تعامل میان فعالیت ورزشی و RNAهای غیر کد کننده در NAFLD: شواهد بیوانفورماتیکی و تحلیل شبکه‌های تنظیمی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 گروه علوم ورزشی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

بیماری کبد چرب غیرالکلی (NAFLD) با اختلالات متابولیک، رژیم‌های غذایی پرچرب و سبک زندگی کم‌تحرک مرتبط است و منجر به التهاب مزمن، فیبروز کبدی و افزایش خطر ابتلا به سیروز و سرطان کبد می‌شود. با توجه به محدودیت‌های درمانی دارویی، فعالیت ورزشی به عنوان یک رویکرد ایمن و در دسترس، نقش کلیدی در بهبود لیپوژنز، کاهش التهاب و ارتقای عملکرد میتوکندری ایفا می‌کند. هدف این مطالعه مروری-بیوانفورماتیکی، بررسی تعاملات بین فعالیت ورزشی و RNAهای غیرکدکننده (miRNA، lncRNA و circRNA) در زمینه کبد چرب غیرالکلی ، شناسایی ncRNAهای تعدیل‌شده توسط فعالیت ورزشی، و بازسازی شبکه‌های تنظیمی رقابتی (ceRNA) مرتبط با متابولیسم لیپید، التهاب و زیست‌انرژی است.برای دستیابی به این هدف، داده‌های مدل حیوانی (رژیم پرچرب با/بدون مداخله ورزشی) از GEO (GSE239729 و GSE226132) بازیابی گردید ، سپس جستجوی نظام‌مند در پایگاه‌های داده PubMed، Scopus، Web of Science و Google Scholar از سال ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۵ با استفاده از کلیدواژه‌های استاندارد انجام شد. پیش‌پردازش و نرمال‌سازی داده‌ها در محیط R (نسخه ۴.۵.۰) با بسته DESeq2 صورت گرفت و تمرکز بر ncRNAها با آستانه‌های |log2FC| ≥2 و FDR < ۰.۰۵ بود. انوتیشن از منابع Ensembl، NONCODE، LNCipedia، circBase و circAtlas اخذ شد؛ پیش‌بینی اهداف miRNA از TargetScan و miRWalk، تعاملات circRNA-miRNA از starBase استخراج گردید و شبکه‌های ceRNA در Cytoscape (نسخه ۳.۱۰.۱) بازسازی شد. غنی‌سازی عملکردی (GO/KEGG) نیز با ابزارهای clusterProfiler و DAVID انجام پذیرفت.یافته‌های ادغام‌شده از مرور ادبیات و بازتحلیل داده‌ها نشان داد که فعالیت ورزشی به طور مداوم بیان miR-34a را کاهش و miR-122 را افزایش می‌دهد؛ در lncRNAها، بیان MALAT1 و HOTAIR کاهش می‌یابد؛ و در circRNAها، circRNA_002581 کاهش و circScd1 افزایش می‌یابد. شبکه‌های ceRNA عمدتاً محورهای AMPK، SIRT1/PGC-1α و PPARα را هدف قرار می‌دهند و با کاهش لیپوژنز (↓SREBP1/FASN)، تقویت اکسیداسیون اسیدهای چرب (↑CPT1/FAO)، مهار التهاب (↓NF-κB/TNF-α) و تعدیل سیگنالینگ TGF-β همخوانی دارند. همسانی الگوها بین دو مجموعه داده، پایداری پاسخ ncRNA-محور به فعالیت ورزشی را تأیید کرد و تحلیل حساسیت با آستانه‌های ملایم‌تر نیز نتایج کلیدی را حفظ نمود.به طورخلاصه، فعالیت ورزشی از طریق بازتنظیم هماهنگ ncRNAها، معماری شبکه‌های ژنی مرتبط با متابولیسم، التهاب و عملکرد میتوکندری را در کبد چرب غیر الکلی بازآرایی می‌کند.این مطالعه، از طریق ادغام شواهد ادبیات و بازتحلیل RNA-Seq، چارچوبی عملی-مفهومی برای هدف‌گیری ncRNAها، توسعه نشانگرهای زیستی مرتبط با پاسخ به فعالیت ورزشی، و طراحی مداخلات RNA-محور مقلد اثرات فعالیت ورزشی فراهم می‌آورد. با ادغام مرور نظام‌مند و بازتحلیل داده های موجود و بازسازی شبکه‌های ceRNA ، نشان دادیم اثرات فعالیت ورزشی عمدتاً از محورها‌ی AMPK، SIRT1/PGC-1α و PPARα میانجی‌گری می‌شود و با الگوهای ncRNA (miR-34a↓، miR-122↑، MALAT1/HOTAIR↓، circScd1↑) هم‌راستاست. این نقشه شبکه‌ای، کاربرد بالینی روشن دارد: (۱) نشانگرهای زیستی پاسخ‌به‌ورزش، (۲) مداخلات RNA-محورِ ( مقلد ورزش‌) با هدف‌گیری این محورها، برای بهینه‌سازی درمان و بهبود نتایج متابولیک/التهابی در کبد چرب غیر الکلی.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The crosstalk between exercise and ncRNAs in NAFLD: bioinformatic evidence and regulatory network analysis

