《Free Radical Biology and Medicine》：Reactive oxygen species in exercise biology: from adaptive stress response to cell signaling and beyond
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运动诱导活性氧（ROS）的双重作用及其在生理适应和疾病预防中的分子机制研究。摘要：ROS作为细胞代谢产物，过量引发氧化损伤，但适度ROS通过氧化应激信号调控线粒体生物合成、抗氧化酶表达等适应性过程。运动同时激活系统性跨组织通讯网络，通过外泌体介导的细胞间信号传递放大其益处。研究揭示了ROS浓度、亚细胞定位及时空模式对机体损伤或适应性分化的关键作用。
劳拉·西雷诺（Laura Sireno）|伊万·迪马乌罗（Ivan Dimauro）|丹妮拉·卡波罗西（Daniela Caporossi）
意大利罗马“意大利论坛”大学（University of Rome “Foro Italico”）运动与健康科学系，运动生物学与遗传学单元
引言
活性氧（ROS）是细胞代谢的自然副产物，尤其在线粒体电子传递过程中产生，同时也参与免疫防御和细胞信号传导的酶促反应。当活性氧过量产生时，会破坏氧化还原平衡，导致细胞大分子的氧化修饰和结构损伤。慢性氧化应激与衰老以及多种重大疾病（包括癌症、心血管疾病、糖尿病、高血压和神经退行性疾病）的发病机制有关 [1]、[2]、[3]。矛盾的是，虽然运动会急性增加活性氧的生成（表现为血液和骨骼肌中氧化生物标志物的升高 [4]），但定期进行体育活动却是降低全因死亡率和预防慢性疾病最有效的干预措施之一 [5]、[6]。这一看似矛盾的现象促使人们数十年来研究运动在生理和病理过程中诱导的活性氧的双重性质。1985年，西斯（Sies）提出了“氧化应激”的概念，将其定义为氧化剂超过抗氧化剂的不平衡状态，最初将活性氧视为代谢的有害副产物 [7]。早期研究表明，长时间的运动会导致脂质过氧化 [8]，随后的重要发现证实，骨骼肌的收缩本身是自由基的主要来源 [9]、[10]。虽然最初认为活性氧纯粹是有害的，但20世纪90年代的研究范式转变表明，适度的活性氧生成在促进肌肉适应性和细胞韧性方面起着关键作用 [11]、[12]。这种有益的氧化还原信号传导形式，即“氧化应激” [13]，可以调节线粒体生物发生、抗氧化酶表达、热休克蛋白反应以及增强收缩功能等关键适应性过程 [14]、[15]、[16]、[17]。
除了骨骼肌外，运动诱导的活性氧还可能通过不同组织和细胞中的氧化还原敏感信号通路引发全身性反应 [18]、[19]、[20]，以及被称为“运动因子”（exerkines）的循环因子 [21]。这些因子包括由肌肉、肝脏、脂肪组织和大脑分泌的细胞因子、肽类、核酸和代谢物，它们通常通过细胞外囊泡（EVs）进行运输，从而协调器官间的通信和全身对运动的适应 [22]、[23]。重要的是，活性氧的生物学效应取决于其浓度、反应性和亚细胞定位，这反映了组织内部和之间的高度分隔的氧化还原环境 [24]、[25]。因此，理解骨骼肌和外周组织中活性氧介导的损伤与信号传导之间的微妙平衡对于阐明运动带来的健康益处及预防氧化应激相关疾病至关重要。
本综述受到自2006年罗马“意大利论坛”大学运动生物学研究小组以来发展起来的运动氧化还原视角的启发，详细阐述了运动诱导的活性氧在组织损伤和细胞、组织及全身水平上作为信号分子所起的复杂而多方面的作用。通过这种方式，它提供了一个关于氧化应激和生理适应机制的全面而综合的观点。
节选内容
运动诱导的活性氧生成：概述
活性氧包括以氧为中心的自由基以及通过分子氧的部分还原形成的非自由基衍生物。超氧阴离子（O2·-）是主要的活性氧形式，它可以通过自发反应或超氧歧化酶的催化作用生成过氧化氢（H2O2）[26]。过氧化氢相对稳定且可穿透细胞膜，使其成为重要的氧化还原信号分子，但过量积累可能具有细胞毒性。进一步的反应涉及过氧化氢和超氧阴离子
运动与氧化应激反应：平衡益处与风险
体育活动（PA）因其促进健康的作用而广受认可，包括改善心血管功能、增强代谢健康和降低慢性疾病风险 [19]、[55]、[56]、[57]。然而，体育活动也与氧化应激密切相关 [12]。事实上，运动生物学和自由基生物学的研究进展极大地加深了我们对运动和氧化应激机制的理解 [12]、[58]。尽管早期的研究报道了
通过组织间相互作用对运动诱导的活性氧的全身适应
对体育锻炼的适应源于长期补偿机制，这些机制可以恢复运动刺激所破坏的稳态。这些过程几乎涉及所有器官系统，突显了生理适应的整合性和多层次性 [138]、[139] [图4]。除了对骨骼肌的局部影响外，运动还通过平衡活性氧的生成与抗氧化防御来调节全身氧化还原稳态 [18]、[140]。体育活动能够增强
从运动因子到细胞外囊泡：运动诱导的多器官通信网络
传统上，运动因子被描述为在运动时释放到循环系统中的可溶性介质 [21]。然而，越来越多的证据表明，其中相当一部分因子被包装并分泌在细胞外囊泡中 [172]，这有助于保护它们免受酶的降解，允许多种分子共同传递，并促进受体细胞的选择性摄取 [173]、[174]。重要的是，除了作为运动因子的载体外，
结论与未来展望
活性氧在运动生物学中的作用已经从简单的氧化损伤观点转变为对氧化还原信号传导作为适应性决定因素的深入理解。运动诱导的活性氧，曾经仅被视为代谢的副产物，现在被认为是细胞和全身重塑的核心调节因子。活性氧的生成程度、定位和时间模式对其效应是有害还是有益起着关键作用。
CRediT作者贡献声明
伊万·迪马乌罗（Ivan Dimauro）：撰写——综述与编辑、初稿撰写、可视化、监督、方法学设计、研究实施、概念构建。劳拉·西雷诺（Laura Sireno）：撰写——初稿撰写、可视化、方法学设计、研究实施。丹妮拉·卡波罗西（Daniela Caporossi）：撰写——综述与编辑、初稿撰写、可视化、监督、方法学设计、研究实施、资金获取、概念构建
利益冲突声明
我在此确认所有作者均无潜在的财务或非财务利益冲突。
致谢
本工作得到了罗马“意大利论坛”大学 CDR2.BANDO2022CD至DC的支持。劳拉·西雷诺（Laura Sireno）的博士奖学金（CUP: H83C22000370001）由意大利大学与研究部通过PNRR基金提供资助，该基金由欧盟 – NextGenerationEU资助。
