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细胞说：肌核改变与运动相关，与年龄无关

2022-12-01 10:36:55 jellyfishhealth.net
很多人都知道运动使人健康和长寿，在这方面已经积累了非常多的证据，但却不知道，运动可以延缓衰老！

《欧洲心脏杂志》曾发表一项研究《运动、端粒酶活性与心血管疾病预防》，探讨了运动抗衰老的新机制。


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研究是这样进行的，他们找到266位年轻健康但不运动的受试者，然后将他们分为四个小组：一组进行耐力训练，一组进行高强度间歇训练（HIIT），一组抗阻训练，一组不运动。运动的三组每周进行3次45分钟的训练，不运动的那组就和平时一样。


6个月后，研究者查看他们的端粒（染色体上DNA两端的保护帽,帮助维持染色体的结构）长度和端粒酶（能把DNA复制损害的端粒弥补起来）活性。


结果发现：耐力运动组和高强度间歇训练组比不运动的那一组的端粒长度和活性增加了2-3倍。


近日，伦敦大学国王学院生命科学与医学学院Battey等人发表一项研究《与运动相关的肌核改变与人类年龄无关》，这篇研究从细胞层面再次证明，运动可延缓衰老。


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壹

运动增加细胞“弹性”

有助于延缓衰老

众所周知，运动让人看起来更年轻，老年时能更好地维持骨骼肌结构和功能，但背后的机制依然不得而知。运动和衰老在细胞水平究竟如何影响骨骼肌？

在生物体生长发育的很多重要进程中，如发育、分化、成熟和衰老，细胞核的形状和结构组成均会发生变化。细胞能将机械力刺激信号转化为电信号或生物化学信号并最终引起细胞生理反应。核结构和功能异常和许多疾病相关，导致骨骼肌无力和早衰。

这里我们要简单介绍下核纤层。核纤层由1至3种核纤层蛋白多肽组成，即核纤层蛋白（Lamins）A、B、C，是位于细胞核内层核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络。核纤层与中间纤维、核骨架相互连结，形成贯穿于细胞核与细胞质的骨架结构体系。核纤层蛋白表达、修饰的异常与衰老密切相关。在核纤层蛋白突变或缺失的细胞中，如遗传工程化小鼠，RNA干扰研究，或人类疾病，可以观察到细胞核的形状、结构和刚度（硬度）发生了令人惊异的变化。


为了研究衰老和运动是否会影响骨骼肌核的结构和功能，研究人员设计了四个组，每组6人。他们分别是较年轻的、未经训练的健康人（YU），较年轻的、受过训练的马拉松运动员（YT），年龄较大的、未经训练的人（OU）和年龄较大的、受过训练的自行车手（OT）


从四组人群中分离出单个肌肉纤维，并分析肌核结构和功能。令人惊奇的是，他们发现受过训练的人的肌核更呈现“球形”，不易变形。此外，在小鼠中发现，运动导致Lamin A水平升高，小鼠肌核硬度增加。研究得出结论，肌核重塑与运动相关，与年龄无关。


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贰

从细胞层面开始改变

01 2D和3D形态学分析显示，与未经训练的个体相比，无论年龄大小，受过训练的个体肌核更呈现“球形”

患有早衰和肌肉功能障碍的患者的细胞核会出现皱褶和被拉长，因此研究人员假设肌核在生理衰老方面呈现类似的情况。但与研究假设相反，肌核在年轻和年长的训练个体中都非常“圆润”（图1）！


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图1.在接受训练的年轻人和老年人中改变的肌核形状（2D形态学分析）


研究人员甚至对肌核进行了3D形状分析。与观察到的2D形状变化一致，与OU组相比，OT的肌核在3D纵横比方面显著降低，与YU相比，YT中观察到趋势降低。此外，与年龄匹配的、未经训练的个体相比，受过训练的个体的球形度更高，说明这些组的细胞核更趋于球形。


02 训练小鼠的骨骼肌Lamin A水平升高，肌核硬度增加

因为人类肌肉活检样本非常宝贵，所以研究人员使用小鼠模型进一步研究运动对肌核参数的影响。他们让小鼠在跑步机上锻炼，8周后对小鼠的胫骨前肌组织进行分析，发现与未经训练的小鼠相比，训练小鼠的Lamin A水平显著增加。


03 运动改变肌核可塑性和刚度

接下来讨论受过训练的个体的肌核结构改变是否转化为核力学的生物物理变化。发现与OU纤维相比，受过训练的个体的细胞核对增加的纤维张力的顺应性较差，意思就是，他们的细胞核似乎比未经训练的个体更硬。

综上所述，对人和小鼠肌肉纤维中的细胞核力学分析表明，训练降低了肌核变形性，增加了肌核硬度和弹性。


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叁

衰老不可避免

但衰老可以延缓

过去的半个世纪，人类寿命大幅增加，然而健康寿命却并未相应延长，反而发病率提升，生活质量减弱。其中一个健康相关问题，是与衰老相关的骨骼肌结构和功能的下降。

人体的任何活动都离不开肌肉的收缩力量，这项研究提示我们，通过定期锻炼来维持肌核结构和功能，可能有助于在整个生命周期中保护肌肉功能。

衰老是不可避免的，但是衰老的进程是可以延缓的。

在训练的人群中，肌核的结构性和机械改变可能对肌纤维功能产生多种有益影响。而不活动导致的肌核结构和功能缺陷可能导致与年龄相关的肌肉功能障碍。不过老年肌核功能障碍的后果有可能通过运动介导的肌核重塑得到缓解。

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未来对肌核机械力转导在运动和衰老中潜在作用的研究将更加深入，希望能为改善人类健康提供更多新见解。


健康的饮食和坚持运动是保持身体健康的长久之计。如果坚持运动，我们将获得更好的新陈代谢，更好的免疫力，更优质的睡眠，更有光泽的皮肤。小伙伴们，动起来吧，让我们一起变健康！


报告内容根据bioRxiv内容整理，由水母健康团队编译。本文内容仅用于健康知识的学习与交流，不代表水母健康持有该观点。



参考：
E. Battey, J.A Ross, A. Hoang, et al.Myonuclear alterations associated with exercise are independent of age in humans. bioRxiv 2022.09.20.506578; doi: https://doi.org/10.1101/2022.09.20.506578



标签: 运动 抗衰老