胡曉磐，李世昌*，孫 朋

（1.華東師范大學(xué)“青少年健康評(píng)價(jià)與運(yùn)動(dòng)干預(yù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241；2.華東師范大學(xué) 體育與健康學(xué)院，上海 200241）

隨著系統(tǒng)生物學(xué)、骨分子生物學(xué)和遺傳學(xué)研究的發(fā)展，骨形成或骨吸收不僅受激素、代謝和機(jī)械應(yīng)力的影響，還可能與表觀遺傳（epigenetic）有關(guān)（Amjadi-Moheb et al.，2019）。表觀遺傳在不改變核酸序列的情況下，使基因表達(dá)發(fā)生可遺傳變化，以DNA甲基化（DNA methylation）、組蛋白修飾（histone modifications）和非編碼 RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）3種方式為主（Letarouilly et al.，2019）（表1）。而與基因突變有所不同的是，表觀遺傳的改變具有可逆性（張嚴(yán)焱等，2018）。有研究發(fā)現(xiàn)，身體活動(dòng)通過(guò)影響相關(guān)基因的表觀遺傳修飾，從而起到預(yù)防和改善病癥的效用（Zimmer et al.，2016）（圖1），這意味著運(yùn)動(dòng)作為外源性刺激，可充當(dāng)環(huán)境表觀遺傳調(diào)制器，在不影響DNA編碼的前提下，通過(guò)直接或間接作用于骨組織細(xì)胞，發(fā)揮提升骨量、骨密度，改善骨強(qiáng)度等骨骼機(jī)械性能的功能。這可能是引起基因組一致的同卵雙生子在不同環(huán)境下呈現(xiàn)出身高及骨健康狀況差異的原因，也是解釋了運(yùn)動(dòng)影響骨質(zhì)變化的潛在機(jī)制?；诖?，本文綜述國(guó)內(nèi)外運(yùn)動(dòng)對(duì)骨質(zhì)影響的表觀遺傳學(xué)研究進(jìn)展，并系統(tǒng)闡述其中表觀遺傳的可能機(jī)制。

1 表觀遺傳與骨質(zhì)變化

1.1 DNA甲基化與骨質(zhì)

骨質(zhì)的強(qiáng)健與遺傳及環(huán)境因素密切相關(guān)，主要候選基因涉及鈣磷代謝調(diào)節(jié)激素、性激素、細(xì)胞因子及其相應(yīng)的受體基因和I型膠原蛋白基因（張奎等，2017；Qi et al.，2003）；不益于骨健康的高危環(huán)境因素則包括營(yíng)養(yǎng)失衡、鈣攝入不足、缺乏運(yùn)動(dòng)和不良的生活習(xí)慣等（Bloomfield，2003）。DNA甲基化正是在遺傳-環(huán)境-骨質(zhì)變化范疇內(nèi)，由基因和外界環(huán)境的相互作用，引起生命周期內(nèi)骨質(zhì)改變的表觀遺傳調(diào)控方式之一。研究發(fā)現(xiàn)，妊娠期婦女缺失維生素D將導(dǎo)致CYP2R1和CYP24A1等基因位點(diǎn)高甲基化，使子代基因沉默，造成后代整體表觀遺傳程序功能障礙（Michou，2018；Pike et al.，2015；Von et al.，2018）（圖2），由此可解釋孕期維生素D不足與胎兒骨發(fā)育遲緩和兒童期骨量減損的聯(lián)系。Wang等（2018）發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松（osteoporosis，OP）患者骨組織內(nèi)促破骨細(xì)胞分化的核因子kB受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-kB ligand，RANKL）呈基因啟動(dòng)子低甲基化，而抑制破骨細(xì)胞生成的骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）表現(xiàn)為啟動(dòng)子高甲基化，使得RANKL高表達(dá)而OPG不足。這與正常骨組織中RANKL/OPG通路狀態(tài)相反，反映出原發(fā)性骨質(zhì)疏松所表現(xiàn)的RANKL/OPG通路紊亂，可能是由于DNA甲基化狀態(tài)改變所致。

