生命在於運動。常言道,身體鍛煉好,八十不服老。保持運動不僅能維持身體的勻稱度,而且能夠促進機體代謝,使人精神煥發、強身健康,減少罹患疾病的風險。

運動已被證明可以預防肥胖和與肥胖相關的疾病,其增加的能量需求需要機體燃燒更多的卡路裡。然而,關於運動對生理機能和代謝健康的長期益處仍然知之甚少。

美國貝勒醫學院徐勇團隊聯合斯坦福大學醫學院病理學系 Jonathan Z. Long 團隊在 Nature 雜志發表研究論文 An exercise-inducible metabolite that suppresses feeding and obesity。

該論文發現運動中產生的一種代謝物能夠有效地減少實驗小鼠的食物攝入量,抵禦肥胖。這種作用顯著的血漿代謝物被稱作 Lac-Phe,其由機體劇烈運動後產生的乳酸和苯丙氨酸組成,使用 Lac-Phe 連續實驗處理肥胖小鼠 10 天,可使其食物攝入量大大減少、體重減輕,葡萄糖耐受改善。這項研究有利於闡釋運動對於生理和代謝健康的長期益處。

圖 1:來源 Nature

血漿代謝物 Lac-Phe 初出茅廬

以往大量的研究表明,運動是一種強有力的生理幹預措施,可預防機體肥胖和肥胖相關的心臟代謝疾病。反之,機體缺乏運動會增加肥胖、代謝疾病和全因死亡率的風險。

本研究使用靶向和非靶向代謝組技術對劇烈運動後的小鼠和賽馬的血漿代謝物進行瞭分析,發現瞭一種變化最為顯著的代謝分子 Lac-Phe。這是一種乳酸和苯丙氨酸的縮合物,乳酸是劇烈運動的代謝副產物,會導致過度運動的肌肉產生灼燒感,後者則是一種必需的氨基酸。

圖 2:來源 Nature

Lac-Phe 作為一種研究較少的代謝物,其功能未明。先前研究證明,細胞溶質酶 CNDP2 可通過乳酸和苯丙氨酸的縮合來催化 Lac-Phe 的合成,然而該生化反應的生理相關性尚不清楚。

CNDP2 在巨噬細胞、單核細胞和一些免疫細胞及上皮細胞中廣泛表達,這些細胞和其他 CNDP2+細胞類型均可分泌 Lac-Phe。這提示除瞭肌肉以外還有許多其他細胞類型可以感知並對身體運動做出反應

圖 3:來源 Nature

Lac-Phe 抑制食物攝入量和肥胖,改善葡萄糖穩態

當發現血漿代謝物 Lac-Phe 的重要作用後,本研究開始持續對高脂飲食並且不鍛煉的實驗組小鼠註射 Lac-Phe,發現 Lac-Phe 可以抑制小鼠的食欲,在 12 個小時裡將進食量下降約 50%,同時活動或能量消耗並沒有受到影響

與對照組小鼠相比,實驗組小鼠食物攝入量明顯減少,體重減輕,這主要是由於脂肪組織的減少。血糖水平也有所改善,且小鼠體內的無任何其他器官重量的變化,機體保持著健康狀態

相比之下,乳酸或苯丙氨酸都不會單獨影響食欲,並且 Lac-Phe 並沒有改變低脂飲食的瘦小鼠的進食行為。這些結果表明,在高脂肪飲食導致肥胖的小鼠中,Lac-Phe 會抑制進食,並減輕體重。

在確定 Lac-Phe 可以發揮運動的抗肥胖作用後,研究人員使用敲除 Cndp2 基因的小鼠作為缺乏 Lac-Phe 的遺傳模型,反向驗證 Lac-Phe 的作用。該研究與野生型(WT)小鼠相比,CNDP2-KO 小鼠在靜坐狀態下和運動後的循環 Lac-Phe 含量均顯著降低,兩者無明顯差別。盡管這些小鼠每天運動,但體重卻沒能減輕,它們運動後吃的高脂飲食也更多

上述研究結果說明,CNDP2 是負責合成 Lac-Phe 的關鍵酶。CNDP2 和 Lac-Phe 對維持機體穩態、改善肥胖有著至關重要的作用

圖 4:來源 Nature

值得一提的是,當在小鼠和賽馬中發現 Lac-Phe 的作用後,研究對經常鍛煉人群的血漿代謝物進行分析,發現短跑運動導致人體血漿中的 Lac-Phe 顯著升高,其次是抗阻訓練,最後是耐力訓練。這些結果表明 Lac-Phe 是人類中受運動調節的代謝物之一, 可能是提高人類機體健康水平的重要靶標。

「管住嘴,邁開腿」是減肥的不二方針。我們一直知道運動可以幫助燃燒更多的卡路裡,這項研究更是加深瞭對運動益處的認知,即運動還可以降低對高熱量食物的進食欲望,從而減少熱量攝入。

如果 Lac-Phe 在食欲和體重調節中的作用被證明適用於人類,則為改善人類體重管理提供瞭一種新的可能性。作者表示,還需要進一步的研究來揭示 Lac-Phe 作用的下遊途徑,為運動鍛煉對人類健康的益處提供更多的見解,並可能創造新的體重幹預方式。

此前,在 Circulation 雜志上發表的一項研究表明,僅僅 12 分鐘的劇烈心肺運動即可導致人體代謝產物的水平發生顯著變化

研究人員發現 502 種代謝產物的循環水平發生變化,這些代謝產物與人體的心臟代謝、心血管健康息息相關。其中,多種代謝物的變化水平引人關註,如與心臟病、糖尿病、壽命減少有關的代謝產物谷氨酸,在運動後下降瞭 29%;與糖尿病、肝病風險上升相關的代謝產物二甲基胍基戊酸,下降瞭 18%;而一些對心血管有益的代謝產物,如促進脂質代謝的 1-甲基煙酰胺,運動後上升瞭 33%。由此可見,運動對於人體健康大有裨益。

因此,動一動,十年少,讓我們動起來,機體的卡路裡燃燒起來,使體內代謝物水平變化,讓青春和健康停留更多的時間!或者,讓我們共同期待 Lac-Phe 的後續研究,或許能夠為改善人類體重管理提供一種新的方式,模擬運動的好處,實現「躺著就能瘦」的效果。

題圖來源:站酷海洛

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