研究结果为增强老年人肌肉功能提供了潜在的方法。
运动已被证明可以预防多种疾病，并被科学认为是一种有效的抗衰老干预措施。尽管它能增强老年人的 健康 ，但它的积极作用最终会减弱。运动、健身和衰老之间的联系，以及潜在的细胞机制，仍然没有完全了解。
在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中，乔斯林糖尿病中心的研究人员研究了一种细胞机制在通过运动训练提高身体健康方面的作用，并确定了一种抗衰老干预措施，可以延缓模式生物中随着衰老而发生的衰退。总之，科学家们的发现为在衰老过程中促进肌肉功能的新策略打开了大门。
“锻炼被广泛用于提高生活质量和预防退行性疾病，在 人类 中，长期的锻炼方案可以降低总体死亡率，”联合通讯作者T. Keith Blackwell医学博士说，他是乔斯林大学胰岛细胞和再生生物学的高级研究员和部门负责人。“我们的数据确定了运动反应性的一个重要中介，也是在衰老过程中维持肌肉功能的干预切入点。”
这个重要的中介是线粒体的分裂和修复周期，线粒体是每个细胞内负责产生能量的专门结构或细胞器。线粒体功能对健康至关重要，线粒体动力学(修复功能失调的线粒体和恢复能量产生细胞器之间的连通性的周期)的破坏与慢性年龄相关疾病的发生和进展有关，如心脏病和2型糖尿病。
“我们发现，我们的肌肉在运动后会经历一种疲劳和恢复的模式，它们正在经历这种线粒体动态循环，”布莱克威尔说，他也是乔斯林免疫生物学的代理部门负责人。“在这个过程中，肌肉管理运动代谢需求的后果，并恢复其功能能力。”
Blackwell和他的同事——包括共同通讯作者Julio Cesar Batista Ferreira博士，圣保罗大学生物医学科学研究所——研究了模式生物秀丽隐杆线虫运动期间线粒体动力学的作用，秀丽隐杆线虫是一种简单的，被充分研究的微观蠕虫物种，经常用于代谢和衰老研究。
研究人员记录了野生型秀丽隐杆线虫游泳或爬行的情况，观察到在动物成年后的15天内，它们的身体健康出现了典型的与年龄相关的衰退。科学家们还显示，在衰老的动物中，线粒体出现了明显的、渐进的碎片化和/或无序化的转变。例如，他们在成年的第一天观察到年轻的蠕虫，一小时后出现了一次由运动引起的疲劳。60分钟的运动也导致动物肌肉细胞中线粒体碎片的增加，但24小时的时间足以恢复运动性能和线粒体功能。
在较老的蠕虫(第5天和第10天)中，动物的表现在24小时内没有恢复到基线。同样，老年动物的线粒体经历了一个分裂和修复的周期，但与年轻动物相比，发生的网络重组减少了。
乔斯林糖尿病中心博士后、第一作者朱莉安·克鲁兹·坎波斯说:“我们确定，一次运动可以诱导疲劳和体能恢复的周期，与线粒体网络重建的周期并行。”“衰老抑制了这种情况的发生，并导致身体素质的平行下降。这表明线粒体动力学可能对保持身体健康很重要，也可能对通过锻炼增强身体健康很重要。”
在第二组实验中，科学家让野生型蠕虫从成年期开始，每天游泳一小时，连续10天。研究小组发现，和人类一样，长期的训练计划在第10天显著改善了动物的中年健康状况，并缓解了衰老过程中常见的线粒体动力学损伤。
最后，研究人员测试了已知的延长寿命的干预措施在衰老过程中提高运动能力的能力。AMPK是一种分子，是运动中能量的关键调节器，也能促进线粒体形态和代谢的重塑。AMPK增加的蠕虫表现出更好的身体素质。他们还表现出在衰老过程中保持而不是增强运动表现。被设计为缺乏AMPK的蠕虫在衰老过程中表现出身体素质下降以及恢复周期受损。在他们的一生中，他们也没有从锻炼中得到延缓衰老的好处。
“衰老领域的一个重要目标是确定干预措施，不仅可以延长寿命，还可以提高健康和生活质量，”布莱克威尔说，他也是哈佛医学院的遗传学教授。“在老年人中，肌肉功能和运动耐受力的下降是导致大量发病率的主要问题。我们的数据指向了预防这种衰退的潜在有效干预点——最有可能与衰老的其他方面一起。确定线粒体网络的可塑性如何影响人类的身体健康以及长寿和衰老相关疾病将是非常有趣的。”
参考:“运动通过AMPK和线粒体动力学在衰老过程中保持身体健康”，作者Juliane Cruz Campos, Luiz Henrique Marchesi Bozi, Barbara Krum, Luiz Roberto Grassmann Bechara, Nikolas Dresch Ferreira, Gabriel Santos Arini, Rudá Prestes Albuquerque, Annika Traa, Takafumi Ogawa, Alexander M. van der Bliek, Afshin Beheshti, Edward T. Chouchani, Jeremy M. van Raamsdonk, T. Keith Blackwell和Julio Cesar Batista Ferreira, 2023年1月3日，美国国家科学院院刊。DOI: 10.1073 / pnas.2204750120
这项工作得到Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)的支持;国家 环境 保护委员会-巴西(CNPq);Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES)金融代码001和Instituto national de Ciência e Tecnologia和Centro de Pesquisa e desenvolvento de procesos氧化还原em生物医学;美国国立卫生研究院;乔斯林糖尿病中心;FAPESP博士后奖学金;美国心脏协会职业发展奖;克劳迪娅·亚当斯·巴尔项目;拉文家族基金;皮尤慈善信托基金会。William B. M ai r (Harvard T.H. Chan公共卫生学院)和Malene Hansen (Sanford Burnham Prebys医学发现研究所)提供了这项研究中使用的一些蠕虫菌株。其他菌株由美国国立卫生研究院资助的CGC提供。