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运动时,身体内发生了什么?

2018-03-13 中国生物技术网

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我们都曾剧烈运动过,很熟悉锻炼过程中身体内部的感觉:体温升高、心率加快、汗流浃背,并伴随着口渴等。在分子层面,我们知道自己正在燃烧热量,甚至可能正在增肌。虽然生物学家们已经关注这些过程很多年,但至今,身体用来发起对运动协调反应的实际途径依然是神秘的。

图像来源: Jad ThaiCatwalk/Shutterstock

澳大利亚悉尼加文医学研究所的一项研究为我们在运动时在细胞水平上发生的变化提供了新的线索。我们现在知道,这一切都与囊泡有关。如果你已经忘记了高中生物学的知识,这里给你提个醒。囊泡是细胞的微观部分,它能够在细胞内将分子从一个地方运输到另一个地方。它们常常被认为是垃圾收集器,在细胞内收集废物,并将其送到细胞外。

但是,根据这项发表在《Cell Metabolism》上的研究,囊泡的作用远比我们认识到的要多得多。它们很可能还负责身体内部的大部分通信,尤其是在运动期间。研究人员发现,囊泡不仅包含废弃的遗传物质,还含有数千种我们从未知道的不同蛋白质,其中还包括数百种似乎在运动中具有特定功能的蛋白质。


囊泡收集蛋白质和其他材料,并将它们运输进(左图)或运输出(右图)细胞。

图像来源:Fancy Tapis/Shutterstock

在这项研究中,研究团队从11名健康男性的股动脉抽取了血液,抽取血液的时间分别是运动前、中、后,他们在动感单车上运动一小时。通过新的取样技术,研究人员能够分离并量化血液中的蛋白质和囊泡,他们发现的结果非常令人惊讶。

相比于运动前或休息四小时后,在运动期间,这些受测男性的囊泡中多出了300种蛋白质,其中很多蛋白质已经被确定在新陈代谢和能量调节中具有作用,但是科家们从没意识到运动期间血液中存在如此大量的此类蛋白质。

图像来源:《Cell Metabolism》

但是,知道这些蛋白质的存在后,研究人员需要弄清楚它们在运动期间起什么作用。在小鼠研究中,该团队将荧光标记物添加到小鼠的囊泡中,其中一半是久坐的,一半是运动的。运动中的小鼠其囊泡直接进入了肝脏,而肝脏负责在运动期间产生能量。简而言之,运动使囊泡装载更多的蛋白质并将它们直接运输到身体的能量制造者手中。

加文医学研究所的生物学家Martin Whitham说:“这项研究表明,在运动期间,血液流动的情况是非常复杂的,而我们在过去低估了这种复杂性。”

Whitman和他的研究团队承认,在理解运动期间的身体内部通信方面,这项研究只是冰山一角,但是有了这项新发现之后,他们希望能够解开更多的关于身体生化的奥秘。比如,该团队正在计划执行进一步的研究——将追踪由运动诱导的囊泡到达身体其他器官的路径,尤其是大脑。也许在那之后研究人员能够更好地理解“跑步者愉悦感”的背后机制,这可以让锻炼者在锻炼时获得如此精神上的提升。

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