何以减肥？定期的运动锻炼很重要

  近日，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室成员Manolis Kellis教授利用单细胞技术和计算生物学，通过同时研究运动和肥胖在分子、细胞类型特异性和跨组织水平上的反应绘制出许多被运动或高脂肪饮食改变的细胞形态、基因和细胞通路，并于《Cell Metabolism》杂志上发表的一项研究表明，高脂肪饮食可以诱导 MSCs分化为储存脂肪的细胞，而运动可以逆转这种作用。

  定期的运动锻炼是一种成熟的预防和治疗肥胖症和糖尿病患者的干预措施。解析介导运动有益影响的分子机制可以让治疗更具有效性和目标性。然而，由于运动是一种复杂的生理刺激，其通过改变一系列关键基因和蛋白质的表达，诱发不同器官系统的有益适应，因此难以有效解明运动治疗肥胖的具体作用机制。

  该研究的作者曾在2015年在《新英格兰医学杂志》发表一项关于FTO基因区域与肥胖风险相关性的分析的研究。该区域的基因控制着一种通路，促使脂肪祖细胞的未成熟脂肪细胞变为脂肪燃烧细胞或脂肪存储细胞。

  “关于昼夜节律，我们看到了非常安静的细胞，在高脂肪饮食组中新陈代谢不活跃，”乔斯林固特异实验室的高级成员和哈佛医学院的医学讲师Pasquale Nigro博士(共同第一作者)说： “我们发现锻炼可以扭转这种情况。当昼夜节律系统被上调时，细胞可能会重新被激活。”

  作者在该研究中的一大亮点为：其建立了通过研究肥胖和运动干预后两种小鼠的脂肪(皮下脂肪和内脏脂肪)组织和骨骼肌的单细胞图谱，研究发现肥胖和运动对间充质干细胞的ECM和昼夜节律性基因有相反的影响，组织内和多组织串扰以间充质干细胞为中心，髓间充质干细胞中具有较大运动效应的基因与人类代谢特征相关。

  实验具体研究方法如下图所示：

  通过对各实验组小鼠生物表型的研究发现，运动可以降低高脂肪饮食组小鼠体重增加速度和葡萄糖不耐程度。饮食对小鼠跑步距离没有显著的影响。高脂肪饮食小鼠卡路里消耗更多，特别是久坐不动的时候。

  本研究提出了以前未被充分认识的MSCs在三个组织中对肥胖和运动锻炼的反应中的作用，这些作用是通过改变其纤维化，炎症和分化潜力来介导的。在其他组织和不同的疾病和生理环境中，如癌症和老龄化，可能存在类似的运动诱导的MSCs改变。

  参考文献：Jiekun Yang,Maria Vamvini,Pasquale Nigro,et al.Single-cell dissection of the obesity-exercise axis in adipose-muscle tissues implies a critical role for mesenchymal stem cells[J].Cell Metabolism, 2022, 34(10): 1578-1593.