《Physiological Reports》：Acute sprint exercise transcriptome in adipose tissue of healthy adults: Associations with growth hormone
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研究人员假设急性冲刺运动可诱导脂肪组织（AT）中与脂解作用相关的基因表达发生变化，且生长激素（GH）参与其中。健康男性和女性被随机分配进行3×30秒全力自行车冲刺（SIT，N=12）或无负荷骑行（CON，N=6）。在运动前和运动后2小时进行AT活检。SIT后的
研究人员假设急性冲刺运动可诱导脂肪组织（AT）中与脂解作用相关的基因表达发生变化，且生长激素（GH）参与其中。健康男性和女性被随机分配进行3×30秒全力自行车冲刺（SIT，N=12）或无负荷骑行（CON，N=6）。在运动前和运动后2小时进行AT活检。SIT后的血清GH反应大于CON，但在全基因组分析中未发现SIT特异性的脂解相关基因富集。该假设得到部分支持。首先，在运动诱导的GH受体mRNA变化中观察到组间交互作用。其次，运动诱导的预选脂解及GH相关基因CISH、PTEN和G0S2的变化与循环GH相关。此外，在全基因组分析中，ARHGAP24、TAF4B、ARID5B、MIR604和MIR938的表达变化与GH反应相关。这些基因此前已被发现与AT代谢相关。下调最显著的基因中包括核心时钟基因，其下降与负荷无关，可能由昼夜节律调控解释。性别影响运动后GH反应速率及GH反应性基因CISH。这从分子层面强化了在AT脂解调控的运动研究中控制昼夜变异和性别的重要性。
研究背景方面，冲刺间歇训练（SIT）已被证实可降低体脂量或腰围，尽管单次SIT能量消耗较低，其机制可能在于运动后脂解速率及甘油三酯-游离脂肪酸（TG-FFA）循环增强，从而提高运动后能量消耗。急性SIT可升高血浆儿茶酚胺、生长激素（GH）和白细胞介素-6（IL-6），均为AT脂解及TG-FFA循环相关产热增加的潜在候选因子；通过引流皮下腹部AT的血液测定血浆甘油已证实SIT可刺激AT脂解。然而，此前研究在最后一次冲刺后15分钟进行AT活检，未能证实运动后脂肪与能量代谢相关基因表达升高的假设，反而观察到此类基因表达下降。由于GH具有延迟性脂解效应，无论静息状态下推注GH还是运动后，脂解均在运动后约1-2小时启动，提示SIT诱导的GH释放可能驱动运动后恢复后期AT的持续脂解与产热；GH以GH受体（GHR）依赖方式增加AT中转录因子STAT5磷酸化，继而影响GH反应性基因表达。因此，运动后脂肪与能量代谢相关基因表达升高可能晚于此前研究的15分钟时间点。为捕捉这一潜在的延迟性GH介导反应，本研究在运动后2小时进行AT活检，并纳入男女各半，因已有报道GH释放及GH反应性基因存在性别差异，例如女性循环GH对运动的早期反应快于男性；同时纳入两性对照组以校正昼夜节律等其他AT基因表达驱动因素。研究假设急性SIT在GH诱导脂解增加时（约运动后2小时）诱导AT中与脂解及能量消耗相关的运动后基因表达升高；次要假设为运动诱导的GH反应性基因表达变化与急性SIT期间血清GH升高相关，并采用预选GH靶点与全基因组两种途径检验。
研究人员开展了随机对照研究，纳入18名健康志愿者（9名女性、9名男性），随机分为SIT组（6女6男）与CON组（3女3男），在运动前及运动后2小时取皮下腹部AT活检，并结合血液指标与基因表达分析。结论为假设仅部分成立：未发现SIT特异性脂解相关基因富集，但GHR mRNA变化存在组间交互作用，预选基因CISH、PTEN、G0S2及全基因组分析中的ARHGAP24、TAF4B、ARID5B、MIR604、MIR938表达变化与GH反应相关；核心时钟基因下调与负荷无关，可能由昼夜节律解释；性别影响GH反应速率及CISH。其重要意义在于从分子层面强调AT脂解调控的运动研究中必须控制昼夜变异与性别。
