運(yùn)動(dòng)康復(fù)療法在脊髓損傷（SCI）患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)中的積極作用已得到廣泛認(rèn)可。特別是阻力運(yùn)動(dòng)在增強(qiáng)肌肉力量、協(xié)調(diào)性以及整體功能恢復(fù)方面表現(xiàn)出顯著效果。最新研究發(fā)現(xiàn)注射抗阻訓(xùn)練小鼠的血漿后，脊髓損傷小鼠的運(yùn)動(dòng)功能顯著改善。運(yùn)動(dòng)后的血液究竟如何進(jìn)行脊髓損傷修復(fù)呢？
2025年2月，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院程林研究員團(tuán)隊(duì)等在Genome Medicine（IF=10.4）在線發(fā)表了題為“Multi-omics uncovers immune-modulatory molecules in plasma contributing to resistance exercise-ameliorated locomotor disability after incomplete spinal cord injury”的研究成果。該研究利用血液多組學(xué)（PBMC轉(zhuǎn)錄組、血漿蛋白質(zhì)組、血漿代謝組）揭示阻力運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的分子變化及其潛在的生物學(xué)機(jī)制，其中免疫調(diào)節(jié)是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)SCI康復(fù)的關(guān)鍵機(jī)制。
多維度數(shù)據(jù)整合：通過整合蛋白質(zhì)組、代謝組、轉(zhuǎn)錄組的多維度數(shù)據(jù)，從不同層面深入分析揭示了阻力運(yùn)動(dòng)促進(jìn)不完全性SCI康復(fù)的關(guān)鍵機(jī)制：補(bǔ)體通路、體液免疫和脂質(zhì)代謝的協(xié)同作用。
臨床與動(dòng)物模型結(jié)合：結(jié)合人體臨床試驗(yàn)與小鼠模型，驗(yàn)證阻力運(yùn)動(dòng)對(duì)SCI患者的康復(fù)效果。通過小鼠負(fù)重爬梯訓(xùn)練進(jìn)一步揭示了運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的分子變化。此外，研究人員將來自運(yùn)動(dòng)小鼠的血漿通過靜脈注射到SCI雌性小鼠體內(nèi)，進(jìn)行非急性期實(shí)驗(yàn)。
等張運(yùn)動(dòng)更優(yōu)：等張運(yùn)動(dòng)（動(dòng)態(tài)抗阻運(yùn)動(dòng)，如深蹲、推舉）比等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)（靜態(tài)性訓(xùn)練，肌肉靜態(tài)收縮，不引起關(guān)節(jié)活動(dòng)）更能激活補(bǔ)體通路和血管生成相關(guān)分子，促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)和功能恢復(fù)。
研究人員基于數(shù)據(jù)獨(dú)立采集質(zhì)譜法（DIA-MS）血漿蛋白質(zhì)組學(xué)研究（去除TOP14種高豐度蛋白），共鑒定了788個(gè)蛋白質(zhì).。其中等長(zhǎng)抗阻和等張抗阻兩組共有691種蛋白是相同的（圖2D）。結(jié)合臨床指標(biāo)肌肉峰值扭矩、正常步行速度、TUG（計(jì)時(shí)起立行走測(cè)試）表現(xiàn)和FRT（功能性伸展測(cè)試），韋恩圖分析發(fā)現(xiàn)其中21種蛋白質(zhì)與三種運(yùn)動(dòng)功能重疊（圖2E）。通路富集分析顯示這些蛋白質(zhì)主要富集在補(bǔ)體激活和體液免疫反應(yīng)通路（圖2F-I）。進(jìn)一步分析運(yùn)動(dòng)前、后差異蛋白變化，顯示阻力運(yùn)動(dòng)在不完全性SCI患者中具有持續(xù)且時(shí)間依賴性的免疫調(diào)節(jié)作用。
圖2：阻力運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)功能的影響及其相關(guān)蛋白質(zhì)組研究
研究人員進(jìn)一步明確等長(zhǎng)阻力和等張阻力兩種運(yùn)動(dòng)方式引起的生理反應(yīng)的相似或不同之處。兩種訓(xùn)練誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)變化呈正相關(guān)，表明其血漿蛋白質(zhì)反應(yīng)具有一定相似性（圖3A）。等張運(yùn)動(dòng)組中有10種差異蛋白（DEPs）與運(yùn)動(dòng)功能變化相關(guān)，而等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)組中僅鑒定出7種DEPs（圖3D），提示等張運(yùn)動(dòng)對(duì)不完全性SCI后運(yùn)動(dòng)功能的改善作用更顯著。功能富集分析顯示，等張運(yùn)動(dòng)相關(guān)的DEPs主要富集于補(bǔ)體激活和體液免疫反應(yīng)通路，而等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的DEPs則更傾向于凝血通路（圖3E-F）。
