科學家發現運動可改變DNA 產生有益變化
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- 時間:2012/3/29 11:19:09 來源:《時代》雜志
《時代》雜志訊 運動能夠帶給我們很多益處，幫助我們燃燒熱量，減輕體重同時降低心臟病、中風和糖尿病風險。除此之外，運動還有一個令人不可思議的作用——改變我們的DNA。根據瑞典卡羅林斯卡醫學院生理學教授朱麗恩·茲爾羅斯進行的新研究，運動能夠讓基因活動發生有益于健康的變化，即使一次20分鐘的運動也能產生這種效用。
新研究證實運動導致DNA變化
致癌物質和毒素能夠導致身體出現異常和基因變異，相比之下，運動導致的DNA變化則有益健康，能夠提高肌肉的工作效率。令人感到吃驚的是，即使一次20分鐘的運動也能帶來積極變化。在發表于《細胞代謝》雜志上的論文中，茲爾羅斯和同事講述了肌肉細胞在人體進行運動時出現的早期變化。
共有14名不經常鍛煉身體的年輕男性和女性參加了此項新研究。研究過程中，茲爾羅斯要求他們騎健身腳踏車，測量他們的極限水平。在征得他們同意情況下，研究人員提取了參與者的四頭肌樣本，整個過程在局麻情況下進行，不會給參與者造成痛苦。在參與者進行運動前，研究人員首次提取肌肉細胞，運動20分鐘后再次提取，以進行比較分析。
借助于這些活組織樣本，研究人員對運動前后一系列與肌肉有關的基因活動進行了比較。進行運動后，肌肉細胞內的更多基因被激活，參與者的DNA甲基化程度也較低。甲基化是一個分子過程，甲基團聚集在DNA上，限制了細胞“開啟”確定基因的能力。通過在特定時間控制確定細胞的甲基化程度便可調節DNA中的基因，允許哪些基因被激活。激活特定的基因能夠形成特定的細胞，例如眼細胞或者肝細胞。
以在人行道上進行1英里(約合1.6公里)慢跑為例，甲基化作用能夠促使肌肉細胞釋放出正確的酶和營養物，讓肌肉獲得能量，燃燒卡路里。茲爾羅斯表示：“我們正試圖了解肌肉接收到的早期信息。這些信息似乎在說‘我這里出現狀況，我們需要相互配合，獲得更多的酶和營養物質，這樣才能滿足運動的需要’。”
茲爾羅斯指出，運動強度越大，被移走的甲基團數量越多。研究中，他們讓參與者在一周內進行兩種強度不同的騎車鍛煉。通過比較參與者的基因活動，他們得出這一發現。兩次鍛煉的強度分別達到參與者極限的40%和80%，運動后提取肌肉活組織樣本進行比較分析。分析結果顯示，在達到極限水平80%的鍛煉后提取的肌肉細胞內甲基團濃度更低，RNA(基因活動的第一個副產品)數量更多。
攝入咖啡因與運動后效果相似
為了確定運動在肌肉基因表達中扮演的角色，科學家對鈣如何影響整個系統進行了研究。人體進行高強度運動時，肌肉細胞釋放出鈣，加速肌肉收縮。如果遏制鈣的釋放，這種效用消失，肌肉無法大幅收縮。隨后，茲爾羅斯往培養皿中加入咖啡，確切地說是咖啡因。咖啡因能夠觸發鈣的釋放，促使甲基團移開，開啟幫助肌肉收縮的基因。正如她預料的那樣，在將咖啡因注入盛有大鼠腿部肌肉細胞的培養皿后，肌肉細胞的甲基團濃度降低，同時出現更多RNA，與運動后產生的效果類似。
茲爾羅斯表示這并不意味著人們可以用咖啡代替運動。她說：“我們認為咖啡因產生的絕大多數生理效應作用于中樞神經系統，而不是分散到所有肌肉。為了獲得我們在肌肉中看到的效果，你需要一天喝掉50杯咖啡，而這已經接近于致命劑量。在我看來，半小時高強度運動足以達到相同效果。”
