经常锻炼,偶尔节食,都有望促进细胞清除废物?

经常锻炼,偶尔节食,都有望促进细胞清除废物?
2019年02月21日 09:34 新浪科技综合

  来源:学术经纬

  生命在于运动。最近,来自哈佛医学院(Harvard Medical School)医学院的一项研究,再次从科学的角度,阐明了运动的意义。科学家们发现,运动和节食可以让细胞的“垃圾处理中心”马力全开,清除废物。这项研究也登上了《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

  这项研究的负责人是哈佛医学院的细胞生物学教授Alfred Goldberg教授,他的主要研究对象是细胞的“垃圾处理中心”——26S蛋白酶体(26S proteasome)。为什么说它是垃圾处理中心呢?原来在细胞的代谢中,往往会出现许多错误折叠,或者是不再被细胞所需要的蛋白质。这些蛋白质会被打上标签,送到26S蛋白酶体处降解。而降解产生的氨基酸,则会被细胞回收利用。

  这套系统对细胞的稳态非常重要。如果异常蛋白质在细胞内一直积累,不能被及时清除,就会引起一系列疾病。就像城市离不开垃圾处理中心一样,为了我们自身的健康,也需要26S蛋白酶体正常运作。

▲本研究的通讯作者Alfred Goldberg教授(图片来源:哈佛大学医学院)▲本研究的通讯作者Alfred Goldberg教授(图片来源:哈佛大学医学院)

  先前,Goldberg教授的团队发现,一些药物分子通过提高cAMP(一类细胞内的信号分子)的水平,能够激活26S蛋白酶体,从而帮助降解细胞内有缺陷,或者是有毒性的蛋白质。

  这个发现引起了研究人员们的无限遐思。要知道,我们有许多方法可以提高cAMP的水平,其中就包括了运动和节食。如果只需要运动和节食,不用吃药就能提高细胞内“垃圾处理中心”的活性,岂不是一件好事?

  为了验证这个想法,科学家们做了一系列的实验。首先,他们测试的是运动造成的影响。研究中,他们招募了4名健康的志愿者,让他们踩自行车进行锻炼。在运动前后,研究人员们分别从志愿者的大腿肌肉里取样,分析其中的变化。果不其然,这些细胞中的cAMP水平在运动后有明显上升,而细胞内预示蛋白质降解的标志物也明显更多。

▲运动能促进蛋白酶体的活性(图片来源:参考资料[1])▲运动能促进蛋白酶体的活性(图片来源:参考资料[1])

  同样的结果也出现在小鼠中,表明这一机制的普遍性。

  将这些现象联系在一起的,是我们所熟悉的肾上腺素。研究人员们在论文里指出,在运动之后,体内的肾上腺素水平会提升,促进cAMP的产生,以降解肌肉中储存的糖原,释放能量。后续研究也证明,肾上腺素的确可以直接起到促进蛋白酶体活性的作用。

  运动之外,节食也展现出了类似的效果。研究人员们让小鼠饿上了12小时,然后发现它们的肌肉细胞与肝细胞中,蛋白酶体的活性有所提高。这可能与饥饿时,小鼠体内分泌的胰高血糖素有关。

▲禁食也有类似的效果(图片来源:参考资料[1])▲禁食也有类似的效果(图片来源:参考资料[1])

  “我们的研究表明,身体内有一套天生的机制,能启动清除废物蛋白的分子机制。这对细胞适应新环境至关重要。” Goldberg教授说道。

  “我们相信这些结果奠定了开发新疗法的基础,让人们可以驾驭细胞的天然能力,清除有毒性的致病蛋白。”本研究的第一作者Jordan VerPlank博士补充道。

  可以想象,从这些结果到新兴疗法,还有很长的路要走。要说这项研究给普通人的启示,或许就是多运动,少吃点吧。你的细胞不会辜负你的。

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