网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Nature Aging重磅:哈佛医学院等发现运动延缓软骨衰老新机制

0
分享至

随着年龄增长,关节软骨细胞及其细胞外基质(ECM)发生持续性改变,其中ECM硬化及异常机械转导被认为是年龄相关膝骨关节炎(KOA)发生发展的重要因素。

运动被认为是KOA预防和管理的重要干预方式,但“运动产生的全身性有益信号如何传递到远端衰老组织”仍缺乏明确机制。

细胞外囊泡(EVs)能够携带miRNA、蛋白质和脂质等生物活性分子,被认为可能是运动产生系统性健康效应的重要介质。

2026年9月29日,来自哈佛医学院、查尔斯顿斯波尔丁舍恩·亚当斯研究所等单位的研究人员在Nature Aging杂志发表题为“Exercise enhances aged chondrocyte health through microRNA-29-enriched extracellular vesicles”的文章。

该研究以关节软骨为模型,结合人群运动干预、EV分离、miRNA网络分析、衰老软骨细胞模型、工程化EV以及老龄小鼠KOA模型,系统解析运动来源EV改善衰老软骨的分子机制。



研究人员首先分析了既往老年人急性有氧运动后的循环EV small RNA-seq数据,纳入10名平均69.3岁的老年男性,在运动前后比较循环EV中的miRNA变化,共鉴定出16个差异表达miRNA,其中15个在运动后升高。进一步利用miEAA和miRTarBase预测靶基因,共获得43个较可靠的靶基因;这些基因在软骨特异性功能网络中形成高度互联的调控网络,并主要富集于细胞-基质黏附、细胞-底物黏附等过程,其中ITGB1和COL4A1等与miR-29家族密切相关。



随后,研究人员建立了软骨特异性功能基因网络,并利用算法模拟EV-miRNA扰动后的下游效应。结果显示,运动相关miRNA靶基因的扰动能够进一步影响ACAN、DCN、GDF5和COL9A3等软骨稳态相关基因,并显著涉及整合素信号、黏着斑、TGF-β、PI3K-Akt和ECM-受体相互作用等通路。这提示运动EV可能通过调节软骨细胞-ECM机械转导网络,改变衰老软骨细胞状态。

紧接着,研究人员在10名65–85岁老年人中实施3个月中等强度有氧运动,并分别获得运动前EV(EVpre)和运动后EV(EVpost)。两组EV在粒径、数量及基本纯度方面没有明显差异,提示运动并非简单改变EV的数量或基本物理性质,而可能改变其生物活性cargo。将EV作用于置于100 kPa衰老样硬基质上的人源衰老软骨细胞后发现,EVpost能够显著改变细胞形态,使其整体形态更加接近年轻样软基质中的软骨细胞;同时,EVpost降低了ITGB1表达,提示运动来源EV可以抑制硬基质诱导的异常整合素介导机械转导。



进一步机制研究发现,EVpost不仅改善软骨细胞形态,还显著提高Ⅱ型胶原、Aggrecan和SOX9等软骨合成代谢标志物,同时降低MMP13和ADAMTS4等分解代谢标志物,使衰老软骨细胞重新呈现年轻样表型。机制上,EVpost降低DNMT1表达,同时提高α-Klotho蛋白及KLOTHO mRNA水平,并降低KLOTHO启动子甲基化以及整体DNA甲基化水平。

为了验证上述机制是否具有体内意义,研究人员采用21–22月龄老龄小鼠进行实验,并通过关节腔注射比较运动前后EV的作用。每只小鼠一侧膝关节接受EVpre,另一侧接受EVpost,从而减少个体间差异。结果发现,EVpost处理膝关节的OARSI软骨损伤评分显著降低,同时Ⅱ型胶原表达增加,而MMP13和ADAMTS4表达降低。也就是说,来自运动后循环血液的EV不仅能够在体外改善衰老软骨细胞,还能在老龄动物体内能够减少软骨退变、提高软骨合成代谢水平。

