运动诱导年轻小鼠皮肤血管内皮细胞转录组重塑：Zbtb16基因的关键调控作用

本研究通过单细胞转录组测序（scRNA-seq）揭示年轻小鼠在自主跑轮运动后皮肤血管内皮细胞（vECs）的分子适应机制。研究发现运动组vECs中锌指蛋白Zbtb16显著上调，并通过基因集富集分析（GSEA）发现氧化应激、细胞增殖和代谢通路被抑制，提示运动可促进内皮细胞代谢效率和稳态平衡。该研究为理解运动改善微血管功能的分子机制提供了新视角。

　　

1 引言

规律体力活动（PA）被公认为预防医学的核心手段，可显著降低全因死亡率并改善心血管疾病患者预后。尽管其临床效益明确，但PA改善微血管功能的分子机制尚未阐明。皮肤微血管因其在运动热调节中承受独特剪切力而成为理想研究模型。既往研究表明，8周有氧训练可改善缺血性心脏病患者皮肤微循环反应性，而皮肤微血管功能障碍与冠心病风险显著相关。单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的发展为解析血管内皮细胞（vECs）异质性提供了新工具，近期研究已揭示皮肤vECs在细胞间通讯中的活跃角色而非单纯血管被膜功能。

2 方法

研究纳入20只5月龄C57BL/6小鼠，随机分为自主跑轮运动组（PA）和静坐组（SED），干预周期1个月。通过跑轮计数器记录运动量，监测体重变化和血浆游离脂肪酸（FFA）水平评估干预效果。采用离体肠系膜动脉血管反应性检测内皮功能，并取12只小鼠皮肤组织进行单细胞转录组分析。实验流程包括：

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  细胞分离：使用CD31微珠富集内皮细胞

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  测序分析：10X Genomics平台构建文库，Illumina NovaSeq测序

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  生物信息学：Seurat v4进行质量控制，Harmony整合数据，DESeq2进行差异表达分析，fgsea进行通路富集

3 结果

3.1 生理参数

PA组小鼠累计跑动距离达164.4±24.25公里，成功阻止了SED组出现的体重增加（Δweight差异p=0.031），且血浆FFA水平显著降低（0.56±0.057 vs 0.62±0.058 μM，p=0.033）。但肠系膜动脉对乙酰胆碱（ACh）的敏感性（EC₅₀）和最大舒张率（E_max）未见组间差异，符合年轻健康小鼠短期运动血管反应不显著的特征。

3.2 单细胞图谱

质控后获得66,112个非角质形成细胞，鉴定出vECs（5.4%）、平滑肌细胞（SMCs，3.9%）、成纤维细胞（FBs，31.8%）等8种细胞类型。内皮细胞亚群高表达经典标记基因