释放运动的力量：探索细胞层面的影响

身体活动已被证实能降低许多疾病的风险，但对运动在分子水平上如何影响身体的理解仍然有限。大多数研究主要集中在单一器官、性别或特定时间段，并且仅包含有限的数据。

为了更全面地理解运动对生物学的影响，来自身体活动分子转导联合会(MoTrPAC)的科学家们利用多种实验室技术来检查老鼠在进行数周严格锻炼时的分子变化。研究人员的发现发表在《自然》杂志上。研究小组检查了动物的多种组织，包括心脏、大脑和肺部。他们发现，研究的每个器官在运动后均经历变化，帮助身体调节免疫系统、应对压力，以及控制与炎症性肝病、心脏病和组织损伤相关的通路。

这些数据提供了对许多人类健康状况的潜在见解。例如，研究人员确定了为什么肝脏在运动过程中脂肪含量降低的潜在原因，这可能有助于开发新的非酒精性脂肪肝病治疗方法。作为全面研究身体在分子层面上运动影响的一种方式，团队的最终目标是利用所获得的知识，为那些无法进行身体活动的人开发个性化的锻炼方案或治疗。这包括患有脂肪肝病的人。MoTrPAC项目已经开始对人们进行研究，以观察运动的分子影响。该计划成立于2016年，汇集了来自各大知名机构的科学家，研究有助于锻炼对健康的积极影响的生物机制。MoTrPAC最初由麻省理工学院和哈佛大学的波士顿广泛研究所、斯坦福大学、国家卫生研究院及其他组织共同开发，旨在揭示运动益处的基础生物过程。该研究由国家卫生研究院国家心脏、肺部和血液研究所、美国心脏协会和Leducq基金会资助。手稿指出，一组具有不同科学专长的科学家们共同合作，以收集和整合大量高质量数据。根据共同资深作者Carr的说法，这是第一次创建一个完整的生物体图谱，以分析训练对多个器官的影响。团队还将所有动物数据公开存储在一个在线公共数据库中，供其他科学家使用。这个资源已经导致潜在的新生物发现，供进一步探索。女性老鼠的肺部在经历八周规律的跑步机锻炼后，表现出增加的丰度，而所有雄性和雌性老鼠在随着时间推移的锻炼中RNA反应也得到了观察。

整体身体的综合分析

进行如此大规模且全面的研究需要大量的规划。“所有参与实验室为这项研究必须完成的协调程度是惊人的，”Clish表示。

与爱荷华大学Carver医学院的Sue Bodine合作，后者的团队在经过长达八周的训练后收集了动物组织样本，MoTrPAC的其他成员对样本进行了分割。Carr的团队分析了蛋白质，而Clish的团队研究了代谢物，其他实验室也检查了几乎相同的样本。“许多大规模研究只关注一或两种数据类型，”Carr小组的计算科学家Natalie Clark说。“但在这里，我们在相同组织上进行了多种不同实验，这让我们对所有这些不同的分子层次如何促进锻炼反应有了全面的概述。”总的来说，团队进行了近10,000个测试，在血液和18种固体组织上进行了约1500万次测量。他们发现，运动的影响涉及数千种分子，其中最显著的变化发生在肾上腺。该腺体负责产生在调节免疫、代谢和血压等重要身体过程中的重要激素。研究人员还发现，在各种器官中，性别之间的差异尤为明显，特别是在免疫反应随时间变化方面。他们发现，大多数独特于雌性的免疫信号分子在一至两周训练之间的水平发生了变化，而雄性的变化则发生在四至八周之间。

然而，在性别和不同器官之间还存在一些一致的反应。例如，研究人员注意到热休克蛋白的水平发生了变化，这些蛋白是在应激反应中产生的。

研究人员发现，某些由细胞在压力情况下产生的蛋白质在各种组织中的调节是统一的。然而，他们还发现，与单个组织相关的具体见解。团队惊讶地发现，在运动期间，负责能量产生的线粒体蛋白的乙酰化增加，以及控制能量储存的磷酸化信号在肝脏中也得到了观察。这些变化可能通过锻炼减少肝脏的脂肪含量及其对疾病的易感性，为未来非酒精性脂肪肝病的治疗提供了潜在目标。

“尽管肝脏与运动没有直接关系，但它仍然会经历变化。”正如Jean-Beltran所提到的，发现肝脏在运动训练后发生乙酰化和磷酸化的变化是意外的。这显示了运动作为一个过程的复杂性，而我们刚刚开始理解它。Carr小组的高级组长和研究的共同作者Hasmik Keshishian强调，精心设计研究和处理样本的重要性，而他们工作的结果正在提供有价值的生物学见解。“我们和其他人收集的高质量数据所提供的发现是非常有趣的。”今天发布的其他MoTrPAC论文更加详细地阐述了不同组织中脂肪和线粒体对运动的反应。MoTrPAC正在进行更多研究，调查运动对年轻和老年老鼠的影响，以及30分钟身体活动的短期效果。该联合体还已启动人类研究，并招募约1,500名不同年龄、性别、出身和活动水平的个体，以进行临床试验，研究耐力和阻力运动在人类儿童和成人中的影响。