关键技术方法方面（不超过250字）：采用随机对照设计，受试者来自Karolinska Institutet在读学生志愿者队列；SIT组行3×30秒全力自行车冲刺、间隔20分钟休息，CON组行同等时程无负荷骑行；运动前及运动后2小时行皮下腹部AT活检；采用Human Gene 2.1 ST Array芯片进行全基因组转录组分析，以limma进行差异表达基因（DEGs）及交互作用分析，并用QIAGEN Ingenuity通路分析（IPA）预测上游调控因子；血清GH等指标采用化学发光酶免疫分析测定，并以多元线性回归分析基因表达与GH的关联；另以133Xe洗脱技术测定AT血流量。
研究结果方面，3.1 功率发展：SIT组三次冲刺的峰值功率（PP）与平均功率（MP）无显著变化，PP及每公斤体重PP无性别差异，但MP及每公斤体重MP男性显著高于女性。3.2 代谢指标：SIT组血浆乳酸升高后回落至基线，CON组无显著变化，无性别交互或主效应；SIT组血浆葡萄糖在冲刺1后9分钟较静息升高6%后逐渐回落，CON组无显著变化；SIT组血浆FFA在运动期间下降60%，运动后升高且女性增幅大于男性，CON组FFA在整个运动及运动后期间升高；SIT组血清GH的时间积分（AUC）大于CON，GH峰值-静息值在SIT高于CON，但两性间无差异，女性GH峰值出现早于男性（SIT组女性在冲刺1后、男性在冲刺3后达峰）；GH峰值与最后一次冲刺后2小时FFA显著相关（R2=0.48）；SIT组血清胰岛素在运动期间升高3倍，CON组无显著变化。3.3 皮下AT血流量：3名受试者从静息至冲刺1后血流量下降，随后逐渐升高至实验结束（最后一次冲刺后2小时）。3.4 AT差异基因表达：SIT组12名受试者中鉴定出34个DEGs，13个上调（如MIR604、MIR938、ST6GALNAC3、BMP4）、21个下调（如CTGF（CCN2）、PER1、NEDD9、NFKBIA），校正p<0.1；CON组6名受试者无基因达到校正p<0.1阈值，但多数SIT组DEGs的倍数变化方向与幅度与CON相似；仅15个基因存在时间×负荷交互作用，其中8个为未表征基因，已表征基因中GHR值得注意；合并18名受试者独立于负荷条件分析发现74个DEGs（30个上调、44个下调，校正p<0.05），下调最显著者包括时钟基因或受时钟基因调控的基因如PER1、NR1D1、CIART及CTGF，且不依赖负荷或性别下降。3.5 预测抗炎反应：IPA上游分析显示SIT组少数因子预测激活（如SOX2、PAX5、TCF12、TGFBR2），多个因子预测失活（如CREB1、LDB1、KLF6、SMAD3、NFKB1、RELA及CSF1、CSF2、TNF等细胞因子，以及EGF、PDGF-BB、PI3K、p38MAPK、BMAL1及醛固酮、孕酮、胰岛素）；CON组亦呈类似失活模式，与DEGs交互作用少相一致；合并数据分析结果类似，少数因子激活（如TGFBR2、GH），多个因子失活提示炎症减轻。3.6 AT基因表达与GH的关联：全局回归分析显示ARHGAP24、TAF4B、ARID5B、MIR604、MIR938与GH峰值直接相关；靶向分析显示ARHGAP24、ARID5B、TAF4B、MIR604、MIR938、CISH和PTEN mRNA变化与GH升高直接相关，G0S2 mRNA变化与之呈反向关系；MIR938、CISH、PTEN存在显著交互作用，ARID5B接近显著，提示SIT中相同GH增幅下基因表达反应更大；三因素方差分析显示TAF4B、ARID5B、MIR938、CISH、PTEN存在时间×负荷交互（显著或接近显著），MIR604存在时间×负荷×性别交互；SIT组内两因素方差分析显示MIR938、MIR604、CISH、PTEN存在时间×性别交互，男性表达升高而女性无此变化。
