参考消息网9月12日报道西班牙《趣味》月刊网站9月7日刊登题为《运动如何拨慢“表观遗传时钟”:科学揭示锻炼延缓衰老的分子钥匙》的文章,作者为埃德加里·罗德里格斯,内容编译如下:
衰老是不可避免的,但并非所有人都以相同的速度衰老。如今我们知道,时序年龄和生物年龄之间存在差异,并且后者可以通过所谓的表观遗传时钟来测量,这些时钟基于脱氧核糖核酸(DNA)甲基化模式。新进展在于,科学开始证实体育锻炼可以减缓甚至逆转这种分子层面的倒计时,从而提供额外的健康寿命年数。
表观遗传时钟是计算生物体生物年龄的工具,通过观察基因如何随时间发生化学修饰来实现。这些DNA甲基化模式比日历更能精确地预测健康和长寿。
核心发现是,运动可以影响这些时钟,延缓其前进。
发表在《衰老》杂志上的一项科学综述表明,运动具有调节表观遗传的能力,并发挥真正的“衰老保护剂”的作用。研究人员区分了三个关键概念:身体活动、锻炼和体能。身体活动涵盖任何形式的动作,锻炼则是有计划、重复性且带有目标的,而体能是这种训练的结果。理解这些差异至关重要,因为并非所有形式的运动都对衰老生物学具有相同的影响。
因此,尽管步行或爬楼梯也有益处,但结构化的中度或高强度锻炼计划能产生更深刻的变化,从改善线粒体功能到直接调节表观基因组。
结构化锻炼
早期关于身体活动和表观遗传学的研究提供了不太确定的结果。在某些情况下,数据并未显示增加运动与较慢的表观遗传衰老之间存在明确联系。然而,后续研究证实,久坐行为会加速表观遗传时钟,而休闲时间的活动有助于延缓它们。
一个关键在于区分职业性身体活动(例如某些工作所需的体力活动)和休闲时间进行的活动。研究表明,休闲时间的活动具有保护作用,而职业性活动甚至可能与加速衰老有关。这意味着活动的质量和目的与数量同样重要。
总体而言,证据表明,减少久坐行为、增加自愿活动是减缓表观遗传时钟步伐的基本步骤。
对动物的研究表明,高强度的训练计划,如小鼠的抗阻“跑轮运动”,可以减少骨骼肌中与衰老相关的甲基化。
对于人类来说,为期八周的综合训练足以逆转久坐的中老年女性的表观遗传年龄。
另一项揭示性的发现来自对运动员肌肉的研究:定期训练的人保持着更年轻的甲基化组,其基因表达谱属于生物年龄更年轻的人群。这强化了这样一种观点,即运动的好处超越了身体表现,触及了长寿的分子根源。
尽管并非所有人的反应都相同,但结果表明,那些初始表观遗传年龄较高的人受益最大,这为根据每个人的生物状态制定个性化方案打开了大门。
体能与长寿
体能,特别是心肺能力,成为生物衰老的一个可靠指标。使用最大摄氧量和其他参数进行的研究表明,体能较好的人的表观遗传年龄比体能较差的人低两岁。这使得体能成为一个比单纯的身体活动更稳健的标志物。
即使在患有呼吸流量受限等慢性疾病的人群中,结果也一致。在这些人群中,体能较好的人比体能较差的同龄人表现出更少的表观遗传加速。
信息很明确:在不同健康背景下,保持或改善体能可以保护生物钟。
奥运会运动员等极端案例也提供了证据。与非奥运会级别运动员相比,这些运动员表现出显著更年轻的表观遗传时钟,这说明了长期训练的力量。
尽管大多数研究集中在血液和肌肉上,但动物实验表明,运动的表观遗传益处是系统性的。在心脏、肝脏、脂肪组织甚至肠道中都观察到了效果。这意味着训练不仅能使肌肉恢复活力,还能使多个器官恢复活力。
在不同心肺能力的大鼠模型中,体能更强的大鼠在多个组织中显示出更年轻的表观遗传标记,证实了体能具有全面的保护作用。
每个器官似乎反应方式不同,这突出了运动与表观遗传学之间相互作用的复杂性。
甚至肠道微生物组也参与其中,有数据将其与体能和表观遗传衰老联系起来。因此,运动不仅可以直接调节衰老,还可以通过器官和肠道细菌之间的通讯网络来间接调节。
精确抗衰老
尽管充满热情,科学家们也认识到了挑战。需要对运动方案、测量方法和表观遗传时钟类型进行标准化,以便可靠地比较结果。目前的异质性使得难以建立普适性的结论。
也有必要解决个体差异性问题。并非所有人都通过相同的训练以相同的速度恢复活力,这为个性化干预打开了大门。此外,新的“因果性”表观遗传时钟可能有助于阐明DNA的变化是否对健康和疾病有直接影响。运动医学的未来可能在于适应每个人生物学的疗法。
最后,迫切需要理解连接运动与表观遗传学的分子机制。DNA甲基化的全局和局部变化是已知的,但仍需绘制出其与临床健康之间的完整链条。解开这个谜团将使运动成为一种精确的抗衰老医疗干预手段。(编译/韩超)