Cell Metab：揭示运动导致近200种不同的运动因子在21种细胞类型中发生变化

美国斯坦福大学病理学助理教授Jonathan Long说，人们长期以来一直对运动（exercise，也称为锻炼）使我们体内的多种细胞产生有利于人类健康的分子的可能性感到着迷。如果这些分子---有时被称为运动因子（exercise factor, exerkine）---能够被识别并用于药理学目的，那么理论上它们可能会减少某些健康问题（比如肥胖、心脏病和糖尿病）的发生，以及改善运动表现。

Long说，但是这一目标仍然遥不可及，主要是因为不可能从血液中分离出运动因子。“如果你分析全血，你只能看到其中最丰富的物质，其他的物质是看不到的。”

然而，在一项新的研究中，Long和他的团队开发出一种新技术，可以更深入地观察血液，以确定细胞分泌的分子。该技术还揭示了哪些细胞类型产生哪些分子---这是更好地理解运动在改善健康方面所起作用的关键信息。相关研究结果发表在Cell Metabolism期刊上，论文标题为“Organism-wide, cell-type-specific secretome mapping of exercise training in mice”。

这种新方法展示了运动改变小鼠21种不同细胞类型的蛋白分泌的一系列方式。这项新的研究还取得一些令人惊奇的发现。

首先，血液中存在的蛋白数量因运动而改变，比预期的要多。事实上，这些作者发现了近200种不同的运动因子，它们的表达在21种细胞类型中发生上调或下调。Long说，“这意味着体育活动的影响在许多组织和器官系统中是非常广泛的。我们仅刚刚开始了解这种复杂性。”

第二，对运动反应最强烈的细胞是一种不为人知的细胞类型，它以一种特定的蛋白受体---Pdgfra---命名，并在许多不同的组织和器官中发现。Long说，事实上，通常的嫌疑对象，如肌肉细胞、骨细胞和肝细胞，相比之下仅作出适度的反应。他说，“如果我们真地想了解运动反应，我们不能只关注肌肉和骨骼以及我们与运动有关的其他组织。我们必须看得更广泛一些。”

这些作者还吃惊地发现，肝细胞---而且只有肝细胞---在运动后会释放出羧酸酯酶家族的几个成员。科学家们之前一直关注这些蛋白在细胞内的功能，并表明它们对代谢健康有益，但他们没有观察到它们在血液中的潜在作用。

图片来自Cell Metabolism, 2023, doi:10.1016/j.cmet.2023.04.011。

为了更好地了解它们的作用，Long团队培育了一些在没有运动的情况下从肝脏分泌出更高水平的羧酸酯酶的小鼠。结果表明，这些小鼠在高脂肪饮食中抵制体重增加，并在跑步机上表现出更好的耐力。Long说，“这些羧酸酯酶足以在这些小鼠本身没有运动的情况下赋予运动的一些代谢益处。”

这项新的研究提出了许多后续的问题。Pdgfra细胞在不同组织中发挥什么作用，为什么这些细胞对运动有反应？就像羧酸酯酶显示出代谢益处一样，其他运动因子是否会有重要的抗炎作用或对骨骼、心脏、免疫系统和大脑的其他有益影响？在人类中，血液中的羧酸酯酶水平是否像在小鼠中那样随着运动而改变？

从基础科学的角度来看，Long希望这项新的研究能够提高我们对细胞间沟通的理解。但从另一种角度来看，做这类费力的研究还有另一个原因：尚未实现的“运动作为药物”的承诺。

Long说，我们知道运动对许多慢性和衰弱性疾病有治疗作用，但运动还不像药物。这是因为大多数药物由明确的分子组成，具有明确的作用机制、药代动力学和药效学，以及不良反应。他说，相比之下，这些对运动来说都没有明确确定。他说，“从长远来看，我们希望高分辨率地了解与运动有关的分子和细胞，以便让运动作为药物成为现实。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Wei Wei et al. Organism-wide, cell-type-specific secretome mapping of exercise training in mice. Cell Metabolism, 2023, doi:10.1016/j.cmet.2023.04.011.

2. How the body responds to exercise at the cellular level
https://medicalxpress.com/news/2023-06-body-cellular.html