讨论部分总结：核心发现为循环GH对急性SIT的反应大于CON，但全基因组途径中SIT与CON间DEGs交互作用较少，其中之一为GHR，提示GH对AT的作用在两组间不同；未发现AT中脂解或产热相关DEGs的主要运动后富集，但预选GH靶点CISH、PTEN、G0S2及全基因组分析中ARHGAP24、TAF4B、ARID5B、MIR604、MIR938的表达变化与血清GH升高相关，与SIT经GH介导影响脂解和产热的效应一致，但本研究未直接测定脂解；上游分析提示急性SIT产生抗炎反应，CON亦呈类似趋势；下调最显著者包括核心时钟基因PER1、NR1D1、CIART，两组相似下降，PER1 mRNA于上午8:30达峰并全天下降，实验所处时段可解释该下降，提示对某些基因而言昼夜节律可能是比SIT更强的AT基因表达刺激，昼夜节律驱动人AT约25%基因的日间表达变化，强调今后AT运动研究控制昼夜变异的重要性；关于GH作用，CISH为GH诱导脂解的负调控因子，PTEN激活可抑制抗脂解的胰岛素/Akt信号，G0S2受GH抑制而抑制AT脂肪酶，ARID5B、MIR604、MIR938曾在GH推注后AT中上调，支持GH升高与其表达变化的因果关系，ARID5B在 mice 中表达增加被描述为抑制脂解和产热，与预期方向相反，但AT代谢复杂，存在限制过度脂解的反向调节机制；AT应激方面，此前报道急性SIT后15分钟线粒体功能与脂肪代谢相关基因下调而部分炎症标志物上调，本研究运动后2小时线粒体相关基因表达不变而预测抗炎反应，提示从早期应激反应向后期功能模式的转变，可能与运动初期交感肾上腺素能活性与脂解迅速增加、AT血流量下降导致FFA滞留及短暂缺氧促应激环境有关，IL-6、琥珀酸/SUCNR1、谷氨酰胺等为潜在介质，SUCNR1 mRNA在SIT后升高并与运动后2小时血浆FFA正相关；既往急性运动AT基因表达研究报告DEGs数量差异大且炎症反应不一致，均未报道脂解或产热相关基因上调，研究人群、方案、禁食状态、活检时间与昼夜时点等可解释差异，缺乏非运动对照或可导致研究间异质性；性别差异方面，女性SIT中GH峰值达峰更快，女性运动前血清GH即升高可能为对运动的预期反应，GH反应性基因CISH运动前女性表达数倍高于男性，SIT组男性CISH mRNA升高而女性下降，MIR604、MIR938呈相似模式；骨骼肌与AT对急性SIT反应明显不同，骨骼肌DEGs数量高出10倍以上，骨骼肌中炎症相关上游调控因子预测激活而AT中预测失活，GH为两者共同预测激活因子，CISH在女性运动前水平更高及男性反应更大的模式在两组织中一致；优势包括设置无负荷运动对照组以区分SIT效应与昼夜节律、禁食等其他驱动因素，男女均衡纳入，采用既往研究使用良好表征的实验方案；局限性包括样本量可能不足尤其CON组较小导致组间关联检测效能有限，受试者在骑行开始前即获知分组可能引起CON组预期性GH反应，仅两次活检限制时间分辨率，昼夜变异可能影响CON组观察到的变化。
研究结论（摘要结论部分译文）：研究人员假设急性冲刺运动诱导脂肪组织（AT）中与脂解作用相关的基因表达变化，且生长激素（GH）参与其中。健康男性和女性被随机分配进行3×30秒全力自行车冲刺（SIT，N=12）或无负荷骑行（CON，N=6）。在运动前和运动后2小时进行AT活检。SIT后的血清GH反应大于CON，但在全基因组分析中未发现SIT特异性的脂解相关基因富集。该假设得到部分支持。首先，在运动诱导的GH受体mRNA变化中观察到组间交互作用。其次，运动诱导的预选脂解及GH相关基因CISH、PTEN和G0S2的变化与循环GH相关。此外，在全基因组分析中，ARHGAP24、TAF4B、ARID5B、MIR604和MIR938的表达变化与GH反应相关。这些基因此前已被发现与AT代谢相关。下调最显著的基因中包括核心时钟基因，其下降与负荷无关，可能由昼夜节律调控解释。性别影响运动后GH反应速率及GH反应性基因CISH。这从分子层面强化了在AT脂解调控的运动研究中控制昼夜变异和性别的重要性。
