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在《Aging》期刊发表的这篇文章中，美国罗格斯大学的科研团队探讨了棕色脂肪组织（BAT）在增强运动表现和促进健康长寿方面的作用。棕色脂肪组织以其产热功能和促进健康长寿而闻名。研究者们假设，BAT能够保护机体免受肥胖、糖尿病、心血管疾病、癌症、阿尔茨海默病以及运动耐力降低等健康问题的影响。虽然大多数先前的研究表明运动可以激活BAT并改善其密度，但相对较少的研究显示BAT能提高运动表现。
棕色脂肪组织（BAT）在过去几十年里受到了广泛关注，主要由于其在体温调节和能量代谢中的重要作用。这是一种特殊的脂肪组织，因其独特的细胞结构和功能而与白色脂肪组织（WAT）截然不同。WAT主要负责储存能量，以大单脂肪滴的形式存储多余的热量，同时参与营养代谢失衡导致的肥胖相关疾病，如胰岛素抵抗和2型糖尿病。然而，BAT却因其热能发生作用而被认为是有益健康的。棕色脂肪细胞比白色脂肪细胞小，含有丰富的线粒体，通过解偶联蛋白1（UCP1）的作用将脂质和葡萄糖氧化成热量。这些特性使BAT在寒冷环境中可以通过烧掉卡路里来维持体温，对新生儿尤为重要，也在成年人中以较少量存在。尽管年老后BAT的热发生能力有所下降，启示着其在老化过程中的生物学重要性，然而有关其功能的更多细节以及如何有效利用其特性来促进健康长寿，成为了近年来学术研究的重要课题。
近来，棕色脂肪组织在促进健康老龄化和提高运动表现中的积极作用引起了科学界的广泛关注。已有研究表明，在某些长寿小鼠模型中，伴随着棕色脂肪组织活动水平的增强，可观察到诸如抗肥胖、抵御心血管疾病及改善胰岛素敏感性等健康老化相关指标的改善。此外，BAT的移植实验也揭示了其在提升运动能力中的潜力例证。在这些实验中，野生型小鼠接受来自RGS14敲除小鼠的BAT移植后，其运动能力和健康状况显示出显著改善。尤其是通过BAT的活性来调节运动能力这一发现异常引人注目，因为大多数现有研究仅强调运动对BAT的激活作用，而不是反向。基于此，细胞和分子水平上的机制解析不仅有助于更深入了解BAT的潜力，还将可能为开发新型药物提供基础，以模仿或增强BAT的效应，进而实现更广泛的临床应用，推动健康老龄化和运动治疗的实际进展。
棕色脂肪组织（BAT）在促进健康长寿和提高运动表现方面具有重要作用。研究表明，BAT不仅通过热生成功能帮助维持体温，还通过氧化葡萄糖和脂质来促进代谢，进而有助于减重和提高胰岛素敏感性。特别是在RGS14基因敲除小鼠模型中，BAT的活性和密度增加，显著增强了这些小鼠的运动能力和健康寿命。当RGS14 KO小鼠的BAT移植到野生型小鼠时，这些小鼠的运动能力在移植后3天内就得到了提升，而野生型小鼠之间的BAT移植则需要8周才能观察到类似的效果。研究还发现，BAT通过多种机制增强运动能力，包括增加肌肉和BAT中的血管生成和动脉生成，改善血流和氧气供应。这些机制涉及SIRT3、MnSOD、MEK/ERK和VEGF等信号通路的调节，最终提高了线粒体功能，减少了氧化应激，并改善了血流和血管生成。这些发现表明，开发类似于RGS14 KO小鼠BAT的药物可能成为促进健康长寿和提高运动能力的新型治疗手段。
增进运动表现：研究表明，BAT的活性与运动能力之间存在密切关系。通过将RGS14基因敲除鼠的BAT移植到野生型小鼠，受体小鼠的运动能力在移植后仅三天内显著增强。这提示BAT在短期内可以通过某些机制迅速提高机体的运动耐力和表现。促进健康长寿：BAT在调节体重、改善胰岛素敏感性、抵抗心血管疾病、癌症及神经退行性疾病方面具有潜力。研究指出，BAT通过改善能量代谢和血流灌注，可能在延缓衰老过程中发挥重要作用。潜在的治疗应用：研究建议开发BAT的药物模拟物，以便在临床上应用于改善运动能力和促进健康老化。通过模拟RGS14 KO小鼠BAT的功能，有可能在未来为患者提供新的治疗手段，以应对与衰老相关的代谢和心血管疾病。
1. 研究模型选择：研究使用了RGS14基因敲除（KO）小鼠模型，该模型已被证明具有延长的寿命和增强的BAT功能。这种小鼠不仅表现出较强的运动能力，还具备健康的长寿特征。
2. BAT移植实验：将RGS14 KO小鼠的BAT移植到野生型（WT）小鼠中，观察运动能力的变化。
3. 与之对照，将WT小鼠的BAT移植到其他WT小鼠中，运动能力的提升仅在移植8周后显现。这表明RGS14 KO小鼠的BAT比WT小鼠的BAT更具增强运动表现的潜力。
