運(yùn)動(dòng)改變你我的DNA
01月06日 | 閱讀 270
合理運(yùn)動(dòng)的好處不勝枚舉,,它既能燃燒多余的熱量,,令人們的身材更加健美,也可降低降低心臟病,、中風(fēng)和糖尿病等諸多疾病的風(fēng)險(xiǎn),,但這一系列過程是如何發(fā)生的?其中依然充滿未解之謎,。
從結(jié)果看,,運(yùn)動(dòng)令人更加健康是機(jī)體代謝改善的外在表現(xiàn),究其內(nèi)因,,與控制這些代謝過程的蛋白干系頗深,,因此有科學(xué)家進(jìn)一步向前追溯:運(yùn)動(dòng)會(huì)直接影響到表達(dá)上述蛋白的基因,。
改變即刻發(fā)生
經(jīng)由這一線索出發(fā),越來越多的證據(jù)正在浮出水面,。
2012年,,《Cell Metabolism》雜志刊登了一項(xiàng)瑞典卡羅林斯卡大學(xué)醫(yī)院的學(xué)者茲爾羅斯及其同事開展的一項(xiàng)研究。他們發(fā)現(xiàn),,運(yùn)動(dòng)在極早期就可影響到肌肉細(xì)胞的DNA,。
運(yùn)動(dòng)改變你我的DNA
在該研究中,茲爾羅斯招募了14名平日并不經(jīng)常鍛煉身體的健康青年男女,。要求他們騎行健身腳踏車,,達(dá)到一定的運(yùn)動(dòng)量后方可停下。在騎行前后,,研究人員采集了受試者四頭肌處的少量樣本用于分析,。當(dāng)然,樣本采集全程在局麻條件下進(jìn)行,,并不會(huì)給受試者帶來痛苦,。
借助這些運(yùn)動(dòng)前后活組織樣本的對(duì)比,茲爾羅斯對(duì)一系列相關(guān)基因的表達(dá)狀況進(jìn)行了研究,。結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后,,相當(dāng)多的基因被打開并激活。在這些基因的作用下,,肌肉細(xì)胞釋放了大量的酶類,,從而讓肌肉細(xì)胞燃燒熱量,并獲得運(yùn)動(dòng)所需的能量,。
茲爾羅斯發(fā)現(xiàn),,這些基因之所以能被激活,是因?yàn)镈NA甲基化的程度減弱了,。甲基化是一個(gè)表觀遺傳學(xué)名詞,,初聽蠻拗口,簡(jiǎn)而言之其實(shí)可以理解為基因的開關(guān),,亦即如果DNA的特定區(qū)段附著有這個(gè)結(jié)構(gòu),,那么相應(yīng)的基因表達(dá)就會(huì)減弱甚至關(guān)閉。
在某種機(jī)制的作用下,,運(yùn)動(dòng)使得DNA上的甲基得以移除,,而且茲爾羅斯發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越大,,甲基移除的效果越好,。受試者曾在一周內(nèi)進(jìn)行過兩次強(qiáng)度不同的騎行鍛煉,一次強(qiáng)度達(dá)到其運(yùn)動(dòng)極限的40%,,另一次則為80%,,而后分別提取肌肉活組織樣本進(jìn)行分析,,結(jié)果不出所料,運(yùn)動(dòng)更大,,甲基化的程度就更弱,。
亦有長(zhǎng)期影響
人的基因組無比的復(fù)雜與動(dòng)態(tài),外界條件發(fā)生改變時(shí),,在特定生物化學(xué)信號(hào)的作用下,,會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化加以因應(yīng)。現(xiàn)在我們知道,,短期運(yùn)動(dòng)對(duì)DNA甲基化即有影響,,那么,長(zhǎng)期堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)的話,,甲基化水平會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢,?茲爾羅斯的同事林德霍姆繼續(xù)進(jìn)行了探索。這項(xiàng)研究刊載在2014年12月號(hào)的《Epigenetics》上,。
研究伊始,,林德霍姆同樣招募了23名健康的青年男女,,仍打算利用茲爾羅斯的研究方案,。不過,根據(jù)此前的一些發(fā)現(xiàn),,當(dāng)人們暴露于污染物之中或食用了某些食物時(shí),,人體一些基因的甲基化水平同樣會(huì)發(fā)生改變。由于此次觀察的目標(biāo)是長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)對(duì)DNA甲基化的影響,,因此必須排除其他混雜因素的影響,,以厘清到底哪些改變是由運(yùn)動(dòng)所致。
林德霍姆想到了一個(gè)巧妙的方法來克服這一困難:要求受試者單腿騎行,,也就是說要指定一條腿鍛煉,,另一條腿休息。這樣一來,,一條腿可被視為實(shí)驗(yàn)組,,另一條則是對(duì)照組。鍛煉頻率為每周4次,,每次45分鐘,,共需持續(xù)3個(gè)月,而后分別進(jìn)行活檢,。
毫不意外,,受到鍛煉的腿變得更加強(qiáng)壯,但DNA層面發(fā)生的改變卻更加有趣,。林德霍姆檢測(cè)了受試者肌肉細(xì)胞基因組上逾5000個(gè)位點(diǎn),,除了發(fā)現(xiàn)有些基因的甲基化程度減弱外,,還找到有些基因出現(xiàn)了增強(qiáng)。這其中,,有很多基因在人體的能量代謝,,胰島素反應(yīng)以及炎癥中發(fā)揮了重要作用。
如果鍛煉終止,,那么DNA甲基化是否會(huì)重回原狀呢,,對(duì)于這個(gè)問題,林德霍姆打算再下一步的研究中加以解決,。她提到,,盡管運(yùn)動(dòng)如何改善人體的健康,目前仍沒有明晰的答案,,但這并不妨礙我們先跑起來再說,。
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