哈佛医学院：经常锻炼，偶尔节食，都有望促进细胞清除废物？

生命在于运动。最近，来自哈佛医学院（Harvard Medical School）医学院的一项研究，再次从科学的角度，阐明了运动的意义。科学家们发现，运动和节食可以让细胞的“垃圾处理中心”马力全开，清除废物。这项研究也登上了《美国国家科学院院刊》（PNAS）。

这项研究的负责人是哈佛医学院的细胞生物学教授Alfred Goldberg教授，他的主要研究对象是细胞的“垃圾处理中心”——26S蛋白酶体（26S proteasome）。为什么说它是垃圾处理中心呢？原来在细胞的代谢中，往往会出现许多错误折叠，或者是不再被细胞所需要的蛋白质。这些蛋白质会被打上标签，送到26S蛋白酶体处降解。而降解产生的氨基酸，则会被细胞回收利用。

这套系统对细胞的稳态非常重要。如果异常蛋白质在细胞内一直积累，不能被及时清除，就会引起一系列疾病。就像城市离不开垃圾处理中心一样，为了我们自身的健康，也需要26S蛋白酶体正常运作。

▲本研究的通讯作者Alfred Goldberg教授（图片来源：哈佛大学医学院）

先前，Goldberg教授的团队发现，一些药物分子通过提高cAMP（一类细胞内的信号分子）的水平，能够激活26S蛋白酶体，从而帮助降解细胞内有缺陷，或者是有毒性的蛋白质。

这个发现引起了研究人员们的无限遐思。要知道，我们有许多方法可以提高cAMP的水平，其中就包括了运动和节食。如果只需要运动和节食，不用吃药就能提高细胞内“垃圾处理中心”的活性，岂不是一件好事？

为了验证这个想法，科学家们做了一系列的实验。首先，他们测试的是运动造成的影响。研究中，他们招募了4名健康的志愿者，让他们踩自行车进行锻炼。在运动前后，研究人员们分别从志愿者的大腿肌肉里取样，分析其中的变化。果不其然，这些细胞中的cAMP水平在运动后有明显上升，而细胞内预示蛋白质降解的标志物也明显更多。

▲运动能促进蛋白酶体的活性（图片来源：参考资料[1]）

同样的结果也出现在小鼠中，表明这一机制的普遍性。

将这些现象联系在一起的，是我们所熟悉的肾上腺素。研究人员们在论文里指出，在运动之后，体内的肾上腺素水平会提升，促进cAMP的产生，以降解肌肉中储存的糖原，释放能量。后续研究也证明，肾上腺素的确可以直接起到促进蛋白酶体活性的作用。

运动之外，节食也展现出了类似的效果。研究人员们让小鼠饿上了12小时，然后发现它们的肌肉细胞与肝细胞中，蛋白酶体的活性有所提高。这可能与饥饿时，小鼠体内分泌的胰高血糖素有关。

▲禁食也有类似的效果（图片来源：参考资料[1]）

“我们的研究表明，身体内有一套天生的机制，能启动清除废物蛋白的分子机制。这对细胞适应新环境至关重要。” Goldberg教授说道。

“我们相信这些结果奠定了开发新疗法的基础，让人们可以驾驭细胞的天然能力，清除有毒性的致病蛋白。”本研究的第一作者Jordan VerPlank博士补充道。

可以想象，从这些结果到新兴疗法，还有很长的路要走。要说这项研究给普通人的启示，或许就是多运动，少吃点吧。你的细胞不会辜负你的。

参考资料：

[1] Jordan J. S. VerPlank et al., (2019), 26S Proteasomes are rapidly activated by diverse hormones and physiological states that raise cAMP and cause Rpn6 phosphorylation, PNAS, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1809254116

[2] Vigorous exercise, fasting, hormones improve elimination of toxic, misfolded, unnecessary proteins in mouse and human cells, Retrieved February 20, 2019, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-02/hms-vef022019.php