Cell：研究揭示运动使人健康的分子机制！并开发新型检测方法！
来源：中检健康
编辑：中检健康
时间：2020-06-02
斯坦福大学医学院的科学家们进行的一项新研究表明，一个简单的血液测试可能就能确定你的身体状况。
这项测试可以作为跑步机测试的补充，跑步机测试是一种更传统的健康临床评估方法，它可以为个人提供关于他们身体对运动的分子反应的更细微的信息。
血液测试是一项复杂研究的一个分支，该研究由一组研究人员进行，他们从一组个体在锻炼前后进行了数十万次分子测量。
"每个人都知道运动对你有好处，但我们真的不知道是什么在分子水平上驱动它，"遗传学教授和主席Michael Snyder博士说。"我们一开始的目标是对运动后的身体状况进行高度全面的分析。"
这项测试可以作为跑步机测试的补充，跑步机测试是一种更传统的健康临床评估方法，它可以为个人提供关于他们身体对运动的分子反应的更细微的信息。
血液测试是一项复杂研究的一个分支，该研究由一组研究人员进行，他们从一组个体在锻炼前后进行了数十万次分子测量。
"每个人都知道运动对你有好处，但我们真的不知道是什么在分子水平上驱动它，"遗传学教授和主席Michael Snyder博士说。"我们一开始的目标是对运动后的身体状况进行高度全面的分析。"
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研究小组追踪了一系列生物过程的分子标记，如新陈代谢、免疫、氧化应激和心血管功能。来自36名研究参与者的数十万次测量提供了一扇窗口，让我们得以一窥剧烈运动期间身体经历的化学波动。据科学家们所知，这种运动后分子波动的综合测量从未进行过。此外，研究小组还发现，身体最健康的参与者在运动前采集的静息血液样本中具有相似的分子特征。
"这给了我们一个想法，我们可以开发一个测试来预测一个人的健康水平，"Kevin Contrepois博士说，他是遗传学系代谢组学和脂质组学的主任。"有氧健身是衡量寿命的最好方法之一，所以一个简单的血液测试就可以提供这方面的信息，这对个人健康监测是非常有价值的。"
有了这些初步的数据，该团队创建了一个原理验证测试，并为此提交了专利申请。该测试目前还不向公众开放。一篇描述这项研究的论文于5月28日发表在Cell杂志上。
一连串的变化
Snyder的团队开始着手更好地理解身体素质变化背后的分子变化。医学健康评估的黄金标准是一个峰值VO2测试，它测量一个人在高强度运动时的峰值耗氧量，并把这个分数作为有氧健身的指标。但是Snyder和他的团队想要更多的细节，特别是运动在分子水平上引发变化的方式。
他们在跑步机上对包括Snyder在内的36个人进行了VO2测试。参与者，无论男女，平均体重指数为29公斤/平方米，年龄范围为40至75岁。在跑步机测试之前，研究人员绘制了一个基线血液样本。然后，参与者戴上氧气测量面罩，以一个稍微倾斜的角度跑步，直到耗氧量达到峰值，然后停止跑步，离开跑步机。研究人员分别在参与者达到高峰后的2分钟、15分钟、30分钟和60分钟采集了他们的血液样本。
"所有这些测量都让我们能够描述运动后发生的分子事件的变化，"Snyder说。"我们知道，锻炼会导致一系列的生理反应，如炎症、新陈代谢和激素波动，但这些测量数据让我们能够以前所未有的细节来描述这些变化。"
结果表明，在运动后的前两分钟，身体会经历一系列激烈的分子活动。在大多数参与者中，炎症、组织愈合和氧化应激(新陈代谢的一种自然副产品)的分子标记，在他们跳下跑步机后不久急剧上升，随后身体开始恢复。代谢的分子标志物各不相同，Snyder说。2分钟后，血液样本显示，人体在代谢某些氨基酸以获取能量，但在大约15分钟后，它转而代谢葡萄糖--一种糖。"身体分解糖原是其运动恢复反应的一部分，所以这就是为什么我们看到那个高峰稍晚一些，" Snyder说。糖原是储存葡萄糖的一种形式。
作为研究的一部分，Snyder还比较了胰岛素抵抗个体的分子反应，这意味着他们不能正常处理葡萄糖。"我们看到的主要区别是，胰岛素抵抗的个体在运动后的免疫反应很弱，"他说。
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血液健康测试
虽然这并不是该团队的初衷，但他们注意到，在峰值VO2测试中表现更好的参与者的基线测量中存在一些一致性。在这些个体中，研究人员发现一组分子与个体的有氧适能水平有很强的相关性。他们发现了数千个分子的集合，包括免疫、新陈代谢和肌肉活动的标记，这些分子与一个人的有氧适能相关。"在这一点上，我们还没有完全理解这些标记之间的联系，以及它们是如何与更好的健康状况联系在一起的，" Snyder说。研究人员希望在未来的调查中解开这些联系。
Snyder说，由于这项研究中所做的分子图谱分析是如此彻底，因此医生在诊所中使用它是不现实的；这将是昂贵的，并提供了更多不必要的信息。但他的团队正在努力将生物标志物削减到最能代表一个人健康水平的水平，以使该测试在更广泛的应用中具有实用性。Contrepois说，研究小组已经在开发一种算法，从这些分子中选出与VO2峰值结果高度相关的一个子集。随着研究人员不断优化健康测试，他们希望有一天它能成为一种更快、更便宜、更方便的方法，让人们能够客观地测量有氧健身。（生物谷Bioon.com）
参考资料：Study details molecular effects of exercise
Kévin Contrepois et al. Molecular Choreography of Acute Exercise. Cell. 2020. DOI：https：//doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.043
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