時光派：用心科普抗衰老知識
本文作者：@馬猴，亞利桑那大學——神經科學與認知科學
運動有益健康，這句話也算是從小聽到大了，上週我們時光派的推文還又強調了一遍。但是，為什麼？
近日美國斯坦福大學的幹細胞學者Thomas Rando，也就是上週我們所介紹的肌肉細胞返老還童項目的研究人之一，在《Nature》子刊上公佈了自己的另一項最新研究成果，他的團隊發現，運動能幫助小鼠的肌肉乾細胞保持年輕，並且順著線索挖掘出了隱藏在這一現象背後的部分分子機制，使直接通過藥物改善肌肉乾細胞衰老成為了可能[1]。
肌肉乾細胞通常情況下會安眠在身體的肌肉纖維周圍，等待受傷的肌肉細胞來喚醒自己，修復損傷。不過隨著年齡增長，沉睡的肌肉乾細胞越來越難被激活，導致肌肉損傷無法被及時修復，最終演變為老年肌無力和心血管疾病等衰老相關問題。Rando團隊發現，運動讓老年小鼠的肌肉乾細胞時刻警醒，更容易在必要時被激活。
研究人員首先在小鼠的籠子裡安置了跑步機，使它們可以根據自己的意願進行運動。三週後，研究人員使用化學物質故意損傷了小鼠的脛前肌，通過對比小鼠的恢復速度發現，雖然損傷修復速度依然不及年輕小鼠（3-4個月），但是堅持鍛鍊（Ex+）的老年小鼠（20個月）修復速度明顯高於普通（Ex-）老年小鼠。
在隨後的細胞分析中，來自Ex+老年小鼠的肌肉乾細胞尺寸更大，RNA累積度和EdU吸收度更高（這些都是肌肉乾細胞被喚醒的徵兆）。基於這些數據，Rando團隊認為運動可以通過維持肌肉乾細胞的被激活能力，幫助老年小鼠更快的恢復損傷。
進行自願運動的老年小鼠在肌肉受損後，修復能力雖然不及年輕小鼠，但大幅高於不運動的小鼠，其肌肉乾細胞則表現出更好的被激活能力。
道理我都懂，可就是不想運動怎麼辦？
彆著急，研究人員接下來還有"拯救懶人"的大招：他們將運動的老年鼠的血液注射給不運動的小鼠，發現這些懶鼠的肌肉恢復能力也得到了提升（不多說了，我去偷運動員的血了）。看來，某種血液中的循環因子才是運動維持肌肉乾細胞年輕態的關鍵。
兩組老年小鼠的轉錄組測序數據顯示，在血液裡上千種被衰老影響的基因中，有一種叫做Ccnd1的基因轉錄效率會隨運動大幅提升，基本恢復至年輕水平。
而Ccnd1基因負責編譯一種名為細胞週期素D1（cyclin D1）的蛋白。為了確認這種蛋白與肌肉乾細胞功能的關係，研究人員使用基因技術製造出一種天生細胞週期素D1不足的老年小鼠（HET）和體內無法生產細胞週期素D1的老年小鼠（KO）。不出所料，運動恢復了HET小鼠體內的細胞週期素D1水平，肌肉受損後，這些小鼠的恢復速度與正常小鼠無異，對比之下，無法生產細胞週期素D1的小鼠就慘了，被研究人員弄傷後不但恢復的極慢，而且運動也完全幫不了自己。
這一實驗結果簡潔有力的說明了細胞週期素D1是維持老年肌肉細胞被激活能力的充分條件。
確定了細胞週期素D1與肌肉乾細胞功能的關係，接下來只需要找出鏈接它們的分子通路，今後就可以通過人為干預手段（比如藥物）維持肌肉乾細胞的年輕狀態。研究人員排除了一系列信號通路，發現連接細胞週期素D1和肌肉乾細胞功能的通路是TGF-beta—Smad3信號。 此前就有研究顯示對TGF-beta的抑制可以促進老年小鼠的肌肉修復能力，結合此次的實驗結果，基本可以確認對這條通路的抑制，就是運動維護肌肉乾細胞狀態的原理。
這是不是意味著懶人可以直接藉助藥物來享受同樣的效果？研究人員對HET和KO小鼠以及它們的肌肉乾細胞進行了LY364947的注射，這是一種人工合成的小分子，專門負責抑制TGF-beta—Smad3信號，注射後，不論活體實驗中小鼠的恢復速度，還是體外實驗中肌肉乾細胞被激活能力都得到了顯著的提升。所以，是的，今後我們很有可能可以直接通過藥物來預防肌肉乾細胞的衰老。
時光派點評
運動有益健康，為什麼？因為自願運動能提升體內細胞週期素D1的生產，抑制TGF-beta—Smad3信號，以此維護肌肉乾細胞被激活的能力。
需要注意的是，這項研究中所說的運動，都是在小鼠自願的情況下進行的。這種適度的運動與高強度運動存在本質的區別：適度運動使肌肉乾細胞保持警醒，能在探測到損傷時被迅速激活；而高強度運動則會在沒有損傷的情況下直接激活肌肉乾細胞，造成肌肉纖維增長。除此之外，高強度運動還會在機體內引發壓力反應，提升獲得多種不良症狀的風險。所以，切記，（適量）運動有益健康。
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