《Cell Metabolism》在细胞水平上观察身体对运动的反应

　　

斯坦福大学(Stanford University)病理学助理教授Jonathan Long说，长期以来，研究人员一直着迷于这样一种可能性，即运动可以使我们体内的各种细胞产生有益于人体健康的分子。该理论认为，如果这些分子(有时被称为运动因子或运动因子)能够被识别并用于药理目的，它们可能会减少某些健康问题(如肥胖、心脏病和糖尿病)的发生率，并提高运动表现。

但这个目标仍然难以实现，很大程度上是因为不可能从血液中分离出运动激素，Long说。“如果你分析全血，你只能看到其中最丰富的物质，其他的都看不见。”

然而现在，Long和他的团队已经开发出一种新技术，可以更深入地观察血液，以识别细胞分泌的分子。这项技术还揭示了哪种细胞类型产生哪种分子——这是更好地理解锻炼在改善健康方面所起作用的关键信息。

Long的新方法现在已经在《细胞代谢》(Cell Metabolism)上发表了一篇文章，展示了运动改变小鼠21种不同细胞类型蛋白质分泌的无数种方式。这项工作也带来了一些惊喜。

首先，血液中因运动而改变的蛋白质的绝对数量比预期的要多。事实上，研究小组发现近200种不同的运动因子的表达受到21种细胞类型的上调或下调。“这意味着身体活动对许多组织和器官系统的影响非常广泛，”Long说。“我们才刚刚开始理解这种复杂性。”

其次，对运动最敏感的细胞是一种鲜为人知的细胞类型，这种细胞以一种特殊的蛋白质受体(Pdgfra)命名，存在于许多不同的组织和器官中。Long说，事实上，相比之下，肌肉、骨骼和肝细胞等通常被怀疑的细胞只有适度的反应。“如果我们真的想了解运动的反应，我们不能只关注肌肉、骨骼和其他与运动有关的组织，”他说。“我们必须放眼更广泛的领域。”

研究小组还惊讶地发现，在运动后，肝细胞——只有肝细胞——会分泌几种羧酸酯酶家族的蛋白质。研究人员此前一直关注这些蛋白质在细胞内的功能，并发现它们对代谢健康有益，但他们没有观察到它们在血液中的可能作用。

为了更好地理解它们的作用，Long的团队设计了一些小鼠，让它们在没有运动的情况下从肝脏分泌更高水平的羧酸酯酶蛋白质。结果证明，这些小鼠在高脂肪饮食中抵抗体重增加，并在跑步机上表现出更高的耐力。Long说:“这些羧酸酯酶足以使动物在不运动的情况下获得运动带来的代谢益处。”

这项研究为后续研究提出了许多问题。Pdgfra细胞在不同的组织中起什么作用?为什么这些细胞对运动有反应?就像羧酸酯酶显示出代谢益处一样，其他运动素是否也有重要的抗炎作用，或者对骨骼、心脏、免疫系统和大脑有其他有益的作用呢?在人类中，血液中携带的羧酸酯酶的水平是否会随着运动而改变，就像在小鼠身上一样?

从基础科学的角度来看，Long希望这项工作将提高我们对细胞间通讯的理解。但从3万英尺的角度来看，做这类费力的研究还有另一个原因:“运动作为药物”的尚未实现的承诺。

我们知道运动对许多慢性和衰弱性疾病有治疗作用，但运动还不像药物。这是因为大多数药物都是由定义明确的分子组成的，这些分子具有明确的作用机制、药代动力学和药效学以及副作用。相比之下，这些东西都没有明确定义为锻炼。Long说：“从长远来看，我们希望以高分辨率了解与运动相关的分子和细胞，以便将运动作为药物成为现实。”