躺着也能获得锻炼效果？科学家发现“运动抗衰”的关键分子

【导语】运动是公认的健康良方，但其深层次的分子机制长期困扰着科学家。近日，一项发表在《细胞》杂志上的研究揭示了运动如何从分子层面重塑身体，并发现了一种关键“信使分子”——甜菜碱。研究显示，给小鼠补充甜菜碱能重现运动带来的诸多益处，甚至延缓衰老，为开发“运动模拟药物”带来了突破性进展。然而，研究人员对此持谨慎态度，认为仍需更多临床试验验证其在人类中的安全性和有效性。这(zhè)一(yī)发(fā)现(xiàn)不(bù)仅(jǐn)加(jiā)深(shēn)了(le)我(wǒ)们(men)对(duì)运(yùn)动(dòng)益(yì)处(chù)的(de)理(lǐ)解(jiě)，也(yě)为(wèi)无(wú)法(fǎ)运(yùn)动(dòng)的人群带来了健康的新希望。

·迄今为止，科学家们已经发现了多种在运动效果中起到关键作用的分子，但想用它们来逆向复制运动的全部效果是几乎不可能完成的任务。

很多人都体验过这样的“挣扎”：明知“生命在于运动”，但难以坚持。拥有一种“药丸”，吞下去就能获得如同锻炼后的健康收益，可能是很多人的梦想。

近日，一项研究在揭示了运动如何从分子层面重塑我们的身体的同时，发现了一种关键的“信使分子”——甜菜碱（Betaine）。给小鼠补充这种物质竟能重现运动带来的诸多益处，甚至延缓衰老，这为我们理解人类运动的奥秘以及开发“运动模拟药物”（exercise mimetic）带来了突破性的进展。该研究于2025年6月25日发表在《细胞》（Cell）上，作者是来自中国科学院动物研究所、国家生物信息中心、首都医科大学宣武医院等机构的耿令令、刘光慧等人。

体育锻炼是公认的促进健康、抵抗衰老的有效且低成本的方式。但运动究竟是如何在我们的细胞和分子深处施展这些“魔法”的？其深层次的分子机制在很大程度上仍是一个谜团。

为了系统地描绘运动引发的“分子蓝图”，研究团队招募了13名健康的年轻男性，并将实验分为三个阶段。首先，参与者们度过了长达45天的“懒人生活”，其间严格限制体力活动，以建立一个稳定的生理基线。随后，他(tā)们(men)进(jìn)行(xíng)了(le)急(jí)性(xìng)运(yùn)动(dòng)测(cè)试(shì)，包(bāo)括(kuò)一(yī)次(cì)5公(gōng)里(lǐ)跑(pǎo)。第(dì)三(sān)阶(jiē)段(duàn)则(zé)是(shì)为(wèi)期(qī)25天(tiān)的(de)规(guī)律(lǜ)跑(pǎo)步(bù)阶(jiē)段(duàn)，每(měi)隔(gé)一(yī)到两天就完成一次5公里跑步。

在整个过程中，研究人员通过采集参(cān)与(yǔ)者(zhě)的(de)血(xuè)液(yè)和(hé)粪(fèn)便(biàn)样(yàng)本(běn)，结(jié)合(hé)各(gè)项(xiàng)生(shēng)理(lǐ)指(zhǐ)标(biāo)的(de)测(cè)量(liàng)，利(lì)用(yòng)多(duō)组(zǔ)学(xué)技(jì)术(shù)对(duì)他(tā)们(men)体(tǐ)内(nèi)发(fā)生(shēng)的(de)细(xì)微(wēi)变(biàn)化(huà)进(jìn)行(xíng)了(le)全方(fāng)位(wèi)扫(sǎo)描(miáo)。所(suǒ)谓(wèi)“多(duō)组(zǔ)学(xué)”，就(jiù)好(hǎo)比(bǐ)是(shì)为(wèi)身(shēn)体(tǐ)拍(pāi)了(le)一(yī)张(zhāng)超(chāo)高(gāo)分(fēn)辨(biàn)率(lǜ)的(de)“分(fēn)子(zi)全景(jǐng)照(zhào)片(piàn)”，能(néng)同(tóng)时(shí)看(kàn)到(dào)基(jī)因(yīn)、蛋(dàn)白(bái)质(zhì)、代(dài)谢(xiè)小(xiǎo)分(fēn)子(zi)等(děng)不(bù)同(tóng)层(céng)面(miàn)的(de)变(biàn)化(huà)，从(cóng)而(ér)揭(jiē)示(shì)出(chū)复(fù)杂(zá)的(de)生(shēng)命(mìng)活(huó)动(dòng)规(guī)律(lǜ)。

