抵抗运动训练对不同年龄段男性骨骼肌的影响：转录组学的新发现

为探究抗阻运动训练对转录组的影响，研究人员对年轻和老年男性研究，发现训练可改变转录组，有重要意义。

　　在人口老龄化加剧的当下，老年人的健康问题愈发受到关注。肌肉减少症（Sarcopenia）作为一种与年龄相关的骨骼肌疾病，其特征为骨骼肌质量、力量和功能的逐渐丧失，严重影响着老年人的生活质量，增加了他们跌倒、骨折、残疾甚至死亡的风险，给社会和家庭带来了沉重的负担。目前，抵抗运动训练（Resistance exercise training）被认为是改善肌肉力量、减缓肌肉减少症进展的有效干预措施，但不同年龄人群对其反应存在差异，且背后的分子机制尚不清楚。因此，深入探究抵抗运动训练对不同年龄人群骨骼肌转录组的影响，对于优化运动干预策略、促进老年人健康具有重要意义。

为了揭开这一谜团，来自美国德克萨斯大学医学分校（University of Texas Medical Branch）、德克萨斯大学健康科学中心圣安东尼奥分校（University of Texas Health Science Center at San Antonio）等多个机构的研究人员开展了一项研究。该研究成果发表在《GeroScience》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，他们从两项先前在德克萨斯大学医学分校进行的抵抗运动研究中收集数据，招募了 8 名年轻男性（24±3.3 岁）和 10 名老年男性（72±4.9 岁）作为研究对象。在研究过程中，对参与者进行了全面的身体评估，包括双能 X 线吸收法（DEXA）测量身体成分、等速肌力测试评估肌肉力量等。同时，在运动训练前后采集骨骼肌活检样本。其次，通过 RNA 测序（RNA-seq）技术分析样本中的 mRNA 表达情况，以探究转录组的变化。此外，运用差异 mRNA 表达分析、基因本体（GO）分析和基因集富集分析（GSEA）等生物信息学方法，深入挖掘数据背后的生物学意义 。

研究结果如下：

1. 抵抗运动训练与肌肉变化及转录组改变相关：在训练前，老年参与者的体重、身体质量指数（BMI）和全身脂肪质量均高于年轻参与者，且膝关节伸展和屈曲力量较弱。经过 12 周的渐进性抵抗运动训练，两组参与者的肌肉力量都显著增加，年轻组的 II 型肌纤维横截面积显著增大，老年组的全身瘦体重明显增加。同时，抵抗运动训练引起了 mRNA 丰度的全局变化，且在老年个体中更为明显12。
2. 抵抗运动训练对年轻人和老年人骨骼肌 mRNA 表达的影响存在部分一致性：研究发现，94 种 RNAs 在两组中均显著增加，这些 RNA 编码的蛋白质涉及结构蛋白、细胞外基质（ECM）调节蛋白和炎症反应调节蛋白等。同时，17 种 mRNAs 在两组中均减少，主要与代谢和信号转导相关。这表明年轻和老年个体的骨骼肌对抵抗运动训练的反应存在一定重叠34。
3. 抵抗运动训练导致骨骼肌转录组的年龄依赖性变化：在老年参与者中，639 种 mRNAs 特异性增加，其中包括 Follistatin（FST）和胰岛素样生长因子 - 1（IGF1）等关键调节因子；而在年轻参与者中，只有 71 种 mRNAs 增加。此外，老年肌肉在训练后表现出与肌肉再生相关的 ECM 调节因子的上调，以及趋化性和白细胞迁移相关转录本的增加，反映出老年成年人骨骼肌在抵抗运动后的修复和再生过程更为明显和持久。相反，年轻个体训练后有 44 种 mRNAs 下调，老年个体有 209 种 mRNAs 下调，且老年个体下调的转录本涉及肌肉细胞发育、分化和对低营养水平的细胞反应等56。
4. 抵抗运动训练减少老年人骨骼肌中 ATF4 激活和衰老相关 mRNA 的丰度：基因集富集分析（GSEA）显示，老年个体训练后，激活转录因子 4（ATF4）激活的基因以及与细胞衰老和衰老相关分泌表型（SASP）相关的基因集显著下调。进一步研究发现，许多 ATF4 依赖的 mRNA 和 SASP 相关 mRNA 在训练后减少，表明抵抗运动训练可能通过减少这些与衰老相关的通路，改善老年人骨骼肌的健康状况78。
5. 瘦体重增加与线粒体蛋白编码 mRNA 的升高正相关：研究人员通过受试者特异性分析方法发现，抵抗运动训练后，瘦体重的增加与线粒体功能相关的 Reactome 通路密切相关，如三羧酸（TCA）循环、线粒体翻译和复合物 I 生物发生等。具体来说，瘦体重的增加与电子传递链（如 SDHC、COX18）、脂肪酸和氨基酸代谢（ETFA）以及氧化磷酸化（COA1）等相关 mRNA 的表达增加呈正相关，突出了线粒体动力学在调节骨骼肌对抵抗训练适应中的关键作用910。
6. 腿部力量增加与翻译、rRNA 加工和多胺代谢相关 mRNA 的升高正相关：研究表明，12 周的抵抗运动训练使年轻和老年参与者的膝关节伸展力量显著增加。通过分析与腿部力量增加相关的转录组变化，发现翻译、核糖体 RNA（rRNA）加工和多胺代谢等途径与腿部力量的增加密切相关。具体来说，真核翻译起始因子（如 EIF3M 和 EIF2B4）、核糖体加工酶（如 DKC1 和 LTV1）以及多胺代谢相关酶（如 SMOX 和 PSME3）的 mRNA 表达增加与腿部力量的提升显著相关1112。

综上所述，该研究全面揭示了抵抗运动训练对年轻和老年男性骨骼肌转录组的影响，发现了年龄特异性的转录组改变。在老年人中，抵抗运动训练减少了与骨骼肌衰老相关的通路表达，包括细胞衰老和 ATF4 信号通路。同时，研究还发现了与瘦体重增加相关的线粒体功能通路，以及与腿部力量增强相关的翻译、rRNA 加工和多胺代谢通路。这些发现为理解抵抗运动训练对骨骼肌的作用机制提供了新的视角，为开发针对不同年龄相关肌肉疾病的精准运动干预策略奠定了基础。然而，研究也存在一定的局限性，如年轻组和老年组的运动训练强度和量有所不同，且未直接测量肌肉功能的特定标志物等。未来还需要进一步的机制研究和干预试验，以验证这些发现的生理意义，并探索其在实际临床和运动康复中的应用 。