【Science子刊】适度锻炼对身体好,你明白其中的作用机理吗?

2021
01/26

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 通过用实验室培养的工程化肌肉证明,人体肌肉本身就具备一种天生的能力,能在运动时抵御慢性炎症带来的破坏性影响。

导言:最近,美国杜克大学研究人员发现,人的肌肉在锻炼时具有抵御慢性炎症的破坏。这一发现是通过使用实验室生长的工程化人类肌肉而得以实现的,证明了这种首创平台在此类研究工作中的潜在作用。

最近,美国杜克大学(Duke University)研究人员在《Science Advances》期刊上发表了一篇论文,题为“Exercise mimetics and JAK inhibition attenuate IFN-γ–induced wasting in engineered human skeletal muscle”。研究人员发现: 通过用实验室培养的工程化肌肉证明,人体肌肉本身就具备一种天生的能力,能在运动时抵御慢性炎症带来的破坏性影响。

慢性炎症性疾病通常会导致肌肉萎缩和收缩不足。尽管运动具有抗炎作用,但其机制仍不清楚。

健康的骨骼肌具有强大的再生能力,通过激活、增殖和分化肌肉干细胞来应对轻微损伤,这一过程在很大程度上有助于局部和全身炎症反应。尤其是 干扰素γ(IFN-γ)这种重要的促炎细胞因子,已被证明与各种类型的肌肉萎缩和功能障碍有关。

在许多可引起炎症的分子中,一种促炎分子,特别是干扰素γ,已与各种类型的肌肉消瘦和功能障碍有关。尽管先前在人和动物中进行的研究表明,运动通常可以帮助减轻炎症的影响,但很难区分肌肉细胞本身可能发挥的作用,更不用说它们如何与特定的有害分子(例如干扰素γ)相互作用。

在炎症过程中,被电刺激模拟运动的肌肉束(右)的闪光与正常肌肉束(左)一样强劲,并且在慢性炎症后比未运动的肌肉更明亮(中间)。图片提供:杜克大学

为了证明肌肉能阻止干扰素γ的破坏力,该研究团队转向了他们的实验室已经开发近十年的工程化肌肉平台。此前,他们已经在皮氏培养皿中培育出可收缩且功能正常的人体骨骼肌,从那以后,该实验室一直在通过向配方中添加免疫细胞和干细胞库等方法改进其过程。

在这项新研究中,研究人员将这些功能齐全的工程化肌肉浸泡在相对高水平的干扰素γ中7天,以模拟长期慢性炎症的影响。正如预期的那样,肌肉变小了,并失去了大部分力量。

然后,研究人员再次使用干扰素γ,但这一次是通过一对电极刺激肌肉以模拟人体锻炼的效果,并希望通过这一过程诱导一些肌肉生长。随后,他们惊讶地发现, 工程化的人体肌肉几乎完全阻止了慢性炎症的影响。它抑制了肌细胞中的一种特定分子途径,而用于治疗风湿性关节炎的两种药物托法替尼和巴利替尼恰好阻断的是同一条具有抗炎作用的途径。

研究第一作者、Bursac实验室博士后研究员Zhaowei Chen说:“我们的研究不仅证实了干扰素γ主要通过一种特定的信号途径发挥作用,还表明运动的肌肉细胞可以直接对抗这种促炎症信号,而不依赖于其他细胞类型或组织 。”

布尔萨克说:“锻炼时,肌肉细胞本身直接对抗由干扰素γ诱导的促炎信号,这是我们没有想到的。”

这些结果表明,实验室中生长的人体肌肉在发现疾病的新机制和潜在治疗方法方面具有重要价值。

所以适度锻炼对身体好不是随口说的,现在已经有科学依据了:锻炼的肌肉细胞本身可以直接对抗由干扰素γ诱导的促炎信号!

参考资料:

【1】https://medicalxpress.com/news/2021-01-muscle-combats-chronic-inflammation.html

【2】https://advances.sciencemag.org/content/7/4/eabd9502

本文转载自转化医学网


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关键词:
锻炼,慢性,炎症,肌肉,实验室

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