研究详细说明有氧运动如何逆转导致代谢性疾病的退化过程

脂肪组织不仅仅是食物短缺时期能量的简单储存。它对代谢的调节有显著的贡献，释放各种分子到血液中，包括microRNAs，调节关键基因在生物体不同部位的表达，包括肝脏、胰腺和肌肉。

研究表明，衰老和肥胖都可以通过以下方式损害这些调控microRNAs的产生脂肪并有利于糖尿病和血脂异常等疾病的发展。好消息是，这种退化的过程可以通过定期练习来逆转有氧运动的一项研究表明美国国家科学院院刊．

“对小鼠和人类的实验表明，有氧运动刺激一种名为DICER的酶的表达，这种酶对这些microRNAs的处理至关重要。因此，我们观察到这些调节分子的生产增加脂肪细胞马塞洛·莫里(Marcelo Mori)说，他是巴西São保罗州坎皮纳斯大学生物研究所(ibunicamp)的教授，也是该项目的主要研究人员之一，该项目由FAPESP (São保罗研究基金会)支持，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。

这些实验是在Bruna Brasil Brandão的博士后研究期间进行的，他曾是Mori的博士生，现在在哈佛医学院担任C. Ronald Kahn教授实验室的研究员。

结果表明，在有氧运动中，肌肉和脂肪组织之间通过分泌到血液中的信号分子进行通信。这种信息的交换使能源消耗通过提高脂肪细胞的效率，使新陈代谢适应运动，增强肌肉的性能。

这些小鼠接受了为期八周的60分钟跑步机训练。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，除了性能的提高外，科学家们还发现，DICER表达的脂肪细胞水平显著升高，同时体重和内脏脂肪也减少了。

当他们在经过基因改造、脂肪细胞中不表达DICER的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。森说:“这些动物的体重和内脏脂肪并没有减少，它们的整体健康状况也没有改善。”“我们还观察到，这些转基因小鼠的脂肪细胞使用能量底物的方式与野生小鼠不同，这使得肌肉可用的葡萄糖更少。”

在人类中，六周的高强度间歇训练(HIIT)足以使脂肪组织中的DICER平均增加五倍。在36岁左右的年轻志愿者和63岁左右的老年受试者中都观察到了这种效果。然而，个体之间的反应差异很大，一些人的DICER增加了25倍，而另一些人则很少。

详细的机制

DICER和microRNA处理在脂肪组织中的作用于2012年发表在《science》杂志上的一篇文章中首次被描述细胞代谢报道了Mori和Khan与一个国际研究小组合作进行的一项研究。这里的主要发现是，随着动物体重的增加，DICER在小鼠脂肪组织中的表达下降，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年发表于该杂志的另一项研究中老化Mori和他的研究小组发现，对小鼠进行热量限制可以阻止脂肪组织产生的microRNA的衰老相关下降和2型糖尿病的发展。在2017年报道的一项研究中自然，他们证明了脂肪组织产生的microRNAs进入血液，并作用于远处的组织，调节基因表达。

Mori说:“在这项最新的研究中，我们发现有氧运动，就像热量限制一样，可以逆转DICER表达和microRNA产生的下降，这要归功于一种非常重要的代谢传感器，AMPK酶[腺苷单磷酸活化蛋白激酶]的激活。”

他解释说，当细胞消耗ATP(三磷酸腺苷，一种作为细胞能量底物的分子)并产生能量赤字时，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。

他说:“显而易见的结论是，基因表达受到的影响发生在能量不足发生的同一细胞中，事实确实如此，但在肌肉中，传感器也被激活，并控制脂肪组织中的反应。”

为了确认组织间的交流，科学家们从一只训练有素的动物身上收集血清，并将其注射到一只静止不动的动物体内。这种“治疗”增加了脂肪组织中DICER的表达。在另一项实验中，他们将培养的脂肪细胞与训练过的小鼠血清孵育，并观察到同样的效果。

Mori说:“这一发现表明，受过训练的人的血液中有一种或多种分子，可以直接促进脂肪组织的代谢。”“如果我们能识别出这些分子，我们就能研究它们是否也能诱导有氧运动的其他好处，比如保护心脏。此外，我们可能会考虑在某个阶段将这些知识转化为药物。”

为了更详细地了解代谢调节机制，研究人员分析了训练小鼠机体中表达的所有数千个microRNAs，并将它们与久坐小鼠中发现的microRNAs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的增加而增加。”“我们发现，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，分子信号就会被发送到脂肪中组织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身体健康和提高成绩至关重要。”

他补充说，如果没有这种调节，脂肪细胞在运动中对葡萄糖的消耗就会增加，肌肉可用的能量底物就会减少。这可能导致低血糖，这是运动员的主要表现限制之一。

“通用汽车老鼠在脂肪细胞中不表达DICER，这种对话脂肪组织肌肉不会发生。这是一个模拟衰老和肥胖的模型。因此，当DICER下降时，代谢健康状况就会恶化，退化过程就会加速。”Mori说。

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