نویسندگان [English]

  • Zahra Asheghi 1
  • Sayed Mohammad Marandi 2
1 Department of Exercise Physiology, Faculty of Sport Sciences, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
2 Professor in Exercise Physiology,Department of Exercise Physiology, Faculty of Sport Sciences, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is associated with metabolic dysfunction, high-fat diets, and sedentary lifestyle, leading to chronic inflammation, hepatic fibrosis, and an increased risk of cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Given the limitations of drug therapies, exercise, as an accessible approach, plays a key role in improving lipogenesis control, reducing inflammation, and enhancing mitochondrial function. The aim of this review–bioinformatic study was to examine the interactions between exercise and non-coding RNAs (ncRNAs)—miRNAs, lncRNAs, and circRNAs—in the context of NAFLD, to identify ncRNAs modulated by exercise, and to reconstruct competitive endogenous RNA (ceRNA) networks related to lipid metabolism, inflammation, and bioenergetics. To achieve this, murine models (high-fat diet with/without exercise) were retrieved from GEO (GSE239729 and GSE226132), followed by a systematic search of PubMed, Scopus, Web of Science, and Google Scholar (2019–2025) using standard keywords. Preprocessing and normalization were performed in R (v4.5.0) with DESeq2, focusing on ncRNAs meeting |log2FC| ≥ 2 and FDR < 0.05. Annotations were obtained from Ensembl, NONCODE, LNCipedia, circBase, and circAtlas; miRNA targets were predicted using TargetScan and miRWalk; circRNA–miRNA interactions were obtained from starBase; and ceRNA networks were reconstructed in Cytoscape (v3.10.1). Functional enrichment (GO/KEGG) was conducted with clusterProfiler and DAVID. Integrated findings from the literature review and reanalysis showed that exercise consistently decreased miR-34a and increased miR-122; among lncRNAs, MALAT1 and HOTAIR decreased; and among circRNAs, circRNA_002581 decreased while circScd1 increased. The ceRNA networks predominantly targeted AMPK, SIRT1/PGC-1α, and PPARα axes, consistent with reduced lipogenesis (↓SREBP1/FASN), enhanced fatty-acid oxidation (↑CPT1/FAO), attenuated inflammation (↓NF-κB/TNF-α), and modulation of TGF-β signaling. Concordance of patterns between the two datasets confirmed the robustness of the exercise-driven, ncRNA-centered response, and sensitivity analyses with more permissive thresholds preserved key results. In summary, exercise remodels NAFLD liver by coordinated ncRNA reprogramming that reshapes gene-network architecture governing metabolism, inflammation, and mitochondrial performance. By integrating literature evidence with RNA-Seq reanalysis and ceRNA reconstruction, this study provides a practical conceptual framework for targeting ncRNAs, developing biomarkers of exercise response, and designing RNA-based interventions that mimic the effects of exercise. By integrating the systematic review with reanalysis of existing datasets and ceRNA network building, we show that the benefits of exercise are mediated through AMPK, SIRT1/PGC-1α, and PPARα pathways and align with ncRNA signatures (miR-34a↓, miR-122↑, MALAT1/HOTAIR↓, circScd1↑). This network map has clear clinical applications: (1) exercise-response biomarkers, and (2) RNA-based exercise-mimetic interventions targeting these hubs to optimize therapy and improve metabolic/inflammatory clinical outcomes in NAFLD.

کلیدواژه‌ها [English]

  • non-coding RNAs (ncRNAs)
  • Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD)
  • Exercise intervention
  • Transcriptomic analysis
  • Gene regulatory networks

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 14 مهر 1404
  • تاریخ دریافت: 23 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 02 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش: 14 مهر 1404
  • تاریخ اولین انتشار: 14 مهر 1404
  • تاریخ انتشار: 14 مهر 1404