运动康复疗法在脊髓损伤（SCI）患者运动功能恢复中的积极作用已得到广泛认可。特别是阻力运动在增强肌肉力量、协调性以及整体功能恢复方面表现出显著效果。最新研究发现注射抗阻训练小鼠的血浆后，脊髓损伤小鼠的运动功能显著改善。运动后的血液究竟如何进行脊髓损伤修复呢？
2025年2月，上海交通大学医学院附属瑞金医院程林研究员团队等在Genome Medicine（IF=10.4）在线发表了题为“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。该研究利用血液多组学（PBMC转录组、血浆蛋白质组、血浆代谢组）揭示阻力运动诱导的分子变化及其潜在的生物学机制，其中免疫调节是运动促进SCI康复的关键机制。
多维度数据整合：通过整合蛋白质组、代谢组、转录组的多维度数据，从不同层面深入分析揭示了阻力运动促进不完全性SCI康复的关键机制：补体通路、体液免疫和脂质代谢的协同作用。
临床与动物模型结合：结合人体临床试验与小鼠模型，验证阻力运动对SCI患者的康复效果。通过小鼠负重爬梯训练进一步揭示了运动诱导的分子变化。此外，研究人员将来自运动小鼠的血浆通过静脉注射到SCI雌性小鼠体内，进行非急性期实验。
等张运动更优：等张运动（动态抗阻运动，如深蹲、推举）比等长运动（静态性训练，肌肉静态收缩，不引起关节活动）更能激活补体通路和血管生成相关分子，促进神经保护和功能恢复。
研究人员基于数据独立采集质谱法（DIA-MS）血浆蛋白质组学研究（去除TOP14种高丰度蛋白），共鉴定了788个蛋白质.。其中等长抗阻和等张抗阻两组共有691种蛋白是相同的（图2D）。结合临床指标肌肉峰值扭矩、正常步行速度、TUG（计时起立行走测试）表现和FRT（功能性伸展测试），韦恩图分析发现其中21种蛋白质与三种运动功能重叠（图2E）。通路富集分析显示这些蛋白质主要富集在补体激活和体液免疫反应通路（图2F-I）。进一步分析运动前、后差异蛋白变化，显示阻力运动在不完全性SCI患者中具有持续且时间依赖性的免疫调节作用。
图2：阻力运动对运动功能的影响及其相关蛋白质组研究
研究人员进一步明确等长阻力和等张阻力两种运动方式引起的生理反应的相似或不同之处。两种训练诱导的蛋白质变化呈正相关，表明其血浆蛋白质反应具有一定相似性（图3A）。等张运动组中有10种差异蛋白（DEPs）与运动功能变化相关，而等长运动组中仅鉴定出7种DEPs（图3D），提示等张运动对不完全性SCI后运动功能的改善作用更显著。功能富集分析显示，等张运动相关的DEPs主要富集于补体激活和体液免疫反应通路，而等长运动相关的DEPs则更倾向于凝血通路（图3E-F）。
图3：不同阻力运动引起的差异蛋白质组学变化
PBMC转录组数据显示等张运动倾向于激活单核细胞/巨噬细胞功能，而等长运动则更倾向于刺激中性粒细胞功能。因此，等张运动似乎更有利于激活先天免疫，与血浆蛋白质组的发现一致。
为了模拟阻力运动的生理效应，一组野生型小鼠接受了为期4周的负重爬梯训练。小鼠血浆蛋白质组学分析共鉴定出1032种蛋白质，结果显示运动训练诱导了血浆蛋白质组的显著变化（图4E），上调的蛋白质主要富集在免疫相关通路中，包括补体激活和B细胞受体信号通路(图4F-I)，与SCI患者中观察到的结果一致。PBMC和肌肉组织转录组学分析进一步证实了这些变化（图4J），并揭示了与B细胞功能和体液免疫相关的基因表达上调。此外，运动还激活了与神经再生相关的信号通路。
图4：负重爬梯建模及运动诱导的免疫调节
研究人员对小鼠血浆代谢组进行了全面分析。PCA图显示运动后小鼠血浆代谢组存在显著差异（图5A）。进一步分析阻力运动诱导的免疫功能变化与代谢改变之间的关系，最终发现了七种代谢物与血浆蛋白质组中差异表达的免疫球蛋白重链之间的强相关性（图5H）。因此，运动训练主要诱导了脂质代谢物（尤其是溶血磷脂类物质）的变化，这些脂质代谢物与免疫分子之间存在强相关性，揭示了脂质代谢与免疫调节之间的复杂相互作用。
图5：抗阻运动反应前后的血浆代谢组学分析
运动后的血浆是否可以模拟抗阻运动在促进脊髓损伤后运动功能恢复中的治疗效果？为了验证这一假设，研究人员建立SCI小鼠模型（图6A），从脊髓损伤后第14天开始分别注射正常小鼠运动组血浆和久坐组血浆，行为学测试以及组织病理学分析均显示注射运动组血浆的SCI小鼠表现出更好的运动功能恢复（图6B-G），且显著改善脱髓鞘和神经元损伤(图6H-K)。进一步探究运动诱导的免疫细胞变化是否也具有治疗作用，然而，当研究人员将运动组和久坐组的PBMC注射到SCI小鼠体内时，运动组PBMC并未表现出显著的治疗效果。
图6：抗阻运动血浆促进非急性期SCI后的运动功能恢复
该研究通过多组学研究阐明了与阻力运动疗法相关的分子改变机制。并且阻力运动诱导的血浆直接发挥了神经保护作用，减少脱髓鞘和抑制神经元凋亡，有助于脊髓修复，为开发基于运动模拟剂治疗SCI患者提供了科学依据
