【Cell Reports Medicine】香港大学团队利用Olink血清蛋白组学结合机器学习预测个性化运动应答

运动和减肥一直是不变的热门话题，在众多运动方式中，HIIT（High Intensity Interval Training）可谓是风靡一时。众所周知，运动对糖尿病患者的血糖管理和精神健康十分有益。糖尿病患者可通过HIIT运动获益，但相关生物学机制并未经过详细研究。近日，香港大学医学院徐爱民教授团队在 Cell Reports Medicine 杂志 (IF = 16.988)上发表了最新研究成果，利用Olink技术研究了血清蛋白组学与HIIT及早期糖尿病间的关系。

2型糖尿病（T2DM）和肥胖症预防及管理的一种有效措施是运动训练。然而，运动是如何通过调节相关因子改善代谢的相关机制，仍未得到充分的解释。为了解释这些机制，作者利用Olink靶向蛋白质组学技术，分析了HIIT训练（12周）对未经药物治疗的超重和肥胖的中国男性糖尿病前期患者 (n=36) 的血清蛋白水平（包括688种炎症和代谢蛋白）。研究者确定了血清蛋白水平和临床表型之间的关系，以揭示代谢结果的潜在调节因素和预测因素，并比较了应答者和非应答者的在胰岛素抵抗方面的分子特征。最后，作者开发了一种机器学习（ML）算法，整合基线蛋白组特征预测个体对运动训练的响应性。

与基线相比，HIIT 4周后89种循环蛋白产生了变化（22种上调，67种下调）（占总蛋白的12.9%，FDR<0.05）；HIIT 12周后247种蛋白变化（75种上调，173种下调）（占总蛋白的35.9%，FDR<0.05）。其中生长激素1（GH1）升高最明显；而促凋亡因子，如BH3-互作域死亡促进因子（BID）则为下降最显著的蛋白之一。

12周高强度间歇训练（HIIT）的血清蛋白质组变化

为了进一步了解12周HIIT所诱导的变化，作者使用聚类分析进一步检查了在HIIT期间显著变化的蛋白质（FDR < 0.05），并确定了六个主要的纵向集群，这些集群代表了对运动干预的不同反应模式，并分析了每个集群中变化最大的重要蛋白质。

12周HIIT血清蛋白响应通路分析（IPA）

为了进一步了解各蛋白质变化的生物学意义，研究者随后进行了通路富集分析。在HIIT的早期阶段（4周），"EPO信号通路"是唯一被确定为激活的通路。相反，有七条通路被明显下调；疾病和生物学功能分析显示"髓细胞数量"增加，而包括 "白细胞激活和迁移"以及 "活性氧产生 "在内的几种功能均有所下降。

代谢结果变化相关血清蛋白质组

运动引发个体化血清蛋白变化

区分应答者与非应答者的AUC曲线

运用血清中688种炎症/代谢生物标志物，对36名未经过药物治疗的超重/肥胖的中国男性糖尿病前期患者进行了蛋白组分析，研究了HIIT运动对糖尿病前期患者蛋白水平的影响。基于Olink的定量蛋白质组学分析显示，在为期12周的HIIT干预期间，数百种分子和信号通路发生了动态变化，包括代谢、心血管系统、炎症和细胞凋亡等。

参考文献：