运动是健康老龄化的基础,但它如何缓解与年龄相关的分子变化以及体能水平如何影响运动反应仍不清楚。
2026年7月3日,来自阿姆斯特丹大学遗传代谢疾病实验室的研究团队在Nature Aging杂志发表题为“Delayed molecular aging, preservation of energy metabolism and enhanced exercise response in exercise-trained human muscle”的文章。
该研究通过对年轻人以及不同运动背景的老年人进行骨骼肌多组学(转录组、代谢组和脂质组)深度剖析,揭示了长期规律训练对延缓肌肉衰老的重要性。
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在静息基线状态下,研究人员首先对比了年轻人群与日常活动量正常的普通老年人,发现在普通老年人中,上调的基因主要富集在组胺反应、微管组织和剪接因子等方面;而大量下调的基因则强烈指向细胞呼吸和能量代谢通路的衰退,这与肌肉线粒体质量下降、呼吸功能减退以及NAD+水平的降低高度一致。此外,脂质组学分析也证实,普通老年人的肌肉中用于能量储存的甘油三酯显著增加。这些数据表明,即使排除了久坐不动的影响,日常普通的活动量也无法完全抵消衰老带来的线粒体与能量代谢分子网络恶化。
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然而,长期接受规律体育训练的老年人却展现出了截然不同的“年轻态”。研究人员根据体能表现将受试者分为了年轻人、长期运动训练老年人、普通活动老年人和体能受损老年人四个梯度。令人惊叹的是,普通衰老过程中出现的肌肉转录组变化,有超过一半在长期运动训练老年人中完全没有出现。这些长期运动的老年人维持着年轻化的转录谱,特别是那些与细胞呼吸和能量产生密切相关的核心基因,其表达水平与年轻人极为相似。
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通过构建基线状态下的“分子-生理功能”交叉关联网络,研究人员还揭示了脂质、线粒体和核糖体特征之间的精密协同。例如,神经鞘磷脂和鞘氨醇-1-朋酸受体1(S1PR1)的表达与最大线粒体未偶联呼吸呈强正相关。相反,线粒体核糖体生物合成和蛋白质质量控制相关基因的异常则与较低的肌肉效率和线粒体功能障碍密切相关。
在经历一小时的急性次最大强度运动刺激后,各组人群的肌肉分子网络发生了剧烈的重构。有意思的是,老年人群在代谢组和脂质组层面的急性运动反应比年轻人更为剧烈,表现出更显著的分子消耗与累积。而在转录组层面的运动响应中,则呈现出明显的体能依赖性趋势:长期运动训练老年人的急性运动反应与年轻人最为相似,普通活动老年人次之,而体能受损老年人的反应则最为滞后。
进一步分析急性运动激活的基因发现,运动能够强力诱导白介素(如IL6、IL1B)和肿瘤坏死因子(TNF)等细胞应激与炎性反应基因的表达。这种在运动后看似“激进”的免疫与细胞应激反应,实际上是机体激发适应性重塑和建立生理韧性的关键。这一发现也提示我们,某些过度抑制免疫或炎性反应的抗衰老干预,可能会无意中削弱人类在面对生理挑战时的功能韧性。
最后,借助多组学数据的深度跨界关联,研究人员针对与肌肉衰老密切相关的关键代谢物NAD+展开了探索。结果发现,与NAD+水平呈正相关的基因高度富集于线粒体呼吸链通路;而与NAD+水平呈负相关的基因则强烈富集在泛素介导的蛋白质降解通路上。为了验证这一关联是否存在因果关系,研究人员在肌肉细胞和肝细胞中使用了蛋白酶体抑制剂MG-132,证实了抑制蛋白酶体能够显著提升NAD+的水平,其提升效果甚至可与经典的NAD+前体(NMN)相媲美。
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总而言之,该研究发现持续的体育锻炼可以改变与年龄相关的分子谱,并为研究体能依赖性衰老机制提供了分子图谱。
参考文献:
https://www.nature.com/articles/s43587-026-01150-x
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