从多组学到个性化训练:耐力组学与抵抗组学的兴起

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Sports Medicine - Open 4.1

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  传统运动生理学依赖有创手段,难以全面解析运动诱导的分子变化。为此,研究人员探讨 “耐力组学(enduromics)” 和 “抵抗组学(resistomics)”,发现其通过多组学技术整合生物系统,可精准揭示有氧 / 无氧运动的生理反应,助力个性化训练方案制定,对提升运动表现和公共健康意义重大。

  
运动是促进健康的重要方式,对心血管、代谢和神经内分泌系统等全身生理均有积极作用。然而,传统运动生理学研究依赖组织或肌肉活检等有创手段,不仅限制了参与者数量和样本规模,也使得可分析的代谢物和代谢通路极为有限 —— 人体中存在超 11 万种代谢物和 4.6 万条代谢通路,但多数研究仅能检测不到十几种代谢物、分析一两条通路。这种局限性迫切需要更全面、无创的技术来揭示运动诱导的全身分子变化。在此背景下,基于系统生物学(SB)框架的组学技术应运而生,它能以高通量、微创的方式对运动生理学中的分子进行综合分析。

为进一步探索运动的分子机制并推动个性化训练发展,西班牙 Miguel de Cervantes 欧洲大学(UEMC)健康科学系的 Kayvan Khoramipour 等研究人员开展了相关研究,成果发表在《Sports Medicine - Open》。研究聚焦 “耐力组学” 和 “抵抗组学”,旨在通过整合多组学技术,深入解析不同运动模式诱导的分子适应,为优化训练方案和促进公共健康提供科学依据。

研究主要采用多组学技术,包括基因组 / 表观基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学 / 脂质组学等,分析血液(血浆 / 血清)、尿液和细胞外囊泡等生物流体中的分子变化。同时结合健康相关体适能评估,如最大摄氧量(VO?peak)等指标,探讨耐力训练和抗阻训练对代谢和分子适应的影响。

耐力组学与抵抗组学的定义与核心方向


耐力组学通过多组学技术研究长时间中高强度有氧运动诱导的分子变化,旨在发现与线粒体生物发生、脂质代谢和心肺功能效率相关的生物标志物。抗阻组学则聚焦抗阻训练引起的分子变化,重点分析蛋白质合成、肌肉损伤、肌肉肥大和神经肌肉适应的分子机制,并筛选特异性分子标记。例如,耐力训练可引发乳酸、亮氨酸等代谢物变化,而抗阻训练则与肌酸磷酸、丙氨酸等代谢物相关。

个性化训练的应用潜力


传统训练方案常采用通用模式,忽视个体遗传和代谢差异。耐力组学和抵抗组学通过分子谱分析,可针对个体特征制定精准训练计划。如 Contrepois 等通过血液多组学纵向分析发现,耐力运动可协调炎症、氧化应激、能量代谢和组织修复的分子变化,且相关生物标志物与胰岛素抵抗和 VO?peak 密切相关;Morville 等对比抗阻与耐力训练的血浆代谢组,发现前者主要影响核苷酸周转和氨基酸代谢,后者则增强脂质氧化并延长代谢物上调。此外,Robbins 等对耐力训练的血浆蛋白质组分析显示,数百种蛋白变化与血管生成、细胞外基质重塑和摄氧效率相关,且与心肺适能改善相关。这种精准方案可提高训练效率,促进代谢健康、康复和体适能提升,同时通过减少训练平台期和优化效果维持运动积极性,降低损伤风险。

技术挑战与未来展望


尽管基于组学的个性化训练前景广阔,但将分子数据转化为实际行为改变仍面临挑战。未来若将实时组学数据与可穿戴技术结合,有望实现 “适应性微周期” 训练,根据即时生理反应动态调整计划,避免累积疲劳、优化营养供给和恢复方案。单细胞多组学技术的兴起也为研究带来新方向,其通过单细胞水平同时分析多分子层,可揭示细胞异质性和动态代谢通路,随着高通量方法和计算工具的进步,该技术将更广泛应用于运动研究,深入解析运动诱导的生理适应机制。

研究结论与意义


耐力组学和抵抗组学通过多组学整合,突破了传统运动生理学的技术瓶颈,为个性化训练提供了分子层面的理论支撑。研究不仅揭示了耐力与抗阻训练的独特分子适应机制,还证明了精准运动处方在提升运动表现、预防非传染性疾病(NCDs)和降低医疗负担中的潜力。未来需进一步扩大研究人群(如老年群体、慢性病患者)和运动方案(如不同强度、频率和类型的训练),以完善个性化运动科学体系,推动其在预防医学中的应用,最终实现 “运动即 medicine” 的精准健康目标。

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