運動康復療法在脊髓損傷（SCI）患者運動功能恢復中的積極作用已得到廣泛認可。特別是阻力運動在增強肌肉力量、協(xié)調(diào)性以及整體功能恢復方面表現(xiàn)出顯著效果。最新研究發(fā)現(xiàn)注射抗阻訓練小鼠的血漿后，脊髓損傷小鼠的運動功能顯著改善。運動后的血液究竟如何進行脊髓損傷修復呢？
2025年2月，上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院程林研究員團隊等在Genome Medicine（IF=10.4）在線發(fā)表了題為“Multi-omics uncovers immune-modulatory molecules in plasma contributing to resistance exercise-ameliorated locomotor disability after incomplete spinal cord injury”的研究成果。該研究利用血液多組學（PBMC轉(zhuǎn)錄組、血漿蛋白質(zhì)組、血漿代謝組）揭示阻力運動誘導的分子變化及其潛在的生物學機制，其中免疫調(diào)節(jié)是運動促進SCI康復的關鍵機制。
多維度數(shù)據(jù)整合：通過整合蛋白質(zhì)組、代謝組、轉(zhuǎn)錄組的多維度數(shù)據(jù)，從不同層面深入分析揭示了阻力運動促進不完全性SCI康復的關鍵機制：補體通路、體液免疫和脂質(zhì)代謝的協(xié)同作用。
臨床與動物模型結(jié)合：結(jié)合人體臨床試驗與小鼠模型，驗證阻力運動對SCI患者的康復效果。通過小鼠負重爬梯訓練進一步揭示了運動誘導的分子變化。此外，研究人員將來自運動小鼠的血漿通過靜脈注射到SCI雌性小鼠體內(nèi)，進行非急性期實驗。
等張運動更優(yōu)：等張運動（動態(tài)抗阻運動，如深蹲、推舉）比等長運動（靜態(tài)性訓練，肌肉靜態(tài)收縮，不引起關節(jié)活動）更能激活補體通路和血管生成相關分子，促進神經(jīng)保護和功能恢復。
研究人員基于數(shù)據(jù)獨立采集質(zhì)譜法（DIA-MS）血漿蛋白質(zhì)組學研究（去除TOP14種高豐度蛋白），共鑒定了788個蛋白質(zhì).。其中等長抗阻和等張抗阻兩組共有691種蛋白是相同的（圖2D）。結(jié)合臨床指標肌肉峰值扭矩、正常步行速度、TUG（計時起立行走測試）表現(xiàn)和FRT（功能性伸展測試），韋恩圖分析發(fā)現(xiàn)其中21種蛋白質(zhì)與三種運動功能重疊（圖2E）。通路富集分析顯示這些蛋白質(zhì)主要富集在補體激活和體液免疫反應通路（圖2F-I）。進一步分析運動前、后差異蛋白變化，顯示阻力運動在不完全性SCI患者中具有持續(xù)且時間依賴性的免疫調(diào)節(jié)作用。
圖2：阻力運動對運動功能的影響及其相關蛋白質(zhì)組研究
研究人員進一步明確等長阻力和等張阻力兩種運動方式引起的生理反應的相似或不同之處。兩種訓練誘導的蛋白質(zhì)變化呈正相關，表明其血漿蛋白質(zhì)反應具有一定相似性（圖3A）。等張運動組中有10種差異蛋白（DEPs）與運動功能變化相關，而等長運動組中僅鑒定出7種DEPs（圖3D），提示等張運動對不完全性SCI后運動功能的改善作用更顯著。功能富集分析顯示，等張運動相關的DEPs主要富集于補體激活和體液免疫反應通路，而等長運動相關的DEPs則更傾向于凝血通路（圖3E-F）。
圖3：不同阻力運動引起的差異蛋白質(zhì)組學變化
PBMC轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示等張運動傾向于激活單核細胞/巨噬細胞功能，而等長運動則更傾向于刺激中性粒細胞功能。因此，等張運動似乎更有利于激活先天免疫，與血漿蛋白質(zhì)組的發(fā)現(xiàn)一致。
為了模擬阻力運動的生理效應，一組野生型小鼠接受了為期4周的負重爬梯訓練。小鼠血漿蛋白質(zhì)組學分析共鑒定出1032種蛋白質(zhì)，結(jié)果顯示運動訓練誘導了血漿蛋白質(zhì)組的顯著變化（圖4E），上調(diào)的蛋白質(zhì)主要富集在免疫相關通路中，包括補體激活和B細胞受體信號通路(圖4F-I)，與SCI患者中觀察到的結(jié)果一致。PBMC和肌肉組織轉(zhuǎn)錄組學分析進一步證實了這些變化（圖4J），并揭示了與B細胞功能和體液免疫相關的基因表達上調(diào)。此外，運動還激活了與神經(jīng)再生相關的信號通路。
圖4：負重爬梯建模及運動誘導的免疫調(diào)節(jié)
研究人員對小鼠血漿代謝組進行了全面分析。PCA圖顯示運動后小鼠血漿代謝組存在顯著差異（圖5A）。進一步分析阻力運動誘導的免疫功能變化與代謝改變之間的關系，最終發(fā)現(xiàn)了七種代謝物與血漿蛋白質(zhì)組中差異表達的免疫球蛋白重鏈之間的強相關性（圖5H）。因此，運動訓練主要誘導了脂質(zhì)代謝物（尤其是溶血磷脂類物質(zhì)）的變化，這些脂質(zhì)代謝物與免疫分子之間存在強相關性，揭示了脂質(zhì)代謝與免疫調(diào)節(jié)之間的復雜相互作用。
圖5：抗阻運動反應前后的血漿代謝組學分析
運動后的血漿是否可以模擬抗阻運動在促進脊髓損傷后運動功能恢復中的治療效果？為了驗證這一假設，研究人員建立SCI小鼠模型（圖6A），從脊髓損傷后第14天開始分別注射正常小鼠運動組血漿和久坐組血漿，行為學測試以及組織病理學分析均顯示注射運動組血漿的SCI小鼠表現(xiàn)出更好的運動功能恢復（圖6B-G），且顯著改善脫髓鞘和神經(jīng)元損傷(圖6H-K)。進一步探究運動誘導的免疫細胞變化是否也具有治療作用，然而，當研究人員將運動組和久坐組的PBMC注射到SCI小鼠體內(nèi)時，運動組PBMC并未表現(xiàn)出顯著的治療效果。
圖6：抗阻運動血漿促進非急性期SCI后的運動功能恢復
該研究通過多組學研究闡明了與阻力運動療法相關的分子改變機制。并且阻力運動誘導的血漿直接發(fā)揮了神經(jīng)保護作用，減少脫髓鞘和抑制神經(jīng)元凋亡，有助于脊髓修復，為開發(fā)基于運動模擬劑治療SCI患者提供了科學依據(jù)
@2024北京青蓮百奧生物科技有限公司 京ICP備17052224號
