母体不同运动模式对婴儿脐带血蛋白质组的特异性调控作用及其对胎儿代谢编程的影响

本研究发现，孕期进行有氧（Aerobic）、抗阻（Resistance）或组合（Combination）运动可特异性改变婴儿脐带血蛋白质组表达谱，并鉴定出61种共同下调蛋白，涉及气体运输、氧化应激（ROS）代谢等关键生物过程。该研究为运动作为孕期精准健康干预提供了分子证据，凸显了运动模式对胎儿发育的差异性影响。

　　

引言

健康与疾病的发育起源（DOHaD）学说认为，妊娠期母体环境会影响胎儿的代谢编程及远期健康状态。大量研究表明，孕期运动对婴儿健康存在多方面的益处，包括改善婴儿体成分、提升能量消耗、增强线粒体功能及胰岛素敏感性等。然而，关于不同运动模式——包括有氧运动、抗阻运动以及组合训练——对婴儿健康的具体影响及潜在机制，目前仍所知有限。

近年来，研究者对不同运动模式产生差异化影响的兴趣日益增加。这既源于它们在非妊娠人群中体现出的迥异的心代谢调节效应，也来自于不同运动所引起的截然不同的代谢需求与生理反应。此外，新近证据提示，胎盘蛋白质组和婴儿间充质干细胞代谢均存在运动模式特异性的适应现象。因此，探究母体运动模式对婴儿脐带血蛋白质组的影响，不仅有助于阐明其作用机制，也有望为运动作为孕期精准医学干预措施提供理论依据。

血液蛋白质组是介导生理过程及反映健康状况的重要生物标志物。例如，循环中的瘦素（leptin）可通过调节能量稳态关键神经元，与肥胖发生密切相关；而婴儿脐带血中的瘦素水平已被证实与婴儿期乃至儿童早期的肥胖程度相关。因此，通过分析婴儿脐带血中蛋白质组的表达变化，可为了解胎儿宫内发育状态及代谢健康提供重要窗口。

研究方法

本研究使用的脐带血样本来源于两项随机对照试验（ENHANCED 和 EMCOR 研究），所有操作均经东卡罗来纳大学机构审查委员会批准，参与者在入组前均签署书面知情同意书。

受试者为孕16周以内的健康女性，年龄在18至40岁之间，均为单胎妊娠，无慢性疾病、未使用影响胎儿发育的药物，且无吸烟饮酒等不良嗜好。参与者被随机分入有氧运动组、抗阻运动组、组合运动组以及非运动的对照组。运动干预自孕16周起持续至分娩，训练强度为中等强度（60%–80% VO_2peak，主观疲劳度RPE 12–14），所有训练课程均在监督下进行，并用心率监测器确保强度达标。

有氧运动使用跑步机、椭圆机等设备进行，抗阻运动则借助自由重量和器械完成，组合运动组则安排25分钟抗阻加25分钟有氧训练。对照组进行低强度拉伸和放松活动。运动剂量以MET·min/周及累积MET·min表示，统计分析时控制孕周在16至36周之间，以排除不同孕周长度带来的偏差。

婴儿脐带血于分娩时采集，血浆样本经甲醇沉淀蛋白质后，通过nanoLC-MS/MS进行非标记定量蛋白质组学分析。使用FragPipe软件进行搜库与定量，蛋白质鉴定需满足假阳性率（FDR）＜1%、至少含2个独特肽段，且在组内样本中有80%以上的检出率。差异蛋白筛选标准为p＜0.1，且Log₂FC＞1.2或＜-0.8。

统计方法方面，母婴基线特征采用单因素方差分析或Kruskal–Wallis检验；蛋白质组差异分析使用校正方差的非配对t检验，生物信息学分析借助ShinyGO完成GO富集分析。

研究结果

参与者特征显示，各运动组在平均每周及累计运动量上均显著高于对照组，但各组间孕前BMI、体脂百分比、血脂、血糖和乳酸水平均无显著差异。所有参与者均未发生妊娠期糖尿病，婴儿出生体重、身体测量指标及Apgar评分在各组间也无统计学差异。

蛋白质组学分析共鉴定出324个高置信度蛋白质。与对照组相比，有氧、抗阻和组合运动组分别有159、94和96个蛋白质发生显著且具有生物学意义的表达变化。值得注意的是，这些差异表达蛋白中绝大多数为下调蛋白，仅1–2个为上调。GO富集分析表明，这些下调蛋白主要与气体（如二氧化碳与氧气）运输、过氧化氢（H₂O₂）代谢、细胞氧化剂解毒、活性氧（ROS）代谢过程等相关。

进一步比较发现，三种运动模式共同下调的蛋白质有61个，它们所参与的生物学过程高度一致，均涉及氧运输与活性氧代谢通路。热图分析显示，在这61个共同差异蛋白中，仅4个蛋白的表达在不同运动模式间存在差异，例如CCT7和IGKV1-6在组合运动组中高于有氧组，而TPI1在组合运动中较低，PLTP在抗阻运动中较高。

直接比较运动组间的差异时发现，组合与有氧组之间有36个差异蛋白，抗阻与有氧组之间有17个，组合与抗阻组间则有25个。这些差异蛋白在各组间重叠极少， Venn图分析未发现任何共同蛋白。这一结果表明，不同运动模式对婴儿脐带血蛋白质组的影响既存在共性，也各有其特异性。

讨论

本研究首次系统比较了不同母体运动模式对婴儿脐带血蛋白质组的影响，发现运动可特异性调控婴儿血浆蛋白质表达，且三种运动方式共同下调了61个蛋白质，这些蛋白多与氧化应激代谢及气体运输相关。这一发现提示，母体运动可能通过调节胎儿氧化还原状态及氧利用效率，影响其代谢编程。

尽管运动对健康的益处已得到广泛认可，但不同运动类型所产生的效果可能存在重要差异。此前在动物模型及临床研究中均观察到，有氧运动、抗阻运动及组合训练对心功能、肌肉质量、自主神经调节以及婴儿间充质干细胞葡萄糖氧化等方面的影响各不相同。本研究从蛋白质组层面为这一差异提供了证据，强调未来研究应致力于揭示不同运动模式调控胎儿发育的分子机制。

特别值得注意的是，各运动组中与活性氧代谢及抗氧化过程相关的蛋白普遍下调。尽管本研究未能直接验证这些蛋白的活性变化，但结合此前发现的婴儿间充质干细胞线粒体功能增强的结果，可以推测母体运动可能通过提高胎儿代谢效率与抗氧化能力，减少了对大量抗氧化蛋白的依赖。这一假设仍需进一步实验验证。

本研究的优势在于其前瞻性随机对照设计及严格的蛋白质组学分析流程；局限性包括未控制饮食、父亲肥胖等潜在混杂因素，也未评估受试者日常其他体力活动水平。未来研究应综合考虑这些因素，并进一步探讨运动对母婴健康的长期影响。

总结而言，本研究揭示母体运动以模式特异性的方式重塑婴儿脐带血蛋白质组，其中涉及氧化应激、气体运输等重要通路。这些发现不仅深化了对孕期运动效益的理解，也为制定精准化的母体运动干预策略提供了重要依据。