來源 | 中國生物技術(shù)網(wǎng)

眾所周知，晝夜節(jié)律是一種內(nèi)源性的計(jì)時(shí)系統(tǒng) （生物鐘） ，大約以24小時(shí)為一個(gè)周期。包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物體內(nèi)幾乎每個(gè)細(xì)胞都有自己的生物鐘，控制機(jī)體一系列生物過程，包括激素分泌、代謝循環(huán)和對(duì)病原體的免疫保護(hù)，也誘導(dǎo)了我們充滿節(jié)律的自然行為，如睡眠/覺醒周期、吃飯。除此之外，還有運(yùn)動(dòng)益處。運(yùn)動(dòng)可以強(qiáng)身健體的事實(shí)已人盡皆知，然而運(yùn)動(dòng)是如何給身體帶來益處的竟然也與一天中的不同時(shí)間而異。2022年1月13日，美國加州大學(xué)歐文分校等機(jī)構(gòu)的研究人員在 Cell 子刊 Cell Metabolism 上的發(fā)表了一項(xiàng)題為： Atlas of exercise metabolism reveals time-dependent signatures of metabolic homeostasis  的研究論文。該研究通過小鼠研究發(fā)現(xiàn)了機(jī)體在運(yùn)動(dòng)后如何根據(jù)一天中不同的時(shí)間，以特定方式產(chǎn)生不同的促健康信號(hào)分子。該研究結(jié)果提供了與睡眠、記憶、能量穩(wěn)態(tài)、耐力和表現(xiàn)相關(guān)的各種信號(hào)代謝物的晝夜產(chǎn)生和分布的生理背景。研究人員表示，更好地了解運(yùn)動(dòng)如何在一天的不同時(shí)間影響身體，將有助于最大限度地讓那些面臨肥胖和2型糖尿病等疾病風(fēng)險(xiǎn)的人群獲得鍛煉益處。

此前已有研究發(fā)現(xiàn)，在一天中不同的時(shí)間運(yùn)動(dòng)會(huì)影響骨骼肌的代謝途徑和耐力。因此，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能與組織時(shí)鐘密切配合，促進(jìn)代謝過程的連貫性和有效性。然而在這一過程中，引發(fā)所需的代謝適應(yīng)和全身性組織協(xié)調(diào)，研究人員還缺乏全面了解。在這項(xiàng)新研究中，研究人員對(duì)在清晨或傍晚進(jìn)行急性運(yùn)動(dòng)的小鼠進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，并收集了動(dòng)物的血液樣本和組織，包括大腦、心臟、肌肉、肝臟和脂肪。通過質(zhì)譜分析，研究人員可以在每個(gè)組織中檢測(cè)到數(shù)百種不同的代謝物和“激素”信號(hào)分子，同時(shí)監(jiān)測(cè)它們?nèi)绾卧谝惶熘胁煌臅r(shí)間運(yùn)動(dòng)而發(fā)生改變。最終，研究人員生成了一份“運(yùn)動(dòng)代謝圖譜”。“運(yùn)動(dòng)代謝圖譜”包括多個(gè)組織和血清的全局代謝組學(xué)分析，以及后肢肌肉的動(dòng)靜脈取樣和整個(gè)肝臟取樣，以驗(yàn)證時(shí)間和運(yùn)動(dòng)依賴性信號(hào)生化物質(zhì)的凈攝取和釋放。該圖譜還展示了定時(shí)運(yùn)動(dòng)如何重組組織特異性和系統(tǒng)性代謝，以及不同組織產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)因子分布。

這些資源可以更深入地了解組織如何相互交流，以及運(yùn)動(dòng)如何幫助“重新調(diào)整”特定組織中錯(cuò)誤的晝夜節(jié)律。大量研究已經(jīng)證實(shí)，錯(cuò)誤的生物鐘與肥胖和2型糖尿病等代謝綜合征的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。研究人員表示，由于這是第一個(gè)總結(jié)多個(gè)組織的時(shí)間和運(yùn)動(dòng)依賴性代謝的綜合研究，它對(duì)于生成和完善代謝器官串?dāng)_的系統(tǒng)模型具有極大價(jià)值。此外，研究人員還確定了2-羥基丁酸 （2-HB） 是系統(tǒng)性時(shí)間依賴性運(yùn)動(dòng)因子，但該信號(hào)分子如何獨(dú)立或與其他因子共同影響健康還需要進(jìn)一步研究?？傊@項(xiàng)研究為運(yùn)動(dòng)對(duì)全身代謝和組織串?dāng)_的特定時(shí)間影響增加了重要的新視角。運(yùn)動(dòng)中骨骼肌和肝臟代謝物的產(chǎn)生和消耗隨一天中的不同時(shí)間而變化，2-HB在運(yùn)動(dòng)中作為一種全身性的運(yùn)動(dòng)因子發(fā)揮作用?！斑\(yùn)動(dòng)代謝圖譜”將有助于加深我們對(duì)運(yùn)動(dòng)多效性的理解，并揭示運(yùn)動(dòng)對(duì)代謝健康最大益處的機(jī)理。該研究共同第一作者、哥本哈根大學(xué)健康與醫(yī)學(xué)科學(xué)學(xué)院副教授 Jonas Thue Treebak 說：“我們不僅展示了不同的組織在一天中不同時(shí)間是如何對(duì)運(yùn)動(dòng)做出反應(yīng)的，而且我們還提出了這些反應(yīng)是如何聯(lián)系在一起，以誘導(dǎo)一種協(xié)調(diào)的適應(yīng)，從而控制系統(tǒng)的能量穩(wěn)態(tài)。”研究人員表示，這項(xiàng)研究還存在幾個(gè)局限性。首先，實(shí)驗(yàn)是在小鼠中進(jìn)行的。雖然它們與人類有許多共同的遺傳、生理和行為特征，但兩者之間也存在重要的差異。例如，小鼠是夜行動(dòng)物，運(yùn)動(dòng)類型也僅限于在跑步機(jī)上跑步，這與高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)相比會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果。此外，研究人員在分析中也沒有考慮性別、年齡和疾病的影響。該研究共同第一作者、德州農(nóng)工大學(xué)生物系和生物鐘研究中心助理教授 Shogo Sato 說：“盡管存在局限性，但這仍是一項(xiàng)重要的研究，它將有助于指導(dǎo)更深一步的研究，這些研究可以幫助我們更好地理解運(yùn)動(dòng)如何在正確的時(shí)間安排下改善健康。”

論文鏈接：

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

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