跑步短短10分钟,全身变化这么多!

2020年06月01日 09:43 次阅读 稿源:学术经纬 条评论

你肯定知道运动对身体有很多好处,长期坚持锻炼,可以增强免疫和认知、改善心血管功能,至于促进代谢、帮助减肥就更不用说了。但除了长期见效的变化外,运动对代谢和免疫等生理过程的改变还有着很多立竿见影的效果

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斯坦福大学医学院的科学家们最近开展了一项研究,在一群志愿者运动不久后,对他们身体内发生的事情进行了详细的综合分析。研究结果从分子层面揭示出了成千上万的变化,涉及能量代谢、炎症、氧化应激、组织修复和心血管反应等。研究作者指出,这是迄今为止关于个体化运动测试最全面的分子研究

这项研究招募了36名志愿者,年龄在40~75岁,让他们在跑步机上进行有氧运动。经典的心肺运动测试会通过志愿者戴着的氧气面罩来测量峰值耗氧量(VO2),也就是一个人在剧烈运动时的最大耗氧量。这是有氧运动能力的一个重要指标,也是医学上评估健康的金标准。

 图片来源:Pixabay

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不过,Michael Snyder教授带领的研究团队想要了解信息远不止最大耗氧量。他们先在志愿者跑步前抽取了血样,作为与运动后进行对比的参照标准。然后,在志愿者跑了8~12分钟、达到了峰值耗氧量后,研究人员让他们从跑步机下来,分别在达到峰值后的2分钟、15分钟、30分钟和60分钟采集了志愿者的血液样本

紧接着,研究人员对这些样本中的血浆和外周血单个核细胞进行了多组学分析,包括了代谢组、脂质组、免疫组、蛋白质组和转录组。“我们可以通过所有这些测量项目来描述锻炼之后按时间顺序发生的分子事件。”Snyder教授解释道,“我们知道运动会引起一系列生理反应,比如炎症、代谢和激素波动,但通过(纵向多组学)测量,我们能够以前所未有的细节描述这些变化。”

▲实验和分析流程示意图(图片来源:参考资料[1])

实验和分析流程示意图(图片来源:参考资料[1])

研究人员测量了数十万个分子,观察到运动前后有数千个分子的水平在不同时间发生了变化。他们将这些分子按照运动后的变化趋势划分为4类。

有些分子在停止运动2分钟后,也就是达到最大耗氧量后不久,就出现了剧烈上升。例如,与炎症反应、氧化应激以及复杂脂质代谢相关的分子。脂肪酸氧化的结果也直观地告诉我们,短短几分钟的剧烈运动结束后,身体正在快速“燃脂”。

不同的能量代谢分子标记物有不同的变化。锻炼结束2分钟时,血样显示,身体通过代谢某些氨基酸来获取能量。但运动结束15分钟时,身体转为代谢葡萄糖获取能量。身体以糖原作为葡萄糖的储存形式,“身体分解糖原是运动后修复反应的一部分,因此(糖代谢分子标记物)峰值出现得稍晚。”研究作者解释。

有数百种分子的水平会因为锻炼而下降,并在锻炼结束1小时内会慢慢恢复。而位于这组分子网络中心的,是瘦素和胃饥饿素这两种代谢激素。研究人员在论文中指出,“这表明了运动在调节食欲方面的作用”,也可以解释为什么刚结束高强度运动后,通常饥饿感会受到抑制。

▲短暂的剧烈有氧运动后,涉及不同生物学过程的数千种分子发生了变化,根据它们的变化可分为四组(图片来源:参考资料[1])

短暂的剧烈有氧运动后,涉及不同生物学过程的数千种分子发生了变化,根据它们的变化可分为四组(图片来源:参考资料[1])

在这些志愿者中,有些人有胰岛素抵抗,意味着他们的身体无法正常处理葡萄糖。研究人员还比较他们的分子反应与健康志愿者的差异,为理解胰岛素抵抗的病理生理学提供新的洞见。“我们看到的一个主要差别是,胰岛素抵抗的个体,运动后的免疫应答要弱很多。”Snyder教授说。

有意思的是,研究人员还意外发现,峰值耗氧量高的参与者,其运动前血样中的一组分子与有氧能力强显示出很高的相关性。“这让我们想到,可以开发一种检验方法来预测一个人的健康水平。”这项研究的共同第一作者Kévin Contrepois博士说。

研究人员介绍,他们已经在开发一种算法,从数千种分子中选出与峰值耗氧量结果高度相关的子集,希望未来可以优化出一种简便快速又经济的健康测试方法,客观地测量一个人的有氧能力,服务于个体化精准医疗。

有氧运动能力是衡量寿命的最佳方法之一,因此通过简单的验血就可以提供这方面的信息,对个人健康的监测会非常有价值。” Contrepois博士补充道。

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