ExerGeneDB：运动调控差异基因表达数据库的构建与应用——多器官分子机制的系统解析

本研究针对运动调控基因表达缺乏系统性数据库的问题，开发了ExerGeneDB数据库，整合1692例啮齿类动物和4492例人类样本的多组织RNA-seq、微阵列及单细胞数据，通过标准化分析揭示运动类型、强度与临床特征（性别/年龄/BMI）对基因表达的调控规律。该研究为运动医学个性化干预提供分子靶点，发表于《Journal of Sport and Health Science》。

　　

运动被誉为“最天然的良药”，但其背后的分子机制却如同一个复杂的交响乐，涉及多个器官的协同“演奏”。尽管已知运动能降低血压、改善心脏功能甚至增强认知能力，但不同运动方式（如耐力训练vs抗阻训练）、强度（低/中/高强度）以及个体差异（性别/年龄/BMI）如何影响基因表达，仍缺乏系统性解析。现有数据库如MoTrPAC虽提供了宝贵资源，但未能涵盖更广泛的运动模式和独立研究数据。

为填补这一空白，浙江大学等机构的研究团队构建了ExerGeneDB数据库。该研究通过整合NCBI和NGDC的公开数据集，严格筛选包含运动组与静息组对照的样本，排除基因修饰或药物干扰的数据，最终纳入6184例样本，覆盖骨骼肌、血液、脂肪等14类组织。研究采用统一流程处理RNA-seq（HISAT2比对、featureCounts计数）和微阵列数据（limma标准化），并利用支持向量机（SVM）模型补充缺失的性别信息（ROC曲线下面积达0.99）。通过UMAP降维分析，揭示了组织类型是基因表达差异的首要影响因素，其次是健康状态和个体特征。差异分析采用百分比阈值法（top 5% logFC基因），发现外周血NK细胞和结直肠黏膜的差异基因比例最高，而腓肠肌最低。

研究结果显示：人类样本中，高强度运动占比59.66%，有氧运动（AE）占46.42%；啮齿类动物以自愿转轮（53.98%）和跑台运动（37.49%）为主。蛋白编码RNA在黑色素瘤和肾脏组织中差异显著，非编码RNA（如miR-222和circUtrn）与心脏保护相关。单细胞数据进一步揭示运动后脑室下区基因变化显著。临床关联分析发现，某些基因与BMI的关联性仅在运动状态下显现，提示运动可调节基因-表型关系。

讨论部分强调，ExerGeneDB通过整合临床信息与多组学数据，克服了既往研究局限于单一组织的不足。例如，发现运动后脂肪组织释放的小胞外囊泡（sEVs）可通过抑制MAPK通路减轻心脏缺血再灌注损伤（I/R）。此外，数据库还收录了ncRNA（如miR-15、lncExACT1）在运动适应中的调控作用，为开发“运动模拟药物”提供线索。局限性在于运动伴随的体重、免疫变化等混杂因素难以完全剥离。

该研究发表于《Journal of Sport and Health Science》，其交互式网站（https://exergenedb.com）支持按基因、组织或运动模式筛选数据，并允许用户交叉比对结果。未来可通过纳入更多临床队列（如STRRIDE试验）深化机制研究，推动运动医学向精准化迈进。