1.2 組蛋白修飾與骨質(zhì)

組蛋白乙?；?種核心組蛋白中均可發(fā)生，是表觀遺傳組蛋白修飾的研究熱點(diǎn)（王維 等，2012；Grunstein，1997）。催化組蛋白乙?；揎椀拿赴杉せ钷D(zhuǎn)錄的組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶（histone/lysine acetyltransferases，HATs/KATs）（Lutter et al.，1992）和功能相反的組蛋白去乙?；福╤istone/lysine deacetylases，HDACs/KDACs）（Taunton et al.，1996）。染色質(zhì)免疫沉淀顯示，成骨細(xì)胞基因啟動(dòng)子區(qū)域存在p300和CREB結(jié)合蛋白（CREB binding protein，CBP）2種HATs大分子（Gordon et al.，2011），可誘導(dǎo)25-羥維生素D3-24-羥基化酶（25-hydroxyvitamin D3-24-hydroxylase，Cyp24）基因的啟動(dòng)子發(fā)生組蛋白H4乙酰化，激活成骨基因轉(zhuǎn)錄（Kim et al.，2005）。p300/CBP同樣有助于維持巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage colonystimulating factor，M-CSF）和細(xì)胞核因子C1（nuclear factor of activated T cells C1，NFATc1）的高乙?；癄顟B(tài)，促破骨細(xì)胞生成（Asagiri et al.，2005；Weilbaecher et al.，2001）。Cantley等（2017）使用組蛋白去乙?；敢种苿╤istone deacetylase inhibitor，HDACI）探究高度乙酰化對(duì)成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞分化及基因表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)HDACI有助于成骨細(xì)胞（osteoblast，OB）成熟及基質(zhì)礦化（Schroeder et al.，2007），但也會(huì)介導(dǎo)OB內(nèi)核因子kB受體活化因子配體（RANKL）啟動(dòng)子區(qū)域乙?；?，繼而激活破骨細(xì)胞（osteoclast，OC），使受試者骨密度降低，骨折風(fēng)險(xiǎn)增高（McGee-Lawrence et al.，2011）。以上研究表明，乙?；揎椏伸`活地影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能，在成骨和破骨生成過(guò)程中均發(fā)揮重要作用。同時(shí)，作為骨相關(guān)基因表觀遺傳的直接或共調(diào)控方式，具備相當(dāng)?shù)膭?dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。

1.3 非編碼RNA與骨質(zhì)

在非編碼RNA中，長(zhǎng)度約19～24個(gè)核苷酸的microRNA（miRNA）在機(jī)體生命活動(dòng)過(guò)程中的效應(yīng)范圍十分廣泛，可作用于約30%的人類基因組，同時(shí)具有較高穩(wěn)定性，因而其表達(dá)水平可成為監(jiān)測(cè)和診斷骨代謝疾病的最佳生物標(biāo)志物。目前已檢測(cè)出多達(dá)80余種與骨密度（bone mineral density，BMD）、骨折和骨質(zhì)疏松癥密切相關(guān) 的 特 異 性 miRNA（Cheng et al.，2018；Scimeca et al.，2017）（表2），如過(guò)表達(dá)miR-338-3p會(huì)通過(guò)靶向Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runt-related transcription factor 2，Runx2）和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體2（fibroblast growth factor receptor 2，F(xiàn)GFR2），抑制Osterix等骨形成轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)致骨質(zhì)疏松（Liu et al.，2014）。但有些miRNA分子的作用功能尚未得到統(tǒng)一定論（Meng et al.，2015；Wei et al.，2017），如 Panach等（2015）發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松性骨折患者血清中miR-21-5p與I型膠原羧基末端肽CTX（骨吸收標(biāo)志物）水平存在很強(qiáng)相關(guān)性；Yavropoulou等（2017）的研究指出，健康對(duì)照組人群的miR-21-5p水平高于骨質(zhì)疏松患者。樣本量大小、研究對(duì)象等因素會(huì)影響最終的研究結(jié)論，同時(shí)miRNA在不同骨組織細(xì)胞乃至各發(fā)育分化階段的功能是否存在差異，以及骨折等改變骨穩(wěn)態(tài)的因素是否會(huì)干擾miRNA的作用方式等問(wèn)題有待研究證明。此外，循環(huán)血液中動(dòng)態(tài)變化的miRNA在運(yùn)動(dòng)應(yīng)激及逐漸適應(yīng)過(guò)程中同樣呈現(xiàn)差異性表達(dá)，如有氧耐力顯著上調(diào)miR-15a和miR-199a水平，急性力竭運(yùn)動(dòng)使血液中miR-146a和miR-222顯著升高，因此也可將這些血液中的miRNA作為反映訓(xùn)練效果的分子標(biāo)志物（Ostanek et al.，2018）。

