研究细节有氧运动如何逆转导致代谢疾病的退行性过程

脂肪组织不仅仅是食物短缺时期的简单能量储备。它对新陈代谢的调节有重要作用，释放各种分子到血液中，包括调节生物体不同部位关键基因表达的microRNAs，包括肝脏、胰腺和肌肉。

研究表明，衰老和肥胖都会损害这些调节microrna的产生脂肪组织并赞成糖尿病和血脂腺等疾病的发展。好消息是，这种退行性过程可以通过练习常规来逆转有氧运动发表在《科学》杂志上的一项研究表明国家科学院的诉讼程序（PNA）。

在小鼠和人类身上进行的实验表明，有氧运动会刺激一种名为DICER的酶的表达，这种酶对这些microrna的处理至关重要。因此，我们观察到这些调节分子的产量增加脂肪细胞位于巴西圣保罗São州的坎皮纳斯大学生物研究所(IB-UNICAMP)教授、该项目的主要研究人员之一马塞洛·莫里(Marcelo Mori)说。该项目由FAPESP (São Paulo Research Foundation)支持，并与丹麦哥本哈根大学和美国哈佛大学的团队合作进行。

在Bruna BrasilBrandão的博士研究期间进行了实验，以前Mori的博士学位。学生和现在在哈佛医学院作为C.罗纳德Kahn教授的实验室工作。

结果表明，通过分泌到血液中的信号分子，在有氧运动期间肌肉和脂肪组织之间的通信发生。这种信息交换使得能源消耗通过使脂肪细胞更有效率，使新陈代谢适应运动，增强肌肉的表现。

这些小鼠连续8周在跑步机上进行60分钟的跑步。当他们变得更健康时，跑步机的速度和倾斜度都增加了。最后，除了性能的改善，科学家们发现脂肪细胞的DICER表达水平显著升高，这伴随着体重和内脏脂肪的减少。

当他们在脂肪细胞中不表达DICER的转基因小鼠身上重复这个实验时，研究人员发现，有氧运动的有益效果要小得多。“这些动物没有减轻体重或内脏脂肪，它们的整体健康状况没有改善，”Mori说。“我们还观察到，与野生小鼠相比，这些转基因小鼠的脂肪细胞对能量底物的使用方式不同，这导致可供肌肉使用的葡萄糖更少。”

对于人类来说，6周的高强度间歇训练(HIIT)足以使脂肪组织中的DICER数量平均增加5倍。年龄在36岁左右的年轻志愿者和年龄在63岁左右的年长志愿者都观察到了这种效应。然而，个体之间的反应差异很大，一些个体的DICER增加了25倍，而另一些则很少。

详细的机制

脂肪组织中DICER和microRNA处理的作用在2012年发表于《科学》杂志的一篇文章中首次被描述细胞代谢，报道与森林和Khan领导的研究与国际研究人员合作。这里的主要发现是小鼠脂肪组织中Dicer的表达随着动物的重量而下降，并且这种情况降低了它们的寿命。该研究还表明了热量限制可以逆转肥胖的有害影响。

在该杂志2016年发表的另一项研究中老化，森及其小鼠的热量限制使小鼠的热量限制通过脂肪组织和2型糖尿病的发育来阻止微小RNA的衰老下降。在2017年报告的一项研究中自然，他们证明了脂肪组织产生的microrna进入血液，并作用于远端组织，调节基因表达。

“在这个最新的研究中，我们发现有氧运动，如热敏性，可以扭转Dicer表达和MicroRNA生产的下降，因为激活了一个非常重要的代谢传感器，酶AMPK [腺苷一磷酸活性蛋白激酶]，”森林说。

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)并造成能量不足时，传感器就会被激活。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，并以某种方式诱导了脂肪细胞中的DICER表达。

“显而易见的结论是，对基因表达的影响发生在能量不足发生的同一细胞中，这确实是事实，但这里的传感器也在肌肉中被激活，并控制在脂肪组织中发生的反应，”他说。

为了确认组织之间的交流，科学家们从一只受过训练的动物身上收集了血清，并将其注射到一只久坐不动的动物体内。这种“治疗”增加了脂肪组织中的DICER表达。在另一个实验中，他们用训练小鼠的血清培养培养的脂肪细胞，并观察到同样的效果。

“这一发现表明训练有素的个体在血液中有一个或多个分子，直接诱导脂肪组织的代谢改善，”莫里说。“如果我们可以识别这些分子，我们可以调查它们是否也诱导有氧运动的其他益处，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一种药物。”

为了对代谢调节机制有更详细的了解，研究人员分析了经过训练的老鼠体内表达的数千种microrna，并将它们与不运动的老鼠进行了比较。

Mori说:“我们发现了一种叫做miR-203-3p的分子，它的表达随着训练和热量限制而增加。”“我们证明了这种microRNA负责促进脂肪细胞的代谢调节。当肌肉在长时间运动中消耗掉所有的糖原时，分子信号就会发送到脂肪中组织miR-203-3p微调脂肪细胞代谢。我们发现这种新陈代谢的灵活性对于身体健康和体能提高都是必不可少的。”

他补充说，缺乏这种调节，在运动期间葡萄糖的消耗量增加，留下较少的能量基质可用于肌肉。这可能导致低血糖，运动员的主要性能限制之一。

“通用汽车老鼠在脂肪细胞中不表达DICER的脂肪组织肌肉不会发生。这是模拟老化和肥胖的模型。因此，当Dicer下降时，代谢健康状况较差，退行过程加速“莫利说。

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