了深入地研究免疫功能的变化与抗阻运动引起的代谢改变之间的关系，研究团队分析了与血浆蛋白组中免疫球蛋白相关的七种代谢物，其中五种为脂质分子。总体而言，短期的抗阻运动主要引起脂质代谢的改变，特别是溶血甘油磷脂。

鉴于临床抗阻运动和小鼠负重爬梯实验中血浆蛋白组结果聚焦在全身的免疫微环境改变，研究团队假设运动后的血浆可以复现抗阻运动在促进SCI后运动功能的恢复效果。通过构建SCI小鼠模型，并将运动及久坐小鼠的血浆对SCI小鼠进行注射以观察干预后的小鼠运动功能恢复情况。发现相比于久坐组，用运动小鼠血浆干预的SCI小鼠在整个研究过程中表现出更好的运动性能。

在脊髓组织的组织病理学检测中，运动小鼠血浆干预的SCI小鼠脊髓损伤后脊髓病变区域表现出减少的空泡化和增强的髓鞘保存，且尼氏小体数量方面表现出显着恢复。总的来说，抗阻运动血浆通过减少脱髓鞘和抑制神经元凋亡直接赋予神经保护，这有望成为促进SCI后运动功能恢复的潜在治疗方法。

该研究阐明了与抗阻运动疗法相关的分子改变，促进不完全性SCI后运动功能的恢复。此外，证明了通过运动血浆注射提供的直接神经保护作用有助于脊髓修复。血浆中观察到的神经保护作用的主要成分可能是免疫调节因子，但这需要进一步的实验验证。