研究人员阐明运动如何在衰老过程中保持身体健康

运动已被证明可以预防多种疾病，可能是科学界已知的最有效的抗衰老干预措施。然而，虽然身体活动可以在衰老过程中改善健康，但其有益效果不可避免地会下降。运动、健身和衰老之间关系的细胞机制仍然知之甚少。

在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中，乔斯林糖尿病中心的研究人员研究了一种细胞机制在通过运动训练改善身体健康方面的作用，并确定了一种抗衰老干预措施，可以延缓随着年龄增长而出现的身体机能下降模式生物。总之，科学家们的发现为在衰老过程中促进肌肉功能的新策略打开了大门。

“锻炼已被广泛用于改善生活质量和预防退行性疾病，在人类中，长期锻炼方案可降低总体死亡率，”共同通讯作者T.KeithBlackwell医学博士说。Joslin胰岛细胞和再生生物学高级研究员兼科长。“我们的数据确定了运动反应性的重要调节剂和干预措施的切入点，以在衰老过程中维持肌肉功能。”

该基本介质是负责产生能量的每个细胞内线粒体、特殊结构或细胞器的分裂和修复循环。线粒体功能对健康至关重要，线粒体动力学的破坏——修复功能失调的线粒体和恢复能量产生细胞器之间连接的循环——与慢性、与年龄相关的疾病(如心脏病和2型糖尿病。

“当我们认为我们的肌肉在运动后经历了一种疲劳和恢复模式时，它们正在经历这种线粒体动态循环，”布莱克威尔说，他也是乔斯林免疫生物学的代理科长。“在这个过程中，肌肉管理运动代谢需求的后果并恢复其功能能力。”

Blackwell及其同事——包括圣保罗大学生物医学科学研究所的共同通讯作者JulioCesarBatistaFerreira博士——研究了运动期间线粒体动力学在模型生物体秀丽隐杆线虫中的作用，这是一种简单、良好的研究了代谢和衰老研究中经常使用的微观蠕虫物种。

记录野生型秀丽隐杆线虫游动或爬行时的情况，研究人员观察到在动物成年15天后，身体健康状况出现典型的与年龄相关的下降。科学家们还表明，在衰老的动物中，线粒体发生了显着且渐进的转变，向支离破碎和/或杂乱无章的线粒体转变。例如，他们在成年第一天的幼虫中观察到，单次运动会在一小时后引起疲劳。60分钟的训练还导致动物肌肉细胞中线粒体断裂的增加，但24小时的时间足以恢复性能和线粒体功能。

在较旧的(第5天和第10天)蠕虫中，动物的表现在24小时内没有恢复到基线。同样，年长动物的线粒体经历了一个破碎和修复的循环，但与年轻动物相比，发生的网络重组减少了。

“我们确定单次锻炼会引起疲劳和身体健康恢复的循环，与线粒体网络重建的循环并行，”乔斯林糖尿病中心的博士后研究员、第一作者朱莉安克鲁兹坎波斯说。“衰老减弱了这种情况发生的程度，并导致身体健康状况的平行下降。这表明线粒体动力学可能对于维持身体健康很重要，并且可能通过一次运动来增强身体健康。”

在第二组实验中，科学家们让野生型蠕虫连续10天每天游泳一小时，从成年期开始。该团队发现，与人类一样，长期训练计划显着改善了动物在第10天的中年体质，并减轻了衰老过程中常见的线粒体动力学损伤。

最后，研究人员测试了已知的延长寿命干预措施在衰老过程中提高运动能力的能力。AMPK增加的蠕虫——一种在运动过程中作为能量关键调节剂的分子，也促进线粒体形态和新陈代谢的重塑——表现出更好的身体健康。他们还证明了在衰老过程中可以维持但不会增强运动表现。被设计为缺乏AMPK的蠕虫在衰老过程中表现出身体健康下降以及恢复周期受损。他们在整个生命过程中也没有获得运动延缓年龄的好处。

“老龄化领域的一个重要目标是确定不仅可以延长寿命，还可以改善健康和生活质量的干预措施，”同时也是哈佛医学院遗传学教授的布莱克威尔说。“在衰老的人类中，肌肉功能和运动耐力的下降是导致大量发病率的主要问题。我们的数据指向可能富有成效的干预点，以阻止这种下降——很可能与衰老的其他方面一起。这将是伟大的有兴趣确定线粒体网络可塑性如何影响身体健康以及人类的长寿和与衰老相关的疾病。”