不同强度耐力运动对腹部皮下脂肪组织分子响应的差异性影响及其机制研究

【编辑推荐】本研究首次系统比较低（LOW）、中（MOD）、高（HIGH）强度耐力运动对腹部皮下脂肪组织（aSAT）转录组的急性调控作用。发现高强度运动特异性上调血管生成（Angiogenesis）和胰岛素信号通路，中低强度则激活细胞外基质（ECM）重塑和氧化磷酸化（Oxidative Phosphorylation）通路。运动强度通过差异化调控脂肪细胞亚群和炎症反应，为运动处方优化提供分子依据。

　　

研究背景与目的

规律运动对心血管代谢健康的益处已被广泛证实，但其具体机制尚未完全阐明。现有研究多聚焦骨骼肌适应性变化，而对脂肪组织特别是腹部皮下脂肪组织（abdominal subcutaneous adipose tissue, aSAT）在运动应答中的作用认知有限。本研究旨在探究低强度持续运动（LOW）、中强度持续运动（MOD）和高强度间歇运动（HIGH）三种常见运动模式对aSAT转录组的急性影响，揭示运动强度特异性分子响应机制。

研究方法设计

研究纳入45名规律运动的健康成年人，随机分为三组：LOW组（60分钟，30% VO₂max）、MOD组（45分钟，65% VO₂max）和HIGH组（10×1分钟间歇，90% VO₂max）。在运动前和运动后1.5小时采集aSAT活检样本进行批量RNA测序和靶向蛋白质免疫分析。采用加权基因共表达网络分析（WGCNA）和细胞类型富集分析等多维度生物信息学方法解析数据。

转录组响应特征

高强度运动（HIGH）显著上调血管生成、蛋白质分泌和胰岛素信号通路相关基因，而中低强度运动（MOD/LOW）主要激活细胞外基质（ECM）重塑、核糖体生物合成和氧化磷酸化通路。值得注意的是，三组运动均引起昼夜节律核心基因的同步调控：核受体NR1D1（Rev-Erbα）表达显著抑制，而烟酰胺磷酸核糖基转移酶（NAMPT）表达普遍上调。主成分分析显示HIGH组转录响应模式与MOD/LOW组显著分离。

信号通路与蛋白磷酸化

蛋白质免疫印迹分析发现，所有运动组均引起细胞外信号调节激酶（ERK）磷酸化水平降低，而P38丝裂原活化蛋白激酶（P38 MAPK）、信号转导与转录激活因子3（STAT3）和激素敏感性脂肪酶（HSL）的磷酸化状态未发生显著改变。这表明运动可能通过ERK信号通路调控脂肪细胞增殖与分化早期过程。

细胞类型特异性响应

通过整合单细胞RNA测序数据进行的反卷积分析显示，运动后aSAT中巨噬细胞比例显著增加（主要效应时间P=0.010），而抗氧化特性突出的脂肪细胞亚型（Adipocyte 1）比例降低。高强度运动特异性促进浸润性间充质免疫细胞（巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞）标记基因表达，提示炎症响应具有强度依赖性特征。

循环因子变化特征

经血浆体积校正后，仅白细胞介素10（IL10）浓度在运动后显著升高（主要效应时间P=0.025）。而未校正数据中白细胞介素1β（IL1β）、干扰素γ（IFNγ）和肿瘤坏死因子α（TNFα）等促炎因子浓度均升高，表明运动引起的血液浓缩效应是循环因子浓度变化的主要影响因素。儿茶酚胺和乳酸浓度在高强度运动中呈现显著峰值响应。

网络分析与临床关联

WGCNA鉴定出16个共表达模块，其中ME1模块（线粒体功能相关）与女性性别和较低腰围显著负相关，而ME8模块（炎症相关）与肥胖指标和空腹血糖正相关。模块特征基因变化与循环细胞因子浓度变化存在显著相关性，如ME3模块变化与去甲肾上腺素Δ正相关（P=0.030），与IL10Δ负相关（P<0.001）。

机制与意义探讨

运动诱导的NR1D1抑制可能通过减轻脂肪组织纤维化和巨噬细胞浸润改善代谢功能，这与敲除NR1D1小鼠在高脂饮食下仍保持胰岛素敏感性的现象相吻合。不同强度运动通过差异化调控免疫细胞激活、血管生成和代谢通路，可能共同促进aSAT的健康重塑。高强度运动引发的急性炎症反应可能是组织修复和适应性变化的前奏，而中低强度运动对氧化磷酸化的持续激活有助于代谢功能改善。

研究局限性

本研究未设置非运动对照组，无法完全排除空腹或昼夜节律对结果的影响。三种运动模式在持续时间能量消耗上未匹配，高强度运动的非稳态特性可能单独贡献部分效应。单时间点采样（运动后1.5小时）可能未能捕获更持续的动态响应过程。

结论与展望

不同强度耐力运动通过强度特异性转录调控机制诱导aSAT急性分子响应。高强度运动优先激活炎症和血管生成通路，中低强度运动侧重调控蛋白质翻译和能量代谢。这些急性响应可能是运动训练长期适应性的分子基础，为精准化运动处方设计提供重要理论依据。后续研究需结合多时间点采样和功能验证实验深入解析关键信号通路的生理意义。