摘要目的:基于生物信息学探讨大负荷运动后骨骼肌炎症反应基因的时间窗效应,鉴定运动性骨骼肌损伤(exercise-induced muscle damage,EIMD)炎症反应的关键基因与信号通路.方法:48只SD大鼠随机分为对照组(C组,n=8)和运动组(E组,n=40),分别于运动后即刻(E0)、12小时(E12)、24小时(E24)、48小时(E48)、72小时(E72)取腓肠肌,通过转录组测序,筛选差异表达基因,对其基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书代谢通路数据库(kyotoencyclopedia of genes and genomes,KEGG)的注释进行富集分析.从数据库提取炎症相关基因,与差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)相交识别获取差异表达炎症相关基因(differentially expressed inflammation-related genes,DEIRGs),基于Mfuzz算法对DEIRGs进行时间序列聚类获得具有相似表达特征的子集,并进行GO和KEGG分析以及蛋白互作网络分析,筛选获得关键DEIRGs,二次功能富集,并进行关键基因表达时间变化分析,确定关键信号通路.结果:大负荷运动后的骨骼肌炎症反应基因经Mfuzz时序聚类获得7个DEIRGs子集(cluster),cluster 5的差异基因表达总体下调,cluster 7的差异基因表达总体上调,cluster 3和4的差异基因表达在E0表达上调后在E12快速下调,cluster 2和6的差异基因表达在E0表达下调后在E12快速上调,cluster 1的差异基因表达在E0上调后在E12快速下调,E24再次上调,筛选鉴定出关键差异表达炎症基因TP53、STAT3、CD44、AKT1、KDR、GJA1、CYCS、HIF1A、IQGAP3、FASN、TFRC,富集在低氧诱导因子1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)、细胞凋亡、铁死亡、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)、血管内皮生长因子(vascular endothelial-derived growth factor,VEGF)、磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase-protein kinaseB,PI3K-Akt)、胰岛素抵抗、叉头盒转录因子O(forkhead box O,FoxO)、腺苷酸激活酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)和Janus激酶-信号转导与转录激活子(Janus kinase signal transduction and activator of transcription,JAK-STAT)信号通路.结论:炎症相关基因呈时间动态变化参与EIMD,运动后12小时呈现明显的时间窗效应,关键靶点STAT3、AKT1、HIF-1A经JAK-STAT、PI3K-Akt、HIF-1、VEGF信号通路响应运动诱发的骨骼肌损伤,促进肌组织修复.