運動改變人體基因

文｜白色提

運動過后，人體內相當多的基因被打開并激活。在這些基因的作用下，肌肉細胞釋放了大量的酶類，從而讓肌肉細胞燃燒熱量并獲得運動所需的能量

合理運動的好處不勝枚舉，它既能燃燒多余的熱量，令人們的身材更加健美，也可降低患心臟病、中風和糖尿病等諸多疾病的風險，但這一系列過程是如何發生的，至今依舊是一個未解之謎。

從結果看，運動令人更加健康是機體代謝改善的外在表現，究其內因，與控制這些代謝過程的蛋白干系頗深，因此有科學家進一步向前追溯，試圖探討運動是否會直接影響到表達上述蛋白的基因。

改變即刻發生

經由這一線索出發，越來越多的證據正在浮出水面。

瑞典卡羅林斯卡大學醫院的學者茲爾羅斯及其同事開展的一項研究證實：運動在極早期就可影響到肌肉細胞的DNA。

在該研究中，茲爾羅斯招募了14名平日并不經常鍛煉身體的健康青年男女，要求他們騎行健身腳踏車，達到一定的運動量后方可停下。在騎行前后，研究人員采集了受試者四頭肌處的少量樣本用于分析。當然，樣本采集全程在局部麻醉條件下進行，不會給受試者帶來痛苦。

借助運動前后活組織樣本的對比，茲爾羅斯對一系列相關基因的表達狀況進行了研究。結果發現，運動過后，相當多的人體基因被打開并激活。在這些基因的作用下，肌肉細胞釋放了大量的酶類，從而讓肌肉細胞燃燒熱量并獲得運動所需的能量。

茲爾羅斯發現，這些基因之所以能被激活，是因為DNA甲基化的程度減弱了。甲基化是一個表觀遺傳學名詞，初聽蠻拗口，其實可以簡單理解為基因的開關，亦即如果DNA的特定區段附著有這個結構，那么相應的基因表達就會減弱甚至關閉。

在某種機制作用下，運動使得DNA上的甲基得以移除，而且茲爾羅斯發現，運動強度越大，甲基移除的效果越好。受試者曾在一周內進行過兩次強度不同的騎行鍛煉，一次強度達到其運動極限的40%，另一次則為80%，而后分別提取肌肉活組織樣本進行分析，結果不出所料，運動更大，甲基化的程度就更弱。

運動對基因亦有長期影響

人的基因組無比的復雜，且一直處于動態，外界條件發生改變時，基因組也會發生相應變化加以因應?，F在我們知道，短期運動對DNA甲基化有影響，那么，長期堅持運動的話，甲基化水平會發生怎樣的變化呢？茲爾羅斯的同事林德霍姆繼續進行了探索。

研究伊始，林德霍姆同樣招募了23名健康的青年男女，打算利用茲爾羅斯的研究方案。不過，根據此前的一些發現，當人們暴露于污染物之中或食用了某些食物時，人體一些基因的甲基化水平會發生改變。此次觀察的目標是長期運動對DNA甲基化的影響，因此必須排除其他因素的影響，以厘清到底哪些改變是由運動所致。

林德霍姆想到了一個巧妙的方法：要求受試者一條腿鍛煉，另一條腿休息。這樣，一條腿可被視為實驗組，另一條則是對照組。鍛煉頻率為每周4次，每次45分鐘，共需持續3個月，而后分別進行活檢。

毫不意外，受到鍛煉的腿變得更加強壯，但DNA層面發生的改變卻更加有趣。林德霍姆檢測了受試者肌肉細胞基因組上逾5000個位點，除了發現有些基因的甲基化程度減弱外，還找到有些基因出現了增強。這其中，有很多基因在人體的能量代謝、胰島素反應以及炎癥中發揮了重要作用。

如果鍛煉終止，DNA甲基化是否會重回原狀呢？對于這個問題，林德霍姆打算在下一步的研究中加以解決。她提到，盡管對于運動如何改善人體的健康，目前仍沒有明晰的答案，但這并不妨礙我們先跑起來再說。

不愛運動，是因為缺乏基因？

既然運動會改變人體基因，那么，有些人天生不愛運動，是否也和基因有關呢？加拿大麥克馬斯特大學的斯坦伯格等人研究發現，懶惰還真有可能是因為缺少了部分關鍵基因造成的。

在研究中，部分小鼠肌肉中的兩個基因被移除了。這部分基因控制著一種一磷酸腺苷激活蛋白激酶（AMPK），這種酶在你運動時才會生效?！靶∈笙矚g奔跑，正常的小鼠一次可以跑幾公里，缺乏這部分肌肉基因的小鼠卻只能在大廳來回跑一趟?！毖芯咳藛T發現缺少AMPK基因的小鼠在運動時，體內的線粒體水平較低，肌肉利用葡萄糖的能力受損。

“當你運動時，你肌肉中的線粒體會增多；而當你不運動時，它便會減少。通過移除這部分基因，我們認為調節線粒體的關鍵因子就是AMPK酶。”斯坦伯格說。

目前，全球有數千名科學家都在研究AMPK酶。這項研究有可能會對那些自認為很難去運動的人產生影響，如患有肥胖癥、哮喘以及經常坐在輪椅上的人。缺乏鍛煉會為他們帶來其他的困擾，如糖尿病和心臟疾病。

“由于新技術的吸引，運動在我們的生活中不是那么經常了。人群中的健身水平日益降低，便導致了人們肌肉中的線粒體減少。反過來，這又會使人們更不想去運動?！痹谒固共窨磥?，這會使人們陷入惡性循環。

所以，為了我們的線粒體，為了健康，還等什么，趕緊運動吧！

01 運動，或許改變了人體的基因表達。（來源：precisionnutrition.com）

02 瑞典學者茲爾羅斯的單車騎行實驗顯示：運動后，人體內相當多的基因被打開并激活。

03 加拿大麥克馬斯特大學的斯坦伯格等人研究發現，懶惰還真有可能是因為缺少了部分關鍵基因造成的。