4. 生理和组织学分析：研究利用多种生理和组织学分析方法，评估BAT在调节运动能力方面的作用。其中包括：测量小鼠的最大跑步距离和到疲劳时的工作量。观察移植后小鼠的毛细血管和小动脉密度变化。评估移植后的小鼠肌肉和BAT中的血管内皮生长因子（VEGF）水平、线粒体功能、氧化应激指标等。
图1探讨了RGS14基因敲除（KO）对小鼠寿命和衰老表型的影响。A. 为了比较RGS14基因敲除小鼠（RGS14 KO）与野生型小鼠（WT）的生存情况，作者进行了Kaplan-Meier生存曲线分析。结果显示，RGS14 KO小鼠的生存率显著高于WT小鼠。B. 为了进一步探讨RGS14基因敲除对小鼠寿命的影响，作者测量了最大寿命。结果表明，RGS14 KO小鼠的最大寿命显著高于WT小鼠。此外，RGS14 KO雌性小鼠的中位和最大寿命均高于RGS14 KO雄性小鼠。C. 为了观察RGS14基因敲除对小鼠衰老表型的影响，作者对24个月大的RGS14 KO小鼠进行了表型观察。结果显示，这些小鼠没有出现WT小鼠常见的衰老表型，如身体萎缩、脱毛和毛色变灰。为了支持棕色脂肪组织（BAT）在衰老中的关键作用，作者观察到移植了3-4个月大BAT的老年WT RGS14 KO BAT受体小鼠，其健康衰老的外观与老年RGS14 KO小鼠相似。结论：RGS14基因敲除可显著延长小鼠寿命，并减缓衰老表型的出现，尤其是在雌性小鼠中表现更为明显。棕色脂肪组织可能在这一过程中发挥了重要作用。
图2：RGS14敲除小鼠中棕色脂肪组织细胞数量增加
图2探讨RGS14基因敲除对小鼠棕色脂肪组织的影响。A. 为了比较RGS14敲除小鼠与野生型对照小鼠的棕色脂肪细胞大小，作者通过显微镜观察棕色脂肪组织切片，结果显示RGS14敲除小鼠的棕色脂肪细胞较小。B. 为了验证RGS14敲除小鼠中棕色脂肪细胞的大小变化，作者对棕色脂肪组织进行定量分析，结果显示RGS14敲除小鼠的棕色脂肪细胞显著小于野生型对照小鼠。C. 为了评估RGS14敲除小鼠中棕色脂肪细胞的数量变化，作者对棕色脂肪组织中的细胞数量进行计数，结果显示RGS14敲除小鼠的棕色脂肪细胞数量显著多于野生型对照小鼠。结论：RGS14基因敲除导致小鼠棕色脂肪细胞变小且数量增加。
图3探讨了RGS14基因敲除对小鼠运动能力的影响，并通过棕色脂肪组织（BAT）移植实验进一步验证了其作用机制。A. 为了比较RGS14敲除小鼠与野生型小鼠的运动能力，作者进行了跑步实验，结果表明RGS14敲除小鼠的跑步距离显著长于野生型小鼠。B. 通过测量跑步至疲劳的工作量，发现RGS14敲除小鼠的耐力显著高于野生型小鼠。C-D. 为了验证RGS14敲除小鼠的棕色脂肪组织对运动能力的影响，作者将RGS14敲除小鼠的棕色脂肪组织移植到野生型小鼠体内，3天后，接受移植的野生型小鼠表现出与RGS14敲除小鼠相似的运动能力增强，包括跑步距离增加和耐力提高。E-F. 在对照实验中，作者将C57BL6/J野生型小鼠的棕色脂肪组织移植到其他C57BL6/J野生型小鼠体内，3天后观察到这些小鼠的运动能力没有显著改善。G-H. 进一步的实验显示，将C57BL6/J野生型小鼠的棕色脂肪组织移植到其他C57BL6/J野生型小鼠体内，需要8周的时间才能观察到跑步距离和耐力的增强。结论：RGS14敲除小鼠表现出增强的运动能力，且这种增强的运动能力可以通过移植RGS14敲除小鼠的棕色脂肪组织传递给野生型小鼠，表明RGS14基因在调控运动能力中可能发挥重要作用。
图4：RGS14敲除小鼠通过棕色脂肪组织（BAT）和血管生成/动脉生成增加后肢血流量，从而增强运动能力
图4研究了RGS14敲除小鼠的运动能力增强是否与棕色脂肪组织（BAT）和血管生成/动脉生成有关，并通过非线性对比成像测量后肢血流量。A. 为了比较RGS14敲除小鼠与野生型小鼠的后肢血流量，作者使用非线性对比成像技术测量了后肢血流量。结果显示，与野生型小鼠相比，RGS14敲除小鼠的后肢血流量更高。此外，接受RGS14敲除小鼠BAT移植的野生型小鼠在移植后3天后也表现出更高的后肢血流量，而RGS14敲除小鼠BAT供体则失去了其增强的后肢灌注能力，表现与野生型小鼠相似。在移植后8周，接受C57BL6/J野生型小鼠BAT移植的野生型小鼠表现出更高的后肢灌注。B-C. 通过分析RGS14敲除小鼠骨骼肌中的毛细血管密度和小动脉密度，发现其血管生成和动脉生成均增加。D-E. 在接受RGS14敲除小鼠BAT移植的受体中，观察到骨骼肌中的血管生成和动脉生成增加。F-G. 骨骼肌和BAT中血管内皮生长因子（VEGF）的增加与RGS14敲除小鼠及其BAT受体的血管生成和动脉生成增加相关。结论：RGS14敲除小鼠的运动能力增强与其后肢血流量增加有关，这种增加由BAT和血管生成/动脉生成介导。