2 運(yùn)動(dòng)改善骨質(zhì)的表觀遺傳學(xué)機(jī)制

對(duì)運(yùn)動(dòng)改善骨質(zhì)代謝原因的探究長(zhǎng)期集中在機(jī)械負(fù)荷刺激對(duì)骨量、骨細(xì)胞和骨內(nèi)環(huán)境作用的細(xì)胞分子機(jī)制上（Andreoli et al.，2012；Ehlert et al.，2013），并逐步明確運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)節(jié)骨相關(guān)激素、細(xì)胞因子和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用途徑。但運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、時(shí)長(zhǎng)、頻率、項(xiàng)目種類以及實(shí)驗(yàn)對(duì)象不一致所帶來(lái)的異質(zhì)性，使得現(xiàn)有的研究成果偏重于從運(yùn)動(dòng)改善骨生長(zhǎng)代謝相關(guān)生化指標(biāo)的角度闡釋運(yùn)動(dòng)對(duì)骨質(zhì)的積極影響，這在一定程度上限制了對(duì)運(yùn)動(dòng)健骨潛在機(jī)制的思考模式。隨著表觀遺傳概念滲入骨代謝研究領(lǐng)域，Rubin等（1990）運(yùn)用表觀遺傳概念說(shuō)明了力學(xué)環(huán)境影響骨骼形態(tài)方式。盡管研究中并沒(méi)有對(duì)具體的表觀遺傳修飾途徑作詳細(xì)敘述，但指出在器官水平上，功能性身體活動(dòng)（functional activity）所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力可以被看作為一個(gè)有效的表觀遺傳參數(shù)，經(jīng)由組織水平轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的骨力學(xué)參數(shù)后，在細(xì)胞水平上再轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的生化信號(hào)，繼而調(diào)節(jié)骨骼形態(tài)以適應(yīng)先前的功能性機(jī)械應(yīng)力。Tumer（1992）從表觀遺傳憑借轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor β，TGFβ）、胰島素樣生長(zhǎng)因子（insulin-like growth factor，IGF）和前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）對(duì)骨骼系統(tǒng)產(chǎn)生正反饋和促分化調(diào)控的角度，認(rèn)為表觀遺傳模式與Wolff定律所持有的骨力學(xué)適應(yīng)性負(fù)反饋調(diào)控理念互為補(bǔ)充。了解運(yùn)動(dòng)對(duì)骨質(zhì)影響的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，有利于豐富和完善運(yùn)動(dòng)健骨理論，同時(shí)對(duì)認(rèn)識(shí)骨代謝調(diào)控、骨相關(guān)疾病的預(yù)防和診斷具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值。

