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运动增加线粒体,懒人可以试试氢气

最近哈佛大学医学院Bruce Spiegelman教授团队找到了运动作用于人体组织器官细胞的受体,终于打通了运动有益健康的信号通路。他们的这项重要研究成果刊登在顶级期刊《细胞》上。

运动增加线粒体,懒人可以试试氢气

与Spiegelman教授团队研究领域相同的生物学家Maria Grano则表示,“如果我们能由此开发出一种药物,给那些不能进行体育锻炼的人用,那就太棒了。”
 

研究的逻辑是这样的,线粒体数量和质量决定了健康水平,例如脂肪细胞内如果没有线粒体,就是白色脂肪,这种脂肪只能存放脂肪,不容易利用脂肪。如果脂肪细胞内有比较多的线粒体,这种脂肪细胞就是褐色脂肪细胞,这些细胞具有分解脂肪产生热量的作用。刚出生的小孩这种脂肪细胞比较多,根本的意义是小孩身体质量小,容易散热导致体温无法维持,这要求身体必须增加产热的效率,增加褐色脂肪就是比较直接的策略。当我们长大以后,这种维持体温的意义逐渐消失,因为身体体积增大后,比表面积相对缩小,散热速度会减慢,这对身体产生热量的需要逐渐降低,一个比较直接的方式就是减少褐色脂肪细胞。
 

这个研究的意义是在于弄清楚了运动影响健康的分子基础,具体说是运动促进线粒体增殖的原因,找到了运动健身激素的受体,当然将来的研究方向就是使用这种激素或这种激素的激动剂来代替运动产生促进线粒体增殖,实现药物模拟运动的目的。
 

从研究的背景看,原来发现,棕色脂肪细胞和骨骼肌细胞中找到了一个叫做过氧化物酶体增殖物活化受体了协同刺激因子1α(PGC-1α)的分子,这个分子参与了棕色脂肪产热的调节。PGC-1α有多种核激素受体的结合位点,除能调节适应性产热外,也与糖代谢及脂肪酸的氧化有密切关系。PGC-1α能增强葡萄糖的转运,使负荷后血糖快速下降;激活肝脏糖异生的关键酶导致肝糖输出增加,维持空腹血糖稳定;还能增加脂肪酸氧化酶的转录活性使脂肪酸氧化速率增加。PGC-1α水平与肥胖、糖尿病以及脂代谢紊乱密切相关。
 

2012年,Spiegelman发现运动诱导产生的PGC-1α会刺激细胞产生一种叫做鸢尾素(irisin)的激素,鸢尾素作用于皮下脂肪,促进白色脂肪转化成褐色脂肪。我们可以理解为鸢尾素就是运动激素,或者能模拟运动的作用。鸢尾素的发现,让许多懒虫开始浮想联翩,是不是可以用注射这个激素代替运动,但是非常遗憾的是这种激素血液中的的半衰期还不到1小时。注射这个激素本身没有太大希望,不过这个策略是可以的,如果能找到不容易分解的药物,可以模拟这个激素的作用,不就可以了。但是要找到这个药物,需要弄清楚这个激素作用的方式,具体就是要弄清楚这个激素的受体。
 

最新研究选用骨细胞作为工具。使用带标签鸢尾素“钓”出骨细胞中能和鸢尾素结合的蛋白,通过质谱等分析手段,确定了鸢尾素的受体竟然是整合素αV/β5。这个蛋白其实是早就被研究过的分子,许多研究发现这个分子和癌症的发生存在关系,当然激活这个分子会不会产生运动锻炼的同样效果。理想的大门已经打开,开始期盼吧。
 

但是这个药物距离使用还有很长时间,等不及的人可以考虑使用氢气。过去有研究发现,氢气具有类似运动的效应,例如有研究发现吸入氢气一段时间后,老年人的手握力会增加,氢气能保护线粒体,也有研究发现氢气就具有提高PGC-1α基因表达的作用,也有人发现氢气具有激活FGF21促进线粒体代谢的功能。这两方面的效应结合起来,几乎氢气就是理想的运动模拟分子。更更重要的是,氢气可没有那么多的忌讳,因为对人体没有副作用,可以先尝试起来。不运动的人,先吸氢气喝氢水,也许能帮你实现懒人健康梦想。
 

Molecular hydrogen improves obesity and diabetes by inducing hepatic FGF21 and stimulating energy metabolism in db/db mice. Obesity (Silver Spring) 19, 1396–1403 (2011).

Molecular hydrogen stimulates the gene expression oftranscriptional coactivator PGC-1α to enhance fatty acid metabolismNPJ Aging Mech Dis. 2016 Apr 28;2:16008.
 

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