在16个运动响应miRNA中,miR-29a-3p和miR-29b-3p成为最重要的候选者。计算机模拟删除miR-29a/b后,预测的EV-miRNA靶基因数量由43个骤降至7个;进一步的网络扰动分析显示,在多种年龄相关KOA通路中,超过75%的网络扰动效应可归因于miR-29a-3p和miR-29b-3p。同时,老年KOA人群循环miR-29水平低于健康人群,而3个月有氧运动能够显著提高EV中的miR-29a/b水平,并且运动诱导的miR-29增加与软骨细胞α-Klotho表达升高相关。

最后,研究人员构建了富集miR-29a-3p和miR-29b-3p的工程化EV。结果显示,这类EV能够降低软骨细胞ITGB1表达、提高α-Klotho水平,并促进Ⅱ型胶原和Aggrecan表达,同时抑制MMP13等分解代谢表型。更关键的是,在敲低KLOTHO后,miR-29-EV促进Ⅱ型胶原和Aggrecan表达以及抑制MMP13的作用均出现部分减弱,说明miR-29并非仅与Klotho相关,而是至少部分通过miR-29–Klotho轴介导软骨细胞年轻化。



总而言之,该研究发现有氧运动能够改变老年人循环EV中的miRNA,其中miR-29a-3p和miR-29b-3p是重要的响应分子。运动来源EV通过调控ITGB1介导的细胞-基质黏附和机械转导,并降低DNMT1、解除KLOTHO启动子甲基化抑制,从而恢复α-Klotho表达,最终使衰老软骨细胞重新进入更加年轻的合成代谢状态,并在老龄小鼠中减轻软骨退变。

参考文献:

https://www.nature.com/articles/s43587-026-01225-9

声明:个人原创,仅供参考

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
油价最新消息:涨幅已翻倍,油价上调再度扩大,预计92号汽油涨0.23元/升,95号汽油涨0.25元/升,0号柴油涨0.24元/升

油价最新消息:涨幅已翻倍,油价上调再度扩大,预计92号汽油涨0.23元/升,95号汽油涨0.25元/升,0号柴油涨0.24元/升

吉刻新闻
2026-10-24 20:25:21
调整!孙心然冲冠赛程有变,对手自曝甘拜下风,夺冠将创诸多纪录

调整!孙心然冲冠赛程有变,对手自曝甘拜下风,夺冠将创诸多纪录

大秦壁虎白话体育
2026-10-25 00:17:10
多省党政主要负责同志调整

多省党政主要负责同志调整

中国经济网
2026-10-24 21:19:03
触目惊心!卧底亲历者讲述:被骗进电诈园区的女性,一般只有两种结局

触目惊心!卧底亲历者讲述:被骗进电诈园区的女性,一般只有两种结局

秋风妃
2026-10-23 23:04:23
“每一次教职工大会都让我觉得,我们学院岌岌可危”:专业被砍、教师分流,转岗还得有岗位!高校教师的下一站,到底在哪?

“每一次教职工大会都让我觉得,我们学院岌岌可危”:专业被砍、教师分流,转岗还得有岗位!高校教师的下一站,到底在哪?

学术眺望
2026-10-24 22:10:03
76人官宣詹姆斯今日休战!管控坐骨神经痛 明日有望复出战活塞

76人官宣詹姆斯今日休战!管控坐骨神经痛 明日有望复出战活塞

罗说NBA
2026-10-25 05:50:27
男子花5000元和女子开房,两次后觉得太亏又让陪一整晚,女子第二次发生完关系丢下手机跑了,男子被判十个月

男子花5000元和女子开房,两次后觉得太亏又让陪一整晚,女子第二次发生完关系丢下手机跑了,男子被判十个月

丫头舫
2026-10-24 21:26:04
5-3,泰山队送三镇降级,克雷桑2球冲击金靴,末轮又成争冠判官

5-3,泰山队送三镇降级,克雷桑2球冲击金靴,末轮又成争冠判官

替补席看球
2026-10-24 17:37:40
武契奇大选获胜是什么意思?

武契奇大选获胜是什么意思?

