Notícia

Nature BIO1000 (China)

Study details how aerobic exercise reverses degenerative process that leads to metabolic diseases

Publicado em 08 dezembro 2020

研究详述有氧运动如何逆转导致代谢疾病的退化过程

在食物短缺时期,脂肪组织不仅是简单的能量储备。它极大地促进了新陈代谢的调节,将各种分子释放到血液中,其中包括可调节关键基因在生物体不同部位(包括肝脏,胰腺和肌肉)表达的微RNA。

研究表明,衰老和肥胖均可损害脂肪组织产生这些调节性microRNA,并有利于糖尿病和血脂异常等疾病的发展。好消息是,根据《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的一项研究,可以通过定期进行有氧运动来逆转这种退化过程。

“小鼠和人类的实验表明,有氧运动能刺激一种叫做DICER的酶的表达,这对于这些microRNA的加工至关重要。因此,我们观察到脂肪细胞增加了这些调节分子的产生,对新陈代谢”,巴西圣保罗州坎皮纳斯大学生物研究所(IB-UNICAMP)教授马塞洛·莫里(Marcelo Mori)表示,该项目的主要研究人员之一得到了FAPESP(圣保罗)的支持。研究基金会),并与丹麦哥本哈根大学和美国哈佛大学的研究小组合作进行。

实验是在博士生Bruna BrasilBrandão的博士后研究期间进行的。C. Ronald Kahn教授的实验室研究员,现就职于哈佛医学院。

结果表明,在有氧运动期间,通过分泌到血液中的信号分子,肌肉和脂肪组织之间发生了通讯。这种信息交换使脂肪细胞的能量消耗更加有效,使新陈代谢适应运动并增强了肌肉的性能。

使小鼠经受60分钟的跑步机运行方案八周。当他们变得更健康时,跑步机的速度和倾斜度增加了。最后,除了性能改善外,科学家还发现DICER表达的脂肪细胞水平显着升高,同时体重和内脏脂肪减少。

当他们对转基因小鼠在脂肪细胞中不表达DICER的实验进行重复实验时,研究人员发现,有氧运动的有益作用要小得多。森说:“这些动物没有减轻体重或内脏脂肪,它们的整体健康状况也没有改善。” “我们还观察到,在这些GM小鼠中,脂肪细胞使用能量底物的方式与野生小鼠不同,从而使肌肉可利用的葡萄糖更少。”

在人类中,六周的高强度间歇训练(HIIT)足以使脂肪组织中DICER的量平均增加五倍。在年龄约36岁的年轻志愿者和年龄约63岁的老年受试者中均观察到了这种效果。然而,个体之间的反应差异很大,DICER在某些情况下增加多达25倍,而在其他情况下则很少。

详细机制

DICER和microRNA在脂肪组织中的作用首先在2012年发表在《细胞代谢》上的一篇文章中进行了描述,该文章报道了Mori和Khan与国际研究人员合作开展的一项研究。此处的主要发现是,随着动物体重的增加,小鼠脂肪组织中DICER的表达下降,这缩短了它们的寿命。研究还表明,热量限制可以逆转肥胖的有害影响。

在2016年发表在《衰老》(Aging)杂志上的另一项研究中,Mori和他的小组表明,热量限制可以防止与衰老相关的脂肪组织microRNA产量下降和2型糖尿病的发生。在2017年《自然》杂志上报道的一项研究中,他们证明了脂肪组织产生的microRNA进入血流并作用于远处的组织,从而调节基因表达。

“在这项最新研究中,有氧运动像热量限制一样,由于一种非常重要的代谢传感器AMPK(腺苷一磷酸激活的蛋白激酶)的激活,可以逆转DICER表达和microRNA产生的下降。”说过。

他解释说,当细胞消耗ATP(三磷酸腺苷,作为细胞能量底物的分子)并产生能量不足时,传感器便被激活。在小鼠实验中,研究人员发现,有氧运动激活了肌肉细胞中的AMPK,从而以某种方式诱导了脂肪细胞中DICER的表达。

他说:“显而易见的结论是,对基因表达的影响发生在能量缺乏的同一细胞中,的确如此,但是这里的传感器还在肌肉中被激活,并控制在脂肪组织中发生的反应。”说过。

为了确认组织之间的通讯,科学家从受过训练的动物那里收集了血清并将其注射到久坐的动物体内。这种“治疗”增加了脂肪组织中DICER的表达。在另一个实验中,他们将培养的脂肪细胞与受过训练的小鼠的血清孵育,并观察到相同的效果。

莫里说:“这一发现表明,受过训练的人的血液中有一个或多个分子直接诱导脂肪组织的代谢改善。” “如果我们能够鉴定出这些分子,我们就可以研究它们是否还引起有氧运动的其他好处,例如心脏保护。此外,我们可能会考虑在某个阶段将这种知识转化为药物。”

为了获得对代谢调节机制的更详细的了解,研究人员分析了受过训练的小鼠的生物体中表达的所有数千种microRNA,并将它们与久坐小鼠进行了比较。

森说:“我们鉴定出一种叫做miR-203-3p的分子,其表达随着训练和热量限制的增加而增加。” “我们证明了这种微小RNA负责促进脂肪细胞的代谢调节。当肌肉在长时间运动中耗尽所有糖原时,分子信号就会被发送至脂肪组织,而miR-203-3p会微调脂肪细胞的代谢。我们发现了这种代谢灵活性对于身体健康和性​​能提升必不可少。”

他补充说,如果没有这种调节,运动过程中脂肪细胞对葡萄糖的消耗会增加,从而使肌肉可利用的能量底物减少。这可能导致低血糖症,这是运动员的主要性能限制之一。

森说:“在脂肪细胞中不表达DICER的转基因小鼠中,脂肪组织和肌肉之间的这种对话不会发生。这是一个模仿衰老和肥胖的模型。因此,当DICER下降时,新陈代谢的健康就会变差,退化过程会加速。” 。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。

  •