*仅供医学专业人士阅读参考
我们推崇运动。
我们一直说,生命在于运动。
科学家也发表了无数的研究论文,证明运动对人体有很多健康益处。
然而,鲜有人研究过度运动对我们身体健康的影响。
前不久,由
中南大学湘雅医院黄燕、彭慧和陆仁斌
领衔的研究团队,在著名期刊
Cell Metabolism
上发表一篇重要研究论文,揭示了过度运动对人体的不利影响,以及背后的潜在机制。
他们发现,
过度运动会诱发肝纤维化
。具体来说,
过度运动的一个后果是乳酸在肌肉中大量聚集,促使肌肉释放一种名为“乳酸小体”的细胞外囊泡;乳酸小体会随着血液循环进入肝脏,诱导肝细胞的凋亡和肝星状细胞激活,最终导致肝脏纤维化
。
值得注意的是,研究还发现,
红景天苷可以有效抑制乳酸小体的形成,可能是预防过度运动诱导肝纤维化的一种潜在方法
。
湘雅医院内分泌科刘雅和周睿为论文的共同第一作者。
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论文首页截图
为了探索总运动量与肝脏健康状态之间的关系,研究人员从美国国家健康与营养调查(NHANES)队列中提取了1255名受试者的数据,包括完整的体育锻炼和肝脏相关数据。
研究人员按照受试者每周的总代谢当量(MET)得分将受试者分成四组(Q1-Q4)。他们发现,与Q1-Q3组相比,
Q4组的ALT/AST水平更高
;肝硬度值(LSM)在Q1-Q3组间,呈下降趋势,但是到Q4又开始上升;而且肝硬度值≥7.3 kPa(意味着肝脏弹性下降、纤维化出现)的受试者占比,也表现出类似的趋势。
此外,他们还发现,总MET水平与肝纤维化风险之间呈“J”形关联,
当每周总MET达到2198.744时,肝纤维化风险达到最低点,随后又升高
。这也说明,每周总运动量超过2198.744 MET-min的话,可能于肝功能不利。
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总运动量与肝脏状态之间的关系
随后,研究团队招募了28名年龄在18-40岁,BMI在18.5-23.9之间的中国受试者,平均分到过度训练组和非过度训练组。
两组受试者的基线肝纤维化相关指标没有差异;然而,在训练结束后,
过度训练组的ALT和AST水平升高,肝纤维化标志物(PIIINP、HA、CIV和FIB-4)较高,肝脏硬度也升高。
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过度运动的中国受试者,肝脏功能也出现受损情况
以上数据说明,过度运动确实会增加肝纤维化的风险。
既然如此,就需要搞清楚背后的分子机制,这个时候就轮到小鼠模型登场了。
小鼠一共有三组:不怎么运动的、中等强度运动和过度运动。意料之中的是,过度运动小鼠的ALT和AST水平也升高了,提示肝损伤。此外,
过度运动小鼠的肝脏还出现胶原蛋白沉积,肝细胞凋亡加强,促坏死基因和促炎症基因的表达量更高
等情况。
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过度运动小鼠遭遇肝损伤
研究人员推测了导致肝损伤的多种原因,但发现绝大部分潜在因素在对照组和过度运动组之间都没有差异。
不过,与对照组相比,
过度运动小鼠血清、肌肉、肝脏和肾脏中的乳酸含量显著升高
。考虑到2023年也有研究发现乳酸会加剧肝纤维化的进展[2],因此研究人员将乳酸作为研究对象。
黄燕等人关注的第一个问题是,乳酸是否直接诱导肝纤维化。因此,他们先在小鼠腹腔中注射了大量乳酸,发现可以提升血液和肝脏中乳酸水平,但是肌肉中乳酸水平没有增加。更奇怪的是,
即使连续12周的注射,也没有导致肝损伤相关标志物的变化,甚至没有诱导肝纤维化相关基因上调和肝细胞凋亡。
这个结果说明一个问题,
乳酸应该不能直接诱导肝纤维化
。如果是间接诱导的话,还得回到乳酸的源头——肌肉里面去找线索。于是,他们用不同浓度的乳酸处理肌细胞C2C12,然后用这些细胞的培养液处理肝细胞,结果发现,
高浓度乳酸处理过的肌细胞培养液会增强肝细胞的凋亡。
显然,被乳酸刺激之后,肌细胞应该产生了某种物质,就是这种物质影响了肝细胞。正如前文所言,这个物质就是小细胞外囊泡。简单来说,
乳酸通过肌细胞分泌的外囊泡,调节着肝脏的纤维化。
通过给肌细胞分泌的外囊泡加绿色荧光标记,研究人员发现,过度运动确实会增加肌肉中外囊泡水平,而且这些外囊泡也可以通过血液循环进入肝脏。值得注意的是,用细胞外囊泡分泌抑制剂处理,可以减轻过度运动小鼠的肝损伤和纤维化。
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肉眼可见的外囊泡大迁徙
细胞外囊泡一现身,我们就知道,过度运动之后的肌细胞,肯定往肝脏里面输送了有害的蛋白、脂质或者核酸。
借助于蛋白质组学技术,研究人员将“犯罪嫌疑人”锁定为FBXO2蛋白。基因敲除实验结果也显示,
Fbxo2
基因缺失之后,肌细胞外囊泡促肝细胞凋亡的作用就消失了。显然,FBXO2蛋白就是罪魁祸首。
后续的机制研究还发现,
过度运动导致肌肉中乳酸积累,会促进SORBS3的乳酸化
(这个表观遗传修饰做了好多坏事儿)
,进而促进肌细胞将FBXO2装进细胞外囊泡,形成我们前面提到的乳酸小体
(原来里面装的不是乳酸,是乳酸促进了它的形成)
。
乳酸小体进入血液之后,随着循环进入肝脏。肝细胞可以通过多种内吞方式,将乳酸小体“吃掉”。随后,乳酸小体中的FBXO2与肝细胞的MCL1相互作用,导致MCL1发生泛素化降解,参与线粒体自噬的BAX/BAK被活化,诱发肝细胞凋亡。与此同时,肝细胞释放的线粒体DNA(mtDNA)会激活肝星状细胞,导致肝纤维化。
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机制示意图
既然知道了背后的机制,那么很关键的一个问题就是,有没有办法预防呢?
答案是有。
首先,小鼠实验显示,
在过度运动停止后,给小鼠4周的恢复时间,就可以减轻过度运动引起的纤维化
。这说明这种损伤是可逆的,只要给身体足够长的时间,它可以完成自我修复。
其次,黄燕/彭慧/陆仁斌团队还发现,
运动员用来改善肌肉功能和防止肌肉损伤的药物红景天苷,可以降低肌肉乳酸水平,抑制乳酸小体的形成,进而缓解过度运动诱发的肝纤维化
。
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