《Cell Metabolism》运动代谢图谱——早晚运动效果不同

【字体: 时间:2022年01月17日 来源:Cell Metabolism

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  锻炼可以使身体释放数百种不同的信号,这些信号可以从许多不同的方面改善我们的健康。现在,科学家们已经绘制出这些内在信号的图谱,以及小鼠在一天中不同时间运动后,不同器官是如何释放这些信号的。

  
   

Atlas of exercise metabolism    

运动代谢图谱


众所周知,锻炼可以增进健康,最近的研究表明,锻炼对身体的益处各不相同,具体取决于一天中的时间。然而,科学家仍然不知道为什么锻炼的时间会产生这些不同的效果。为了获得更好的理解,一个国际科学家团队最近对每天不同时间的锻炼进行了迄今为止最全面的研究。

他们的研究表明,身体如何根据一天中的时间,在运动后以器官特有的方式产生不同的促进健康的信号分子。这些信号对健康有广泛影响,影响睡眠、记忆、运动表现和代谢稳态。他们的发现最近发表在《Cell Metabolism》杂志上。

卡罗林斯卡学院的Juleen R. Zierath教授和诺和诺德基金会基础代谢研究中心(CBMR)教授说:“更好地了解锻炼对一天中不同时间的身体有什么影响,有助于我们最大限度地提高锻炼对有风险的人的益处,比如肥胖和2型糖尿病。”

利用锻炼来修复有故障的生物钟

几乎所有细胞都在24小时内调节其生物过程,也就是昼夜节律。这意味着不同组织对运动影响的敏感性随时间而变化。早期的研究已经证实,根据我们的昼夜节律选择运动时间可以优化运动的健康促进效果。

国际科学家小组希望对这种效应有更详细的了解,因此他们在清晨或深夜进行了一系列实验。采集血液样本和不同组织,包括大脑、心脏、肌肉、肝脏和脂肪,并通过质谱分析。这使得科学家们能够在每个组织中检测到数百种不同的代谢物和激素信号分子,并监测它们在一天中不同时间的运动是如何变化的。

其结果是一个“运动代谢图谱”——一个在一天中不同时间运动后不同组织中存在的运动诱导信号分子的综合图谱。

“由于这是第一项综合性研究,总结了多个组织的时间和运动依赖性代谢,因此生成和完善代谢和器官串扰的系统模型非常有价值,”慕尼黑亥姆霍兹糖尿病中心计算发现研究负责人Dominik Lutter补充道。

新的见解包括更深入地了解组织如何相互沟通,以及运动如何帮助“重新调整”特定组织中错误的昼夜节律——错误的昼夜节律时钟与肥胖和2型糖尿病的风险增加有关。最后,这项研究在多个组织中发现了新的运动诱导信号分子,需要进一步研究,以了解它们如何单独或共同影响健康。

哥本哈根大学的CBMR副教授Jonas Thue Treebak说:“我们不仅展示了不同组织在一天中不同时间对运动的反应,而且我们还提出了如何将这些反应联系起来,从而诱导一个协调的适应,以控制系统的能量平衡。”

未来运动研究的资源

这项研究有几个局限性。实验是在老鼠身上进行的。虽然老鼠与人类有许多共同的遗传、生理和行为特征,但它们也有重要的差异。例如,小鼠是夜间活动的,运动类型也仅限于跑步机跑步,与高强度运动相比,跑步机跑步可以产生不同的结果。最后,在分析中没有考虑性别、年龄和疾病的影响。

德克萨斯农工大学生物系和生物钟研究中心的助理教授Shogo Sato说:“尽管存在局限性,但这是一项重要的研究,有助于指导进一步的研究,有助于我们更好地理解如果运动时间正确,如何有助于改善健康。”

同为第一作者之一的肯尼斯·迪亚尔(Kenneth Dyar)是慕尼黑亥姆霍兹糖尿病中心的代谢生理学负责人,他强调了该图谱作为运动生物学家的综合资源的效用。“虽然我们的资源提供了有关能量代谢物和已知信号分子的重要新观点,但这只是冰山一角。我们展示了一些如何挖掘数据以识别新的组织和时间特异性信号分子的例子。”
 
Sato, Dyar, Treebak et al., 2022: Atlas of Exercise Metabolism Reveals Time-Dependent Signatures of Metabolic Homeostasis. Cell Metabolism, DOI: 10.1016/j.cmet.2021.12.016.
 


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