圖3：不同阻力運(yùn)動(dòng)引起的差異蛋白質(zhì)組學(xué)變化
PBMC轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示等張運(yùn)動(dòng)傾向于激活單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞功能，而等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)則更傾向于刺激中性粒細(xì)胞功能。因此，等張運(yùn)動(dòng)似乎更有利于激活先天免疫，與血漿蛋白質(zhì)組的發(fā)現(xiàn)一致。
為了模擬阻力運(yùn)動(dòng)的生理效應(yīng)，一組野生型小鼠接受了為期4周的負(fù)重爬梯訓(xùn)練。小鼠血漿蛋白質(zhì)組學(xué)分析共鑒定出1032種蛋白質(zhì)，結(jié)果顯示運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練誘導(dǎo)了血漿蛋白質(zhì)組的顯著變化（圖4E），上調(diào)的蛋白質(zhì)主要富集在免疫相關(guān)通路中，包括補(bǔ)體激活和B細(xì)胞受體信號(hào)通路(圖4F-I)，與SCI患者中觀察到的結(jié)果一致。PBMC和肌肉組織轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析進(jìn)一步證實(shí)了這些變化（圖4J），并揭示了與B細(xì)胞功能和體液免疫相關(guān)的基因表達(dá)上調(diào)。此外，運(yùn)動(dòng)還激活了與神經(jīng)再生相關(guān)的信號(hào)通路。
圖4：負(fù)重爬梯建模及運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)
研究人員對(duì)小鼠血漿代謝組進(jìn)行了全面分析。PCA圖顯示運(yùn)動(dòng)后小鼠血漿代謝組存在顯著差異（圖5A）。進(jìn)一步分析阻力運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的免疫功能變化與代謝改變之間的關(guān)系，最終發(fā)現(xiàn)了七種代謝物與血漿蛋白質(zhì)組中差異表達(dá)的免疫球蛋白重鏈之間的強(qiáng)相關(guān)性（圖5H）。因此，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練主要誘導(dǎo)了脂質(zhì)代謝物（尤其是溶血磷脂類物質(zhì)）的變化，這些脂質(zhì)代謝物與免疫分子之間存在強(qiáng)相關(guān)性，揭示了脂質(zhì)代謝與免疫調(diào)節(jié)之間的復(fù)雜相互作用。
圖5：抗阻運(yùn)動(dòng)反應(yīng)前后的血漿代謝組學(xué)分析
運(yùn)動(dòng)后的血漿是否可以模擬抗阻運(yùn)動(dòng)在促進(jìn)脊髓損傷后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)中的治療效果？為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究人員建立SCI小鼠模型（圖6A），從脊髓損傷后第14天開始分別注射正常小鼠運(yùn)動(dòng)組血漿和久坐組血漿，行為學(xué)測(cè)試以及組織病理學(xué)分析均顯示注射運(yùn)動(dòng)組血漿的SCI小鼠表現(xiàn)出更好的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)（圖6B-G），且顯著改善脫髓鞘和神經(jīng)元損傷(圖6H-K)。進(jìn)一步探究運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的免疫細(xì)胞變化是否也具有治療作用，然而，當(dāng)研究人員將運(yùn)動(dòng)組和久坐組的PBMC注射到SCI小鼠體內(nèi)時(shí)，運(yùn)動(dòng)組PBMC并未表現(xiàn)出顯著的治療效果。
圖6：抗阻運(yùn)動(dòng)血漿促進(jìn)非急性期SCI后的運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)
該研究通過多組學(xué)研究闡明了與阻力運(yùn)動(dòng)療法相關(guān)的分子改變機(jī)制。并且阻力運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的血漿直接發(fā)揮了神經(jīng)保護(hù)作用，減少脫髓鞘和抑制神經(jīng)元凋亡，有助于脊髓修復(fù)，為開發(fā)基于運(yùn)動(dòng)模擬劑治療SCI患者提供了科學(xué)依據(jù)
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