2.1 運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)控DNA去甲基化促成骨生成

缺乏身體鍛煉或久坐不動(dòng)的生活方式會(huì)增加人體罹患骨代謝性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，體育運(yùn)動(dòng)益于骨骼強(qiáng)健，這一點(diǎn)在長(zhǎng)期接受沖擊性機(jī)械刺激訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員的骨密度含量顯著高于常人中得以驗(yàn)證（Valente et al.，2018）。即使無(wú)法達(dá)到高水平的骨密度值，運(yùn)動(dòng)也會(huì)從表觀遺傳層面對(duì)不同性別、年齡段群體各組織的DNA甲基化程度產(chǎn)生顯著效應(yīng)，尤以40歲以上人群最為明顯（Nakajima et al.，2010；R?nn et al.，2013）。盡管與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的DNA甲基化變化數(shù)量巨大（Reimand et al.，2016），也有研究論證了運(yùn)動(dòng)引起的基因啟動(dòng)子甲基化改變，對(duì)血細(xì)胞（White et al.，2013）、骨骼?。℉e et al.，2018；Kanzleiter et al.，2015）、腦組 織（Rodrigues et al.，2015）、脂 肪 組 織（R?nn et al.，2013）、腫瘤（Bryan et al.，2013）以及配子（Denham et al.，2015）產(chǎn)生影響。但未見(jiàn)有運(yùn)動(dòng)影響骨組織DNA甲基化的直接研究文獻(xiàn)。但通過(guò)對(duì)245名10～13歲芬蘭女青少年的雌激素受體α（estrogen receptor α，ERα）基因PvuII多態(tài)性和骨質(zhì)量、骨形態(tài)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，每周體育活動(dòng)時(shí)間超過(guò)3 h，對(duì)于雜合子基因型（Pp）個(gè)體的骨質(zhì)量、骨密度及皮質(zhì)骨厚度均有顯著提升效果；而純合子基因型（PP和pp）的上述骨指標(biāo)不會(huì)因運(yùn)動(dòng)量的增加出現(xiàn)明顯變化。這說(shuō)明骨質(zhì)狀況是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，而運(yùn)動(dòng)可借助ERα基因PvuII多態(tài)性在一定程度上彌補(bǔ)雜合子基因型個(gè)體“先天不足”的骨質(zhì)狀態(tài)（Suuriniemi et al.，2004）。

實(shí)際上，兩性達(dá)到峰值骨量都需要雌激素（estrogen）的參與，也需要由ERα介導(dǎo)完成；ERα在結(jié)合雌激素反應(yīng)元件（estrogen response element，ERE）后激活靶基因轉(zhuǎn)錄，影響骨的成熟和礦化。在成骨細(xì)胞中，ERα基因的表達(dá)主要與遠(yuǎn)端F區(qū)啟動(dòng)子CpG島甲基化相關(guān)，并會(huì)因雌激素增多而降低甲基化程度（Penolazzi et al.，2004；Tübel et al.，2016）；此外，運(yùn)動(dòng)可通過(guò)提升絕經(jīng)期女性雌激素水平來(lái)改善骨質(zhì)（Gavin et al.，2018；Stanton et al.，2018）?；诔晒羌?xì)胞ERα基因在雌激素作用下發(fā)生的啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)改變，以及適量運(yùn)動(dòng)負(fù)荷與機(jī)體雌激素水平對(duì)骨質(zhì)的保護(hù)作用，推測(cè)出運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)直接或間接地改變ERα基因甲基化水平促成骨細(xì)胞正向生成。

2.2 運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)控組蛋白修飾維持骨穩(wěn)態(tài)

