运动能不能发挥“药效”，还得看运动量...

对于健康而言，锻炼身体从来就是“物超所值”的，它好比一剂处方药，不仅廉价，而且还能帮助我们改善线粒体生物能学，以达到强身健体，延年益寿的功效，从而提高生活质量。

世界卫生组织健康促进部主任Ruediger Krech博士曾说过：“任何类型、任何持续时间的体育活动都能改善健康和幸福感，多多益善！”

然而，“运动如药”的非凡治疗潜力在一些人群中并没有完全发挥出来。就像有的人一直在加强健身计划，却发现自己好像并没有从中收获到运动带来的益处？

据估计，有超过20%的人即使按照目前推荐的指南进行锻炼，也无法在心肺健康方面取得有意义的改善。

那么，是不是意味着，这些锻炼指南并不适合特定人群？

近日，发表在《Nature Communications》上的一项新研究中，来自澳大利亚维多利亚大学、墨尔本大学和德国糖尿病中心临床糖尿病学研究所的联合研究团队结合多组学技术在肌细胞内发现了一个复杂且以前未被证实的线粒体适应网络，该网络受到了运动量的影响。

这项新研究集中在线粒体上，线粒体是细胞内能量转换的主要场所，在其他重要的生物过程中都发挥着关键作用。因此，线粒体缺陷与多种疾病和衰老有关。

锻炼身体是以最自然的方式诱导线粒体生物发生的“疗法”之一。因此，对于理解这一过程的复杂性和人类骨骼肌线粒体蛋白质组的可塑性来说，运动是一个很好的模型。

关于线粒体生物发生的传统观点认为，单个线粒体蛋白质的变化与线粒体含量的变化具有化学计量关系。尽管这一点以前曾受到质疑，但目前仍然是一个悬而未决的问题。

为了挑战这一范式，研究人员设计了一个实验模型，并结合多组学技术（转录组学、蛋白质组学和脂质组学）与生物化学和系统归一化相结合，发现了一个复杂且以前未被证明的不同优先级的线粒体适应网络。

该团队此前的研究已经证明，运动量的变化会导致线粒体含量和线粒体生物发生标志物的变化。

在这项实验中，10名18至35岁的男性志愿者依次接受高强度间歇训练（HIIT）和不同剂量（低、中和高强度）的训练，并在基线和每一阶段训练后进行肌肉活检，以帮助研究人员明确哪些线粒体适应有助于改善其功能，哪些线粒体适应性取决于运动量。

通过质谱技术绘制个体的蛋白质和脂质，研究人员可以同时监测线粒体的所有成分，并观察它们如何随着时间的推移发生显著变化。他们发现，运动量的变化诱导了从肌肉活检中分离出的线粒体蛋白产量变化，以及柠檬酸合成酶（常用的线粒体含量生物标志物）活性的变化，这与以前的研究结果一致。

然后，他们确认了线粒体生物发生的经典标志物，如在全肌肉裂解液中评估的氧化磷酸化（OXPHOS）亚基的蛋白质含量，以及对线粒体呼吸功能的测量，大部分都是随着运动量的变化而变化。

然而，低强度运动没有导致这些标志物发生任何变化。

研究人员发现，数以百计的转录物、蛋白质和脂质的变化与线粒体含量的整体增加并不存在随机联系。在大多数情况下，线粒体生物发生和呼吸功能标志物的绝对变化与线粒体含量的总量增加成化学计量关系。这与以前的研究结果一致，表明运动量引起的线粒体呼吸功能标志物的绝对变化主要是由线粒体含量的整体变化驱动的。增强氧化磷酸化（OXPHOS）电子传递对提高ATP生成比增加OXPHOS机制的丰度更为重要。

此外，研究人员还证明运动诱导的个体蛋白质、蛋白质功能类别和代谢途径的变化遵循明显不同的适应模式，这与整体训练诱导的线粒体含量增加没有化学计量关系。

因此，这项研究意味着，运动量才是关键，中高强度的运动能更好地收获运动带来的益处。

研究人员表示，虽然不能完全排除训练时间的影响，但上述发现只是几个运动“处方”变量中一个变化导致的结果。

但这项研究是重要的一步，它最终将更新目前针对特定条件的运动指南，并提供个性化的“处方”，以最大化改善线粒体的功能，并将其纳入临床实践。

该团队下一步将调查其他运动“处方”变量（影响，如强度、频率和恢复）对线粒体适应的影响。未来的研究还应该调查运动类型的影响，例如：跑步、游泳和阻力训练，以及不同人群之间的影响。

最终，该团队希望患有2型糖尿病、癌症、甚至某种类型的线粒体疾病的人，能够接受运动生理学家的转诊，由他们根据该团队的研究结果开出一个量身定做的运动方案。

论文链接：

Granata C, Caruana NJ, Botella J, et al. High-intensity training induces non-stoichiometric changes in the mitochondrial proteome of human skeletal muscle without reorganisation of respiratory chain content. Nat Commun. 2021; 12(1): 7056. Published 2021 Dec 3. doi:10.1038/s41467-021-27153-3

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