Cell子刊：早上运动更有益健康，运动对健康的益处依赖昼夜节律

来源 | 中国生物技术网

众所周知，昼夜节律是一种内源性的计时系统 （生物钟） ，大约以24小时为一个周期。包括人类在内的哺乳动物体内几乎每个细胞都有自己的生物钟，控制机体一系列生物过程，包括激素分泌、代谢循环和对病原体的免疫保护，也诱导了我们充满节律的自然行为，如睡眠/觉醒周期、吃饭。除此之外，还有运动益处。运动可以强身健体的事实已人尽皆知，然而运动是如何给身体带来益处的竟然也与一天中的不同时间而异。2022年1月13日，美国加州大学欧文分校等机构的研究人员在 Cell 子刊 Cell Metabolism 上的发表了一项题为： Atlas of exercise metabolism reveals time-dependent signatures of metabolic homeostasis  的研究论文。该研究通过小鼠研究发现了机体在运动后如何根据一天中不同的时间，以特定方式产生不同的促健康信号分子。该研究结果提供了与睡眠、记忆、能量稳态、耐力和表现相关的各种信号代谢物的昼夜产生和分布的生理背景。研究人员表示，更好地了解运动如何在一天的不同时间影响身体，将有助于最大限度地让那些面临肥胖和2型糖尿病等疾病风险的人群获得锻炼益处。

此前已有研究发现，在一天中不同的时间运动会影响骨骼肌的代谢途径和耐力。因此，运动的时间可能与组织时钟密切配合，促进代谢过程的连贯性和有效性。然而在这一过程中，引发所需的代谢适应和全身性组织协调，研究人员还缺乏全面了解。在这项新研究中，研究人员对在清晨或傍晚进行急性运动的小鼠进行了一系列实验，并收集了动物的血液样本和组织，包括大脑、心脏、肌肉、肝脏和脂肪。通过质谱分析，研究人员可以在每个组织中检测到数百种不同的代谢物和“激素”信号分子，同时监测它们如何在一天中不同的时间运动而发生改变。最终，研究人员生成了一份“运动代谢图谱”。“运动代谢图谱”包括多个组织和血清的全局代谢组学分析，以及后肢肌肉的动静脉取样和整个肝脏取样，以验证时间和运动依赖性信号生化物质的净摄取和释放。该图谱还展示了定时运动如何重组组织特异性和系统性代谢，以及不同组织产生的运动因子分布。

这些资源可以更深入地了解组织如何相互交流，以及运动如何帮助“重新调整”特定组织中错误的昼夜节律。大量研究已经证实，错误的生物钟与肥胖和2型糖尿病等代谢综合征的风险增加有关。研究人员表示，由于这是第一个总结多个组织的时间和运动依赖性代谢的综合研究，它对于生成和完善代谢器官串扰的系统模型具有极大价值。此外，研究人员还确定了2-羟基丁酸 （2-HB） 是系统性时间依赖性运动因子，但该信号分子如何独立或与其他因子共同影响健康还需要进一步研究。总之，这项研究为运动对全身代谢和组织串扰的特定时间影响增加了重要的新视角。运动中骨骼肌和肝脏代谢物的产生和消耗随一天中的不同时间而变化，2-HB在运动中作为一种全身性的运动因子发挥作用。“运动代谢图谱”将有助于加深我们对运动多效性的理解，并揭示运动对代谢健康最大益处的机理。该研究共同第一作者、哥本哈根大学健康与医学科学学院副教授 Jonas Thue Treebak 说：“我们不仅展示了不同的组织在一天中不同时间是如何对运动做出反应的，而且我们还提出了这些反应是如何联系在一起，以诱导一种协调的适应，从而控制系统的能量稳态。”研究人员表示，这项研究还存在几个局限性。首先，实验是在小鼠中进行的。虽然它们与人类有许多共同的遗传、生理和行为特征，但两者之间也存在重要的差异。例如，小鼠是夜行动物，运动类型也仅限于在跑步机上跑步，这与高强度运动相比会产生不同的结果。此外，研究人员在分析中也没有考虑性别、年龄和疾病的影响。该研究共同第一作者、德州农工大学生物系和生物钟研究中心助理教授 Shogo Sato 说：“尽管存在局限性，但这仍是一项重要的研究，它将有助于指导更深一步的研究，这些研究可以帮助我们更好地理解运动如何在正确的时间安排下改善健康。”

论文链接：

https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(21)00635-5

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