表觀遺傳修飾中，組蛋白去乙酰化狀態(tài)改變同樣影響骨重塑過(guò)程。以III類組蛋白去乙?；福℉DAC-III）家族中的長(zhǎng)壽蛋白Sirtuins（SIRTs）為例，人體7種Sirtuin蛋白（Sirt1-7）可依靠輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）調(diào)節(jié)多種蛋白的乙酰化修飾或ADP核糖基修飾。體育活動(dòng)可通過(guò)提高SIRTs活性，預(yù)防因衰老而產(chǎn)生的代謝性疾病（Lanza et al.，2008）。其中，Sirt1是細(xì)胞衰老、能量代謝和骨骼重塑3個(gè)環(huán)節(jié)的交匯點(diǎn)（楊宜锜等，2019），可去乙?；{(diào)節(jié)維持細(xì)胞干性的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子SOX2（sex determining region Y-box 2），進(jìn)而加快終末分化細(xì)胞重編效率，獲得與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）同等的多向分化潛力（Mu et al.，2015）；當(dāng)Sirt1表達(dá)受抑時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)BMSCs中的SOX2發(fā)生乙?；头核鼗瑢⑵湎蚝送廨敵龊蠼到?，嚴(yán)重阻遏BMSCs的增殖和向成骨分化的能力（Yoon et al.，2014）。此外，Sirt1還可直接與Runx2結(jié)合，促 BMSCs成骨并抑制其向脂肪分化（B?ckesj? et al.，2006；Tseng et al.，2011）；激活單磷酸腺苷活化蛋白激酶［adenosine 5’-monophosphate（AMP）-activated protein kinase，AMPK］限制核因子κB抑制蛋白（inhibitor of NF-κB，IκB），下調(diào)核因子-κB（nuclear factor-κB，NF-κB）活性抑制骨吸收（Katto et al.，2013；Shakibaei et al.，2011）；使骨硬化蛋白基因（sclerostin，SOST）啟動(dòng)子組蛋白H3第9位賴氨酸殘基去乙?；?，阻遏SOST負(fù)向調(diào)控成骨細(xì)胞的功能（Cohenkfir et al.，2011）。在運(yùn)動(dòng)能否通過(guò)上調(diào)Sirt1促進(jìn)骨質(zhì)代謝的研究中指出，長(zhǎng)期規(guī)律性體育活動(dòng)可上調(diào)Sirt1活性，如8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)激活Sirt1和叉頭轉(zhuǎn)錄因子FOXO3a（forkhead box O3a），形成 Sirt1/FOXO3a活性復(fù)合物，恢復(fù)生長(zhǎng)阻滯與DNA損傷基因（growth arrest and DNA damage，GADDA45a）、錳超氧化物歧化酶（Mn superoxide dismutase，MnSOD）和細(xì)胞周期蛋白 D2（Cyclin D2）的含量，抑制細(xì)胞凋亡并容許DNA修復(fù)，以延緩衰老進(jìn)程（Ferrara et al.，2008）。

耐力運(yùn)動(dòng)可上調(diào)骨骼肌Sirt1表達(dá)量（Suwa et al.，2008），同時(shí)去乙?；せ钸^(guò)氧化物酶體增殖活化受體γ輔助活化因子1α（αsubunit of peroxisome proliferators-activated receptor-γcoactivator-1，PGC-1α），改善衰老引發(fā)的線粒體生物發(fā)生和氧化能力減退（Koltai et al.，2012）。值得注意的是，PGC-1α可結(jié)合雌激素相關(guān)受體α（estrogen-related receptorα，ERRα），增強(qiáng)核受體轉(zhuǎn)錄激活，參與雌激素調(diào)節(jié)的骨代謝；急性和有氧運(yùn)動(dòng)均可改善女性性激素水平（Stanton et al.，2018）?；谶\(yùn)動(dòng)提高Sirt1及雌激素水平的特點(diǎn)，結(jié)合體力活動(dòng)提高NAD+信號(hào)分子水平，激活代謝傳感器AMP依賴的蛋白激酶［Adenosine 5’-monophosphate（AMP）-activated protein kinase，AMPK］及Sirt1，引起靶蛋白磷酸化和去乙?；谋碛^遺傳改變，促進(jìn)組織氧化重塑的作用（J?ger et al.，2007）。推測(cè)運(yùn)動(dòng)可通過(guò)作用于Sirt1上游因子，借助NAD+/AMPK/Sirt1/PGC-1α/雌激素相關(guān)受體α通路，調(diào)節(jié)表觀遺傳修飾，刺激骨代謝靶基因的生物合成，改善骨質(zhì)疏松狀態(tài)（圖3）。