起喜电影
2026-10-23 09:53:42
沉迷打带彩麻将、追求低级趣味,这名厅级干部被开除党籍、取消享受的退休待遇

沉迷打带彩麻将、追求低级趣味,这名厅级干部被开除党籍、取消享受的退休待遇

新民周刊
2026-10-24 15:20:02
苍井空公开承认南京大屠杀:我在上学时学到过,一切的根源都在于战争

苍井空公开承认南京大屠杀:我在上学时学到过,一切的根源都在于战争

不掉线电波
2026-10-21 12:22:08
乌媒:俄罗斯已向中国转让大量常规动力潜艇技术,总价值超过8000万美元

乌媒:俄罗斯已向中国转让大量常规动力潜艇技术,总价值超过8000万美元

零度Military
2026-10-24 22:42:28
纯钛杯、纯钛餐具的第一批受害者出现了…

纯钛杯、纯钛餐具的第一批受害者出现了…

新住家居
2026-10-24 18:06:53
美国妈妈罕见肺癌脑转移,儿子飞中国买回26盒药:至少30个美国人在这么做

美国妈妈罕见肺癌脑转移,儿子飞中国买回26盒药:至少30个美国人在这么做

青科新闻
2026-10-23 21:31:29
男子登四川小贡嘎雪山,藏在营地的救命口粮被拿光,晾晒的旧鞋被换走;当事人:完全没给人留活路,急寻这位登山客

男子登四川小贡嘎雪山,藏在营地的救命口粮被拿光,晾晒的旧鞋被换走;当事人:完全没给人留活路,急寻这位登山客

蓬勃新闻
2026-10-23 16:29:42
61岁中国男子在芭提雅坠亡,房内发现手写信:愿将全部财产留给泰籍婚外伴侣

61岁中国男子在芭提雅坠亡,房内发现手写信:愿将全部财产留给泰籍婚外伴侣

大风新闻
2026-10-24 21:44:06
谈判结束,乌克兰作出重大让步,普京感谢特朗普,英法德意选边站

谈判结束,乌克兰作出重大让步,普京感谢特朗普,英法德意选边站

揽星戈
2026-10-24 00:16:57
首款陪伴机器人上市,配备160余种交互姿势,或成下一个万亿风口

首款陪伴机器人上市,配备160余种交互姿势,或成下一个万亿风口

疯狂小菠萝
2026-10-23 13:49:00
王嘉尔代言海报惹争议!网友:这是谁啊?还以为是迪丽热巴...

王嘉尔代言海报惹争议!网友:这是谁啊?还以为是迪丽热巴...

品牌新
2026-10-24 17:54:32
“支持有条件的地方先行先试”!总理最新部署,事关这一重要工作

“支持有条件的地方先行先试”!总理最新部署,事关这一重要工作

政知新媒体
2026-10-24 21:24:56
2026-10-25 07:31:00
iNature前沿 incentive-icons
iNature前沿
专注科学动态、传递科普信息
4204文章数 61255关注度
往期回顾 全部

健康要闻

痘痘能根治吗?皮肤科医生说实话

头条要闻

澳官方扑杀200万只野猫 当地人直接搬出"全自动杀猫机"

头条要闻

澳官方扑杀200万只野猫 当地人直接搬出"全自动杀猫机"

体育要闻

从乐透秀到总冠军再到没工作 一共要几年?

娱乐要闻

翁虹19岁女儿三次拒爱,在美国上学却“不随便”

财经要闻

叫"保障"不叫"保险":租车平台的文字游戏

科技要闻

写程序、做3D,新Kimi还有多少本事?

汽车要闻

大众安徽与众09正式上市 双十一权益价16.99万起

态度原创

艺术
本地
时尚
数码
公开课

艺术要闻

中国画家油画里的东方女神美到失语!一眼沦陷,怎么看都看不够

本地新闻

这么近,那么美,周末赴贺州丨大湾区后花园

怕停产专场|| 35岁后越来越觉得,真正的“长期主义”是保住它

数码要闻

小米REDMI Book 2027预热:外观焕新,16英寸机型标配数字小键盘

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版