结(jié)果(guǒ)显(xiǎn)示(shì)，虽(suī)然(rán)在(zài)急(jí)性(xìng)运(yùn)动(dòng)期(qī)间(jiān)一(yī)些(xiē)炎(yán)症(zhèng)因(yīn)子(zi)会(huì)显(xiǎn)著(zhe)上(shàng)升(shēng)，但(dàn)到(dào)规(guī)律(lǜ)跑(pǎo)步(bù)阶(jiē)段(duàn)，运(yùn)动(dòng)带(dài)来(lái)的(de)变(biàn)化(huà)会(huì)在(zài)人(rén)体(tǐ)中(zhōng)“沉(chén)淀(diàn)”下(xià)来(lái)。研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)观(guān)察(chá)到(dào)，参(cān)与(yǔ)者(zhě)的(de)免(miǎn)疫(yì)细(xì)胞(bāo)状(zhuàng)态(tài)、脂(zhī)质(zhì)代(dài)谢(xiè)、肠(cháng)道(dào)微(wēi)生(shēng)物(wù)菌(jūn)群(qún)等(děng)都(dōu)发(fā)生(shēng)了(le)显(xiǎn)著(zhe)的(de)适(shì)应(yīng)性(xìng)改(gǎi)变(biàn)。而(ér)在(zài)成(chéng)千(qiān)上(shàng)万(wàn)个(gè)发(fā)生(shēng)变(biàn)化(huà)的(de)分(fēn)子(zi)中(zhōng)，一(yī)个(gè)名叫(jiào)“甜(tián)菜(cài)碱(jiǎn)”的(de)物(wù)质(zhì)水(shuǐ)平(píng)出(chū)现(xiàn)了(le)显(xiǎn)著(zhe)提(tí)升(shēng)。

甜(tián)菜(cài)碱(jiǎn)是(shì)一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们(men)体(tǐ)内(nèi)天(tiān)然(rán)存(cún)在(zài)的、经过修饰的氨基酸，在甜菜、菠菜等食物中也较为常见，它在细胞的代谢活动中扮演着重要角色。运动怎么会让我们体内的甜菜碱变多呢？为了追根溯源，研究团队将目光转向了小鼠模(mó)型(xíng)。通(tōng)过(guò)对(duì)运(yùn)动(dòng)后(hòu)小(xiǎo)鼠(shǔ)的(de)多(duō)个(gè)器(qì)官(guān)进(jìn)行(xíng)分(fēn)析(xī)，他(tā)们(men)发(fā)现(xiàn)，这个“甜菜碱工厂”主要位于肾脏。运动像一个指令，启动了肾脏中一系列的生物化学反应，从而加大了甜菜碱的生产，并将其释放到血液中，输送到全身。

甜菜碱具体起到了什么样的作用？研究人员找到了甜菜碱在细胞内的直接“接头人”——一个名为“TBK1”的蛋白激酶。TBK1是“双刃剑”般的存在，虽然它在抵抗病原体的先天免疫中是关键角色，但近年来的研究发现，它也是一个促进衰老的“加速器”。当细胞受到压力或随着年龄增长，TBK1会被异常激活，进而引发慢性炎症、驱动细胞衰老。而甜菜碱的作用就像一把精准的“分子钥匙”，能直接结合并抑制TBK1的活性，从而为身体踩下了这道通往炎症和衰老的“刹车”。

既然甜菜碱是运动诱导的、能抑制促衰老蛋白的关键分子，那么直接补充甜菜碱，能否模拟运动的抗衰老效果呢？为此，他们进行了一项验证实验，让一群步入老年的小鼠饮用添加了甜菜碱的水。

与没有补充甜菜碱的同龄小鼠相比，这些“喝了神水”的老年小鼠展现出了肉眼可见的年轻化状态。它们的肌肉力量（通过握力测试衡量）更强，皮肤状态更显年轻，体内多个器官的炎症水平和衰老细胞数量都显著下降。从改善新陈代谢到缓解认知能力下降，摄入甜菜碱让这些小鼠直接享受到了坚持运动的益处。

这是否意味着人们可以通过甜菜碱补(bǔ)剂(jì)来(lái)替(tì)代(dài)运(yùn)动(dòng)？研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们(men)对(duì)此(cǐ)持(chí)谨(jǐn)慎(shèn)态(tài)度(dù)。他(tā)们(men)提(tí)到(dào)，这(zhè)项(xiàng)研(yán)究(jiū)的(de)结(jié)论(lùn)主要(yào)基(jī)于(yú)年(nián)轻(qīng)男(nán)性(xìng)和(hé)老(lǎo)年(nián)小(xiǎo)鼠(shǔ)，其(qí)在(zài)广大普通人群中，尤其是作为一种抗衰老干预措施的安全性和有效性，仍有待更大型、更多样化人群的临床试验来验证。

运动对人体的益处是全方位的、极其复杂的。迄今为止，科学家们已经发现了多种在运动效果中起到关键作用的分子，但想用它们来逆向复制运动的全部效果是几乎不可能完成的任务。但对于那些因(yīn)为(wèi)衰(shuāi)老(lǎo)、行(xíng)动(dòng)限(xiàn)制(zhì)而(ér)无(wú)法(fǎ)运(yùn)动(dòng)的(de)人(rén)来(lái)说(shuō)，“运(yùn)动(dòng)模(mó)拟(nǐ)药(yào)物(wù)”无(wú)疑(yí)是(shì)保(bǎo)障(zhàng)健(jiàn)康(kāng)的(de)福(fú)音(yīn)。该(gāi)研(yán)究(jiū)不(bù)仅(jǐn)为(wèi)我(wǒ)们(men)理(lǐ)解(jiě)“运(yùn)动(dòng)为(wèi)何(hé)能(néng)延(yán)年(nián)益(yì)寿(shòu)”提(tí)供(gōng)一(yī)种(zhǒng)机(jī)制(zhì)解(jiě)释(shì)，也(yě)为(wèi)开(kāi)发(fā)真(zhēn)正(zhèng)有(yǒu)效(xiào)的(de)“运(yùn)动(dòng)模(mó)拟(nǐ)物(wù)”指(zhǐ)明(míng)了(le)具(jù)体(tǐ)靶(bǎ)点(diǎn)和(hé)方(fāng)向(xiàng)。

参(cān)考(kǎo)文献(xiàn)：

Geng, L. et al. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.001 (2025).