2.3 運(yùn)動(dòng)通過(guò)調(diào)控非編碼RNA影響骨代謝

有研究表明，力學(xué)刺激變化可通過(guò)調(diào)控miRNA改變骨吸收、骨形成方向，這主要是依靠對(duì)機(jī)械敏感型因子miR-103a的激活或抑制實(shí)現(xiàn)。在失去力學(xué)刺激的狀態(tài)下，miR-103a的過(guò)表達(dá)將嚴(yán)重降低成骨分化主要轉(zhuǎn)錄因子Runx2含量；而恢復(fù)力學(xué)刺激，可抑制miR-103a水平并上調(diào)Runx2蛋白表達(dá)（Bin et al.，2015；Yuan et al.，2017）。Sun等（2015）發(fā)現(xiàn)，微重力狀態(tài)下miR-103表達(dá)的上調(diào)會(huì)通過(guò)抑制L型電壓門(mén)控鈣通道（L-type Ca2+channel，LTCC）Cav1.2的表達(dá)，阻礙成骨細(xì)胞增殖。miR-154-5p可抑制調(diào)控成骨分化的Rho/Rho激酶（Rho-associated kinase，ROCK）通路，并靶向Wnt11以阻礙脂肪來(lái)源間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose-derived mesenchymal stem cells，ADSCs）向成骨分化；通過(guò)增加機(jī)械應(yīng)力下調(diào)miR-154-5p，激活Wnt/平面細(xì)胞極性（planar cell polarity，PCP）通路促進(jìn)ADSCs成骨（Li et al.，2015）。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)在提高皮質(zhì)骨密度的同時(shí)（曹鵬，2009），可誘導(dǎo)C57BL/6小鼠脛骨內(nèi)37種miRNA表達(dá)差異，其中，miR-let-7a/d/f/i-5p在運(yùn)動(dòng)組中表達(dá)下調(diào)；2周的重力負(fù)荷使小鼠脛骨中miR-20a和miR-92a表達(dá)量高出安靜組1.3和2.1倍（Zhou et al.，2014）。當(dāng)關(guān)鍵miRNA缺失時(shí)，骨組織細(xì)胞對(duì)機(jī)械應(yīng)激刺激的反應(yīng)不再敏感。Mohan等（2015）在破壞成骨細(xì)胞內(nèi)miR-17-92簇后，發(fā)現(xiàn)骨對(duì)機(jī)械應(yīng)變的反應(yīng)明顯減弱，同時(shí)EIk3、Runx2和骨膜基因表達(dá)減少。因此，運(yùn)動(dòng)可能通過(guò)調(diào)控miRNA防治廢用性骨丟失（Domanska et al.，2019；Li et al.，2015）。盡管miRNA并非機(jī)械刺激下唯一調(diào)節(jié)骨代謝的因子，但其在機(jī)械應(yīng)力下會(huì)發(fā)生明顯改變，并可通過(guò)調(diào)節(jié)成骨因子或骨吸收因子表達(dá)，來(lái)加強(qiáng)機(jī)械負(fù)荷對(duì)骨形成的積極作用。然而，訓(xùn)練方案設(shè)計(jì)的項(xiàng)目強(qiáng)度和總持續(xù)時(shí)長(zhǎng)可能是決定miRNA變化的關(guān)鍵要素（馬濤等，2011）。Farsani等（2019）使用4種運(yùn)動(dòng)方案（中、高強(qiáng)度耐力和中、高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練）對(duì)23月齡Wistar大鼠進(jìn)行為期8周的干預(yù)后發(fā)現(xiàn)，miR-133a、miR-103a與miR-204水平在中、高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練中有所下降，但這3種直接靶向Runx2的成骨分化負(fù)調(diào)控因子的表達(dá)并沒(méi)有因運(yùn)動(dòng)介入而受到明顯抑制。

由此，建議老年群體采用中、高強(qiáng)度抗阻訓(xùn)練方案以激活骨重建，并表示8周的干預(yù)時(shí)長(zhǎng)還不足以引起miRNA變化，應(yīng)堅(jiān)持長(zhǎng)期（≥6個(gè)月）規(guī)律性體育鍛煉才有可能從中獲益。事實(shí)上，龐大而復(fù)雜的非編碼RNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其全部信息和功能并不是獨(dú)立或單向的，如已證實(shí)lncRNA和miRNA同樣參與到對(duì)DNA甲基化酶和組蛋白修飾的調(diào)控過(guò)程中，引起DNA甲基化及染色質(zhì)重塑改變，從而決定細(xì)胞骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化方向（圖4）。解析骨組織內(nèi)整體或特定的非編碼RNA分子功能信息，以及其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的變化情況，將有助于更加全面詳實(shí)地闡明運(yùn)動(dòng)調(diào)控骨質(zhì)代謝的表觀遺傳變化機(jī)制，并為骨代謝性疾病的發(fā)生提供全新的表觀遺傳調(diào)控視角。

圖4 調(diào)節(jié)人體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化的表觀遺傳機(jī)制（Letarouilly et al.，2019）Figure 4.Epigenetic Mechanisms in Regulating Preferential Human BMSCs Differentiation

3 結(jié)論與展望

一直以來(lái)，相關(guān)研究都在從力學(xué)刺激下的骨相關(guān)因子、激素、信號(hào)通路變化等方面論證適量運(yùn)動(dòng)有益于維持骨穩(wěn)態(tài)，并大力推廣運(yùn)動(dòng)科學(xué)健骨的理念，而表觀遺傳正為運(yùn)動(dòng)這一外源性刺激引起的骨相關(guān)基因響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化，并呈現(xiàn)出時(shí)間和空間上的表達(dá)調(diào)控改變，提供了最新探究角度。近年來(lái)，相關(guān)研究為骨健康和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域積累了一定的表觀遺傳學(xué)資料，通過(guò)影響基因的表觀遺傳修飾，影響骨相關(guān)基因的表達(dá)，可能是運(yùn)動(dòng)改善骨質(zhì)的良性機(jī)制之一。盡管將表觀遺傳修飾、運(yùn)動(dòng)和骨質(zhì)代謝直接聯(lián)系起來(lái)的研究并不多見(jiàn)，但通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的整理可以看出，運(yùn)動(dòng)能顯著改變DNA甲基化水平、組蛋白修飾狀態(tài)及非編碼RNA的表達(dá)，當(dāng)中的部分表觀遺傳修飾變化與骨質(zhì)代謝標(biāo)志物、信號(hào)通路和關(guān)鍵基因的表達(dá)密切相關(guān)。然而，關(guān)于表觀遺傳的諸多疑問(wèn)仍未解決，如機(jī)體表型與代謝性疾病的發(fā)生由基因遺傳和表觀遺傳共同決定，應(yīng)如何區(qū)分和量化兩者影響程度的多寡；不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、時(shí)長(zhǎng)、強(qiáng)度和頻次與骨相關(guān)表觀遺傳修飾變化之間的關(guān)聯(lián)等有待長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)對(duì)干細(xì)胞表觀遺傳修飾的影響或?qū)⒊蔀檫\(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新興課題。未來(lái)還可將慢性骨代謝疾病與生活環(huán)境、生活方式等表觀遺傳修飾的決定因素相聯(lián)系，從誘因入手以減少骨疾